Podobieństwa mitochondriów i jąder

Komórki są podstawowymi jednostkami wszystkich żywych istot. Każda z tych mikroskopijnych struktur wykazuje wszystkie właściwości związane z byciem żywym w sensie naukowym, a tak naprawdę wiele organizmów składa się tylko z jednej komórki. Prawie wszystkie te organizmy jednokomórkowe należą do szerokiej klasy organizmów znanych jako prokariota – stworzenia z domen taksonomicznych Bakterie i Archaea.

Natomiast Eukariota, domena obejmująca zwierzęta, rośliny i grzyby, ma komórki, które są znacznie bardziej złożone i zawierają liczne organelle, które są wewnętrznymi strukturami związanymi z błoną, które pełnią wyspecjalizowane funkcje. jądro jest prawdopodobnie najbardziej uderzającą cechą komórek eukariotycznych, ze względu na swój rozmiar i mniej lub bardziej centralną lokalizację wewnątrz komórki; cela mitochondria, z drugiej strony, oba prezentują unikalny wygląd i są cudem ewolucji i metabolizmu.

Wszystkie komórki mają kilka wspólnych elementów. Należą do nich: Błona komórkowa

Eukarionty są na ogół znacznie większe i bardziej złożone niż prokarionty; w związku z tym ich komórki są bardziej skomplikowane i zawierają różnorodne organelle. Są to wyspecjalizowane inkluzje, które pozwalają komórce rosnąć i prosperować od momentu powstania do czasu podziału (który może trwać dzień lub mniej). Najważniejszym z nich wizualnie na mikroskopowym obrazie komórki jest jądro, które jest „mózgiem” komórki, który przechowuje DNA w formy chromosomów i mitochondriów, które są potrzebne do całkowitego rozkładu glukozy przy użyciu tlenu (tj. oddychanie).

Inne krytyczne organelle obejmują retikulum endoplazmatyczne, rodzaj błoniastego „systemu drogowego”, który: pakuje i przetwarza białka, przenosząc je między zewnętrzną częścią komórki, cytoplazmą i jądro; aparat Golgiego, który jest pęcherzykami służącymi jako miniaturowe taksówki dla tych substancji i które mogą „dokować” do retikulum endoplazmatycznego; i lizosomy, które służą jako system gospodarowania odpadami w komórce poprzez rozpuszczanie starych, zużytych cząsteczek.

Dwie cechy odróżniające mitochondria od innych organelli to cykl Krebsa, który jest gospodarzem przez macierz mitochondrialną i łańcuch transportu elektronów, który odbywa się na mitochondriach wewnętrznych membrana.

Mitochondria mają kształt piłki nożnej i same w sobie przypominają bakterie, co, jak zobaczysz, nie jest przypadkiem. Występują w większej gęstości w miejscach, w których zapotrzebowanie na tlen jest wysokie, na przykład w mięśniach nóg sportowców wytrzymałościowych, takich jak biegacze długodystansowi i rowerzyści. Powodem ich istnienia jest fakt, że eukarionty mają zapotrzebowanie na energię znacznie przewyższające prokariota, a mitochondria są maszynerią, która pozwala im sprostać tym wymaganiom.
Przeczytaj więcej o strukturze i funkcji mitochondriów.

Większość biologów molekularnych przestrzega teoria endosymbiontów. W tym kontekście, ponad 2 miliardy lat temu, niektóre wczesne eukarionty, które spożywały pokarm, przyswajając spore cząsteczki przez błonę komórkową, w efekcie „zjadły” bakterie, które już wyewoluowały, aby wykonywać tlenowe metabolizm. (Prokariota zdolne do tego są stosunkowo rzadkie, ale nadal istnieją.)

Z biegiem czasu połknięta forma życia, która rozmnażała się sama, zaczęła polegać wyłącznie na swojej wewnątrzkomórkowej środowisko, które w każdej chwili oferowało gotową podaż glukozy i chroniło „komórkę” przed czynnikami zewnętrznymi zagrożenia. W zamian pochłonięta forma życia pozwoliła organizmom ich gospodarzy rosnąć i rozwijać się przez pokolenia poza wszystko, co można było zobaczyć w tamtym momencie historii zoologicznej na Ziemi.

„Symbionty” to organizmy, które dzielą środowisko w sposób wzajemnie korzystny. Innym razem takie ustalenia dotyczące dzielenia się obejmują pasożytnictwo, w którym jeden organizm jest krzywdzony, aby umożliwić drugiemu rozwój.

W każdej opowieści o komórce eukariotycznej jądro zajmuje centralne miejsce. Jądro otoczone jest błoną jądrową, zwaną także otoczką jądrową. Podczas większości cyklu komórkowego DNA jest rozproszone w jądrze. Dopiero na początku mitozy chromosomy kondensują się w formy, które większość uczniów kojarzy z tymi strukturami: te maleńkie formy „X”.

Gdy chromosomy, które zostały skopiowane w interfazie podczas cyklu komórkowego, rozdzielą się podczas fazy M, cała komórka jest gotowa do podziału (cytokineza). Tymczasem liczba mitochondriów wzrosła poprzez podzielenie na pół na początku interfazy, wraz z inną zawartością cytoplazmatyczną komórki (tj. wszystkim poza jądrem).
Przeczytaj więcej o strukturze i funkcji jądra.

Jądro przechodzi w mitozę z dwiema identycznymi kopiami każdego chromosomu, połączonymi ze sobą w strukturze zwanej centriole. Ludzie mają 46 chromosomów, więc na początku mitozy każde jądro zawiera 92 pojedyncze cząsteczki DNA, ułożone w identyczne bliźniacze zestawy. Każdy bliźniak w zestawie nazywa się a siostra chromatyda.

Kiedy jądro się dzieli, chromatydy w każdej parze są przyciągane na przeciwne strony komórki. To tworzy identyczne jądra potomne. Należy zauważyć, że jądro każdej komórki zawiera całe DNA potrzebne do reprodukcji organizmu jako całości.

Mitochondria są gospodarzem cyklu Krebsa, w którym acetylo-CoA łączy się z szczawiooctan tworzyć cytrynian, sześciowęglowa cząsteczka, która jest redukowana do szczawiooctanu w serii etapów, które generują dwa ATP na cząsteczkę glukozy, zasilanie procesu w górę wraz z wieloma cząsteczkami, które przenoszą elektrony do transportu łańcucha elektronowego reakcje.

System transportu łańcucha elektronowego występuje również w mitochondriach. Ta seria reakcji kaskadowych wykorzystuje energię elektronów oderwanych od substancji NADH i FADH₂ napędzać syntezę dużej ilości ATP (od 32 do 34 cząsteczek na glukozę w górę).

Podobnie jak jądro, chloroplasty i mitochondria są związane z błoną i zaopatrzone w strategiczny zestaw enzymów. Nie wpadaj jednak w pospolitą pułapkę myślenia, że ​​chloroplasty to „mitochondria roślin”. Rośliny mają chloroplasty, ponieważ nie mogą spożywać glukozy i muszą ją wytwarzać z gazowego dwutlenku węgla wprowadzanego do rośliny plant jego liście.

Zarówno komórki roślinne, jak i zwierzęce mają mitochondria, ponieważ obie uczestniczą w oddychaniu tlenowym. Duża część glukozy wytwarzanej przez roślinę jest zjadana przez zwierzęta w środowisku lub po prostu w końcu gnije, ale większości roślin udaje się również mocno zanurzyć we własnym zapasie.

Główną różnicą między DNA jądrowym a DNA mitochondrialnym jest po prostu jego ilość i wytwarzane produkty. Ponadto struktury mają bardzo różne zadania. Oba te byty jednak rozmnażają się dzieląc się na pół i kierują własnym podziałem.

Komórki, o których myślimy, rozważając komórki eukariotyczne, nie mogłyby przetrwać bez mitochondriów. Mówiąc w dużym uproszczeniu, jądro to mózg działania komórki, a mitochondria to mięsień.

Teraz, gdy jesteś ekspertem od organelli eukariotycznych, które z poniższych jest różnicą między jądrem a mitochondrium?

1. Tylko jądro zawiera DNA.
2. Tylko jądro otoczone jest podwójną błoną plazmatyczną.
3. Tylko jądro dzieli się na dwie części podczas cyklu komórkowego.
4. Tylko w jądrze odbywają się reakcje chemiczne, które nie zachodzą nigdzie indziej w komórce.

W rzeczywistości żadne z tych stwierdzeń nie jest prawdziwe. Jak widzieliście, mitochondria posiadają własne DNA, a ponadto DNA zawiera geny, których nie posiada jądrowe (zwykłe) DNA. Mitochondria i jądra komórkowe wraz z organellami, takimi jak retikulum endoplazmatyczne, mają własną błonę. Jak zauważono, każde ciało organizuje i przeprowadza swój własny proces podziału, a w każdej strukturze występują reakcje, które nie występują gdziekolwiek indziej w komórce (np. transkrypcja RNA w jądrze, reakcje łańcuchowe transportu elektronów w mitochondria).