Сходства митохондрий и ядра

Клетки являются основными единицами всего живого. Каждая из этих микроскопических структур демонстрирует все свойства, связанные с жизнью в научном смысле, и на самом деле многие организмы состоят только из одной клетки. Почти все эти одноклеточные организмы принадлежат к широкому классу организмов, известному как прокариоты - существа из таксономических областей Бактерии и Археи.

Напротив, у эукариот (область, которая включает животных, растения и грибы) есть клетки, которые намного сложнее и имеют множество органеллы, которые представляют собой внутренние мембраносвязанные структуры, выполняющие специальные функции. В ядро это, пожалуй, самая яркая особенность эукариотических клеток благодаря своему размеру и более или менее центральному расположению внутри клетки; клетки митохондрии, с другой стороны, оба обладают уникальным внешним видом и представляют собой чудо эволюции и обмена веществ.

Все ячейки имеют ряд общих компонентов. К ним относятся клеточная мембрана, который действует как избирательно проницаемый барьер для молекул, входящих или покидающих клетку;

Эукариоты обычно намного крупнее и сложнее прокариот; соответственно их клетки более сложные и содержат множество органелл. Это специальные включения, которые позволяют клетке расти и процветать с момента ее создания до момента ее деления (который может составлять день или меньше). На первом месте среди них, визуально на изображении клