Similitudes des mitochondries et du noyau

Les cellules sont les unités de base de tous les êtres vivants. Chacune de ces structures microscopiques présente toutes les propriétés associées au fait d'être vivant au sens scientifique du terme, et en fait, de nombreux organismes ne sont constitués que d'une seule cellule. Presque tous ces organismes unicellulaires appartiennent à une large classe d'organismes appelés procaryotes – créatures dans les domaines taxonomiques Bactéries et Archées.

En revanche, Eukaryota, le domaine qui comprend les animaux, les plantes et les champignons, possède des cellules beaucoup plus complexes et qui comportent de nombreux organites, qui sont des structures internes liées à la membrane qui affichent des fonctions spécialisées. le noyau est peut-être la caractéristique la plus frappante des cellules eucaryotes, en raison de sa taille et de son emplacement plus ou moins central à l'intérieur de la cellule; la cellule mitochondries, d'autre part, présentent tous deux une apparence unique et constituent une merveille évolutive et métabolique.

Toutes les cellules ont un certain nombre de composants en commun. Ceux-ci comprennent un membrane cellulaire, qui agit comme une barrière sélectivement perméable aux molécules entrant ou sortant de la cellule; cytoplasme, qui est une substance gélatineuse qui forme la majeure partie de la masse d'une cellule et sert de milieu dans lequel les organites peuvent s'asseoir et pour que des réactions se produisent; ribosomes, qui sont des complexes protéines-acides nucléiques dont le seul travail est de fabriquer des protéines; et l'acide désoxyribonucléique (ADN), qui contient l'information génétique de la cellule.

Les eucaryotes sont généralement beaucoup plus gros et plus complexes que les procaryotes; en conséquence, leurs cellules sont plus compliquées et contiennent une variété d'organites. Ce sont des inclusions spécialisées qui permettent à la cellule de se développer et de prospérer à partir du moment où elle est créée jusqu'au moment où elle se divise (ce qui peut prendre un jour ou moins). Au premier rang de ceux-ci, visuellement sur une image au microscope d'une cellule, se trouvent le noyau, qui est le « cerveau » de la cellule qui contient l'ADN dans le forme de chromosomes et les mitochondries, qui sont nécessaires à la décomposition complète du glucose à l'aide d'oxygène (c'est-à-dire aérobie respiration).

D'autres organites critiques incluent le réticulum endoplasmique, une sorte de « système routier » membraneux qui emballe et traite les protéines tout en les déplaçant entre l'extérieur de la cellule, le cytoplasme et le noyau; l'appareil de Golgi, qui sont des vésicules servant de taxis miniatures à ces substances et qui peuvent « s'arrimer » au réticulum endoplasmique; et les lysosomes, qui servent de système de gestion des déchets de la cellule en dissolvant les vieilles molécules usées.

Deux caractéristiques qui différencient les mitochondries des autres organites sont le cycle de Krebs, qui est hébergé par la matrice mitochondriale, et la chaîne de transport d'électrons, qui a lieu sur la mitochondrie interne membrane.

Les mitochondries ont la forme d'un ballon de football et ressemblent plutôt à des bactéries elles-mêmes, ce qui, comme vous le verrez, n'est pas un accident. On les trouve en densité plus élevée dans les endroits où les besoins en oxygène sont élevés, comme dans les muscles des jambes des athlètes d'endurance comme les coureurs de fond et les cyclistes. La seule raison pour laquelle ils existent est le fait que les eucaryotes ont des besoins énergétiques bien supérieurs à ceux des procaryotes, et les mitochondries sont les machines qui leur permettent de répondre à ces besoins.
En savoir plus sur la structure et la fonction des mitochondries.

La plupart des biologistes moléculaires adhèrent à la théorie des endosymbiotes. Dans ce cadre, il y a plus de 2 milliards d'années, certains eucaryotes primitifs, qui ingurgitaient de la nourriture en molécules à travers la membrane cellulaire, en effet "mangé" une bactérie qui avait déjà évolué pour effectuer des aérobies métabolisme. (Les procaryotes capables de cela sont relativement rares mais continuent d'exister aujourd'hui.)

Au fil du temps, la forme de vie ingérée, qui se reproduisait d'elle-même, en est venue à dépendre exclusivement de son environnement, qui offrait un approvisionnement immédiat en glucose à tout moment et protégeait la "cellule" des des menaces. En retour, la forme de vie engloutie a permis à leurs organismes hôtes de croître et de prospérer au fil des générations au-delà de tout ce qui a été vu à ce stade de l'histoire zoologique de la Terre.

Les "symbiotes" sont des organismes qui partagent un environnement d'une manière mutuellement bénéfique. À d'autres moments, de tels accords de partage impliquent du parasitisme, où un organisme est blessé pour permettre à l'autre de prospérer.

Dans tout récit sur une cellule eucaryote, le noyau occupe une place centrale. Le noyau est entouré d'une membrane nucléaire, également appelée enveloppe nucléaire. Pendant la majeure partie du cycle cellulaire, l'ADN est diffusé de manière diffuse dans tout le noyau. Ce n'est qu'au début de la mitose que les chromosomes se condensent dans les formes que la plupart des étudiants associent à ces structures: ces minuscules petites formes en « X ».

Une fois que les chromosomes, qui ont été copiés en interphase au cours du cycle cellulaire, se séparent au cours de la phase M, la cellule entière est prête à se diviser (cytokinèse). Les mitochondries, quant à elles, ont augmenté en nombre en se divisant en deux au début de l'interphase, avec les autres contenus cytoplasmiques de la cellule (c'est-à-dire tout ce qui se trouve en dehors du noyau).
En savoir plus sur la structure et la fonction du noyau.

Le noyau entre en mitose avec deux copies identiques de chaque chromosome, reliées entre elles par une structure appelée le centriole. Les humains ont 46 chromosomes, donc au début de la mitose, chaque noyau a 92 molécules d'ADN individuelles, disposées en ensembles jumeaux identiques. Chaque jumeau d'un ensemble est appelé un chromatide soeur.

Lorsque le noyau se divise, les chromatides de chaque paire sont attirées vers les côtés opposés de la cellule. Cela crée des noyaux filles identiques. Il est important de noter que le noyau de chaque cellule contient tout l'ADN nécessaire à la reproduction de l'organisme dans son ensemble.

Les mitochondries hébergent le cycle de Krebs, dans lequel acétyl-CoA se combine avec oxaloacétate créer citrate, une molécule à six carbones qui est réduite en oxaloacétate dans une série d'étapes qui génèrent deux ATP par molécule de glucose, alimenter le processus en amont avec une multitude de molécules qui transportent des électrons vers la chaîne de transport d'électrons réactions.

Le système de transport de la chaîne d'électrons se produit également dans les mitochondries. Cette série de réactions en cascade utilise l'énergie des électrons dépouillés des substances NADH et FADH₂ pour piloter la synthèse d'une grande quantité d'ATP (32 à 34 molécules par glucose en amont).

Semblables au noyau, les chloroplastes et les mitochondries sont liés à la membrane et stockés avec un ensemble stratégique d'enzymes. Ne tombez pas dans le piège commun, cependant, de penser que les chloroplastes sont « les mitochondries des plantes ». Les plantes ont chloroplastes car ils ne peuvent pas ingérer de glucose et doivent le fabriquer à partir de dioxyde de carbone gazeux introduit dans la plante par ses feuilles.

Les cellules végétales et animales ont des mitochondries car elles participent toutes deux à la respiration aérobie. Une grande partie du glucose qu'une plante fabrique est mangée par les animaux dans l'environnement ou finit simplement par pourrir, mais la plupart des plantes parviennent également à puiser fortement dans leur propre réserve.

La principale différence entre l'ADN nucléaire et l'ADN mitochondrial réside simplement dans sa quantité et les produits spécifiques produits. De plus, les structures ont des emplois très différents. Ces deux entités, cependant, se reproduisent en se divisant en deux et dirigent leur propre division.

Les cellules auxquelles nous pensons lorsque nous considérons les cellules eucaryotes ne pourraient pas survivre sans mitochondries. Pour simplifier grandement, le noyau est le cerveau du fonctionnement cellulaire, tandis que les mitochondries sont le muscle.

Maintenant que vous êtes un expert des organites eucaryotes, lequel des éléments suivants est une différence entre le noyau et une mitochondrie ?

1. Seul le noyau contient de l'ADN.
2. Seul le noyau est entouré d'une double membrane plasmique.
3. Seul le noyau se divise en deux au cours du cycle cellulaire.
4. Seul le noyau héberge des réactions chimiques qui ne se produisent pas ailleurs dans la cellule.

En fait, aucune de ces déclarations n'est vraie. Les mitochondries, comme vous l'avez vu, possèdent leur propre ADN et, de plus, cet ADN contient des gènes que l'ADN nucléaire (régulier) n'a pas. Les mitochondries et les noyaux, ainsi que les organites tels que le réticulum endoplasmique, ont leur propre membrane. Comme indiqué, chaque organe organise et conduit son propre processus de division, et chaque structure accueille des réactions qui ne se produisent n'importe où ailleurs dans la cellule (par exemple, la transcription de l'ARN dans le noyau, les réactions en chaîne de transport d'électrons dans mitochondries).