Hvilke funksjoner deler mitokondrier og bakterier?

For omtrent 1,5 milliarder år siden tok primitive bakterier opphold i større celler, noe som resulterte i et intimt forhold som ville forme utviklingen til mer komplekse, flercellede vesener. Den større cellen var eukaryot, noe som betyr at den inneholdt organeller - strukturer omgitt av membraner, men den prokaryote bakteriecellen hadde ingen slik ordning. De større cellene fryktet oksygen, en gift for deres eksistens, men de mindre cellene brukte oksygen for å lage energi i form av molekylet adenosintrifosfat, eller ATP. Den eukaryote cellen innhyllet bakteriene på rovdyr, men på en eller annen måte fordøyde rovdyret ikke byttet. Rovdyr og byttedyr ble gjensidig avhengige. Tidligere Boston University-biolog Lynn Margulis siterte dette endosymbiotiske scenariet i sin teori om opprinnelsen av mitokondrier, energifabrikkene til celler, og årsaken til deres mange likheter med bakterier celler.

Basert på utseende alene kan forskere tegne et forhold mellom mitokondrier og bakterier. Mitokondriene har fyldige, gelélignende former, som ligner på de stavformede basillerbakteriene. Den gjennomsnittlige basillen varierer mellom 1 og 10 mikrometer i lengde, og mitokondriene til både plante- og dyreceller måler i samme område. Disse overfladiske observasjonene utgjør en bevislinje som støtter teorien om at primitive eukaryote celler hadde oppslukt bakterieceller og dannet gjensidig fordelaktige forhold.

Bakterier reproduserer i en prosess som kalles fisjon; når en bakterie når en forhåndsbestemt størrelse, klemmer den seg i midten og skaper to organismer. I eukaryote celler replikerer mitokondrier seg i en lignende prosess. Cellens kommandosenter, eller kjernen, signaliserer cellen om å produsere organeller, vanligvis i forkant av en celledeling. imidlertid bare mitokondrier - og kloroplaster av planter - replikerer seg selv. Mens andre organeller kan være laget av stoffer i cellen, må mitokondrier og kloroplaster dele seg for å øke antallet. Når energiforsyningen i form av ATP blir utarmet, deler mitokondrier seg for å lage mer mitokondrier for energiproduksjon.

Mitokondrier har indre og ytre membraner, med den indre membranen som består av folder kalt cristae. Bakterielle cellemembraner har folder som kalles mesosomer som ligner cristae. Energiproduksjon finner sted i disse brettene. Den indre mitokondrielle membranen inneholder de samme typer proteiner og fettstoffer som den bakterielle plasmamembranen. Den ytre mitokondrie-membranen og celleveggen til bakterier inneholder også lignende strukturer. Stoffer flyter ganske fritt inn og ut av de ytre membranene av mitokondrier og de ytre celleveggene til bakterier; imidlertid begrenser både de mitokondrielle indre membranene og plasmamembranene til bakterier passasjen av mange stoffer.

Både prokaryote og eukaryote celler bruker DNA til å bære koden for å lage proteiner. Mens eukaryote celler bærer dobbeltstrenget DNA i form av en vridd stige som kalles en helix, har bakterieceller DNA i sirkulære løkker som kalles plasmider. Mitokondrier bærer også sitt eget DNA for å lage sine egne proteiner, uavhengig av resten av cellen; I likhet med bakterier innlemmer mitokondrier også DNA i løkker. En gjennomsnittlig mitokondrion inneholder mellom to og ti av disse plasmidene. Disse strukturene inneholder den nødvendige informasjonen for å kjøre alle prosesser, inkludert replikering, i mitokondriene eller bakteriene.

Proteiner utfører alle funksjoner i celler, og produksjon av proteiner, eller proteinsyntese, utgjør en av cellens hovedfunksjoner. All proteinsyntese skjer utelukkende innenfor sfæriske strukturer kalt ribosomer, som er spredt over hele cellen. Mitokondrier bærer sine egne ribosomer for å lage proteinene de trenger. Mikroskopiske og kjemiske analyser avslører at strukturen til mitokondrie ribosomer ser mer ut som bakterielle ribosomer enn ribosomer av eukaryote celler. I tillegg påvirker visse antibiotika, selv om de er ufarlige for eukaryote celler, proteinsyntese i både mitokondrier og bakterier, noe som indikerer at mekanismen for proteinsyntese i mitokondrier ligner på bakterier snarere enn eukaryote celler.