Koje značajke dijele mitohondrije i bakterije?

Prije otprilike 1,5 milijarde godina primitivne bakterije nastanile su se u većim stanicama, što je rezultiralo prisnim odnosom koji bi oblikovao evoluciju složenijih, višećelijskih bića. Veća je stanica bila eukariotska, što znači da je sadržavala organele - strukture okružene membranama, ali prokariontska bakterijska stanica nije imala takav raspored. Veće stanice plašile su se kisika, otrova za njihovo postojanje, ali manje stanice su koristile kisik za stvaranje energije u obliku molekule adenozin trifosfata ili ATP. Eukariotska stanica omotala je bakterije na grabežljiv način, ali grabežljivac nekako nije probavio plijen. Predator i plijen postali su međusobno ovisni. Bivša biologinja sa sveučilišta Boston Lynn Margulis navela je ovaj endosimbiotski scenarij u svojoj teoriji podrijetla mitohondrija, tvornice energije stanica i razlog brojnih sličnosti s bakterijama Stanice.

Na temelju samo izgleda, znanstvenici mogu utvrditi vezu između mitohondrija i bakterija. Mitohondriji imaju debeljuškasti oblik poput želea, sličan bakterijama u obliku štapića. Prosječni bacil se kreće između 1 i 10 mikrona, a mitohondriji biljnih i životinjskih stanica mjere u istom rasponu. Ova površna promatranja čine jedan red dokaza koji podupiru teoriju da su primitivne eukariotske stanice progutale bakterijske stanice stvarajući uzajamno korisne odnose.

Razmnožavaju se bakterije u procesu koji se naziva fisija; kad bakterija dosegne unaprijed određenu veličinu, uklješti se u sredini stvarajući dva organizma. U eukariotskim stanicama mitohondriji se repliciraju u sličnom procesu. Zapovjedni centar stanice, ili jezgra, signalizira ćeliji da proizvodi organele, obično prije događaja podjele stanice; međutim, samo se mitohondriji - i biljni kloroplasti - repliciraju. Dok se druge organele mogu stvoriti od tvari unutar stanice, mitohondriji i kloroplasti moraju se podijeliti kako bi povećali svoj broj. Kad se opskrba energijom u obliku ATP-a iscrpi, mitohondriji se dijele da bi stvorili više mitohondrija za proizvodnju energije.

Mitohondriji posjeduju unutarnju i vanjsku membranu, s unutarnjom membranom koja se sastoji od nabora nazvanih krista. Membrane bakterijskih stanica imaju nabore nazvane mezozomi koji nalikuju kristama. Proizvodnja energije odvija se u tim naborima. Unutarnja mitohondrijska membrana sadrži iste vrste proteina i masnih tvari kao i bakterijska plazma membrana. Vanjska mitohondrijska membrana i stanični zid bakterija također sadrže slične strukture. Tvari prilično slobodno ulaze i izlaze iz vanjskih membrana mitohondrija i vanjskih staničnih stijenki bakterija; međutim, i unutarnje i mitohondrijske membrane bakterija ograničavaju prolazak mnogih tvari.

I prokariontske i eukariotske stanice koriste DNK za prijenos koda za stvaranje proteina. Dok eukariotske stanice nose dvolančanu DNA u obliku uvijene ljestve zvane spirala, bakterijske stanice imaju svoju DNK u kružnim petljama koje se nazivaju plazmidi. Mitohondrije također nose vlastitu DNK kako bi stvorili vlastite proteine, neovisno o ostatku stanice; poput bakterija, mitohondriji također ugrađuju svoju DNK u petlje. Prosječna mitohondrija sadrži između dvije i 10 ovih plazmida. Te strukture sadrže potrebne informacije za pokretanje svih procesa, uključujući replikaciju, unutar mitohondrija ili bakterija.

Proteini izvršavaju sve funkcije unutar stanica, a proizvodnja proteina, odnosno sinteza proteina, predstavlja jednu od glavnih funkcija stanice. Sva sinteza proteina događa se isključivo unutar sfernih struktura zvanih ribosomi, koji su raspršeni po cijeloj stanici. Mitohondriji nose vlastite ribosome kako bi stvorili proteine ​​koji su im potrebni. Mikroskopske i kemijske analize otkrivaju da je struktura mitohondrijskih ribosoma sličnija bakterijskim ribosomima nego ribosomima eukariotskih stanica. Uz to, određeni antibiotici, iako su bezopasni za eukariotske stanice, utječu na sintezu proteina u mitohondrijima i bakterija, što ukazuje da je mehanizam sinteze proteina u mitohondrijima sličan mehanizmu bakterija, a ne eukariotske stanice.