Somiglianze dei mitocondri e del nucleo Nu

Le cellule sono le unità di base di tutti gli esseri viventi. Ognuna di queste strutture microscopiche esibisce tutte le proprietà associate all'essere vivo in senso scientifico, e infatti molti organismi sono costituiti da una sola cellula. Quasi tutti questi organismi unicellulari appartengono a un'ampia classe di organismi noti come procarioti – creature nei domini tassonomici Bacteria e Archaea.

Al contrario, Eukaryota, il dominio che include animali, piante e funghi, ha cellule molto più complesse e che presentano numerose organelli, che sono strutture interne legate alla membrana che mostrano funzioni specializzate. Il nucleo è forse la caratteristica più sorprendente delle cellule eucariotiche, per le sue dimensioni e la posizione più o meno centrale all'interno della cellula; la cellula mitocondri, d'altra parte, entrambi presentano un aspetto unico e si erge come una meraviglia evolutiva e metabolica.

Tutte le cellule hanno un numero di componenti in comune. Questi includono a

Gli eucarioti sono generalmente molto più grandi e complessi dei procarioti; di conseguenza, le loro cellule sono più complicate e contengono una varietà di organelli. Queste sono inclusioni specializzate che consentono alla cellula di crescere e prosperare dal momento in cui viene creata fino al momento in cui si divide (che può essere un giorno o meno). Il primo tra questi visivamente su un'immagine al microscopio di una cellula è il nucleo, che è il "cervello" della cellula che contiene il DNA nel forma di cromosomi e i mitocondri, che sono necessari per la completa scomposizione del glucosio utilizzando l'ossigeno (cioè aerobico respirazione).

Altri organelli critici includono il reticolo endoplasmatico, una sorta di "sistema stradale" membranoso che confeziona ed elabora le proteine ​​spostandole tra l'esterno della cellula, il citoplasma e il nucleo; gli apparati del Golgi, che sono vescicole che fungono da taxi in miniatura per queste sostanze e che possono "attracco" con il reticolo endoplasmatico; e lisosomi, che fungono da sistema di gestione dei rifiuti della cellula dissolvendo molecole vecchie e logore.

Due caratteristiche che rendono i mitocondri diversi dagli altri organelli sono il ciclo di Krebs, che è ospitato dalla matrice mitocondriale e dalla catena di trasporto degli elettroni, che avviene sul mitocondriale interno inner membrana.

I mitocondri hanno la forma di un pallone da calcio e assomigliano piuttosto ai batteri stessi, il che come vedrai non è un caso. Si trovano in una densità più elevata in luoghi in cui il fabbisogno di ossigeno è elevato, ad esempio nei muscoli delle gambe di atleti di resistenza come corridori e ciclisti. L'intera ragione per cui esistono è il fatto che gli eucarioti hanno requisiti energetici di gran lunga superiori a quelli dei procarioti e i mitocondri sono i macchinari che consentono loro di soddisfare tali requisiti.
Maggiori informazioni sulla struttura e la funzione dei mitocondri.

La maggior parte dei biologi molecolari aderisce alla teoria endosimbionte. In questo quadro, oltre 2 miliardi di anni fa, alcuni primi eucarioti, che ingerivano cibo assumendo considerevoli molecole attraverso la membrana cellulare, in effetti "mangiarono" un batterio che si era già evoluto per svolgere attività aerobica metabolismo. (I procarioti capaci di questo sono relativamente rari ma continuano ad esistere oggi.)

Nel corso del tempo, la forma di vita ingerita, che si riproduceva da sola, arrivò a fare affidamento esclusivamente sul suo intracellulare ambiente, che offriva sempre un pronto apporto di glucosio e proteggeva la "cellula" dall'esterno minacce. In cambio, la forma di vita inghiottita ha permesso ai loro organismi ospiti di crescere e prosperare per generazioni oltre qualsiasi cosa vista a quel punto nella storia zoologica sulla Terra.

I "simbionti" sono organismi che condividono un ambiente in modo reciprocamente vantaggioso. Altre volte, tali accordi di condivisione implicano il parassitismo, in cui un organismo viene danneggiato per consentire all'altro di prosperare.

In ogni racconto su una cellula eucariotica, il nucleo è al centro della scena. Il nucleo è circondato da una membrana nucleare, chiamata anche involucro nucleare. Durante la maggior parte del ciclo cellulare, il DNA è diffuso diffusamente in tutto il nucleo. Solo all'inizio della mitosi i cromosomi si condensano nelle forme che la maggior parte degli studenti associa a queste strutture: quelle minuscole forme a "X".

Una volta che i cromosomi, che sono stati copiati in interfase durante il ciclo cellulare, si sono separati durante la fase M, l'intera cellula è pronta a dividersi (citochinesi). I mitocondri, nel frattempo, sono aumentati di numero dividendosi a metà all'inizio dell'interfase, insieme agli altri contenuti citoplasmatici della cellula (cioè qualsiasi cosa al di fuori del nucleo).
Maggiori informazioni sulla struttura e la funzione del nucleo.

Il nucleo entra in mitosi con due copie identiche di ciascun cromosoma, legate tra loro in una struttura chiamata centriolo. Gli esseri umani hanno 46 cromosomi, quindi all'inizio della mitosi, ogni nucleo ha 92 singole molecole di DNA, disposte in gruppi di gemelli identici. Ogni gemello in un set è chiamato a cromatidio fratello.

Quando il nucleo si divide, i cromatidi di ogni coppia vengono tirati ai lati opposti della cellula. Questo crea nuclei figli identici. È importante notare che il nucleo di ogni cellula contiene tutto il DNA necessario per riprodurre l'organismo nel suo insieme.

I mitocondri ospitano il ciclo di Krebs, in cui acetil-CoA si combina con ossalacetato creare citrato, una molecola a sei atomi di carbonio che viene ridotta ad ossalacetato in una serie di passaggi che generano due ATP per molecola di glucosio, alimentando il processo a monte insieme a una serie di molecole che trasportano gli elettroni al trasporto della catena di elettroni reazioni.

Il sistema di trasporto della catena degli elettroni si verifica anche nei mitocondri. Questa serie di reazioni a cascata utilizza l'energia degli elettroni strappati alle sostanze NADH e FADH₂ per guidare la sintesi di una grande quantità di ATP (da 32 a 34 molecole per glucosio a monte).

Simile al nucleo, i cloroplasti e i mitocondri sono legati alla membrana e riforniti di un insieme strategico di enzimi. Non cadere però nella trappola comune di pensare che i cloroplasti siano "i mitocondri delle piante". Le piante hanno cloroplasti perché non possono ingerire il glucosio e devono invece ricavarlo dal gas di anidride carbonica portato nella pianta attraverso le sue foglie.

Sia le cellule vegetali che quelle animali hanno mitocondri perché entrambe partecipano alla respirazione aerobica. Gran parte del glucosio prodotto da una pianta viene mangiato dagli animali nell'ambiente o semplicemente marcisce alla fine, ma la maggior parte delle piante riesce anche a immergersi pesantemente nella propria scorta.

La principale differenza tra DNA nucleare e DNA mitocondriale è semplicemente la quantità di esso e i prodotti specifici prodotti. Inoltre, le strutture hanno compiti molto diversi. Entrambe queste entità, tuttavia, si riproducono dividendo a metà e dirigono la propria divisione.

Le cellule a cui pensiamo quando consideriamo le cellule eucariotiche non potrebbero sopravvivere senza i mitocondri. Per semplificare notevolmente, il nucleo è il cervello del funzionamento cellulare, mentre i mitocondri sono il muscolo.

Ora che sei un esperto di organelli eucarioti, quale delle seguenti è una differenza tra il nucleo e un mitocondrio?

1. Solo il nucleo contiene DNA.
2. Solo il nucleo è circondato da una doppia membrana plasmatica.
3. Solo il nucleo si divide in due durante il ciclo cellulare.
4. Solo il nucleo ospita reazioni chimiche che non si verificano in altre parti della cellula.

In realtà, nessuna di queste affermazioni è vera. I mitocondri, come hai visto, possiedono il proprio DNA e, inoltre, questo DNA contiene geni che il DNA nucleare (normale) non ha. I mitocondri e i nuclei, insieme agli organelli come il reticolo endoplasmatico, hanno la propria membrana. Come notato, ogni corpo organizza e conduce il proprio processo di divisione, e ogni struttura ospita reazioni che non lo fanno si verificano in qualsiasi altra parte della cellula (ad esempio, la trascrizione dell'RNA nel nucleo, le reazioni a catena di trasporto degli elettroni in mitocondri).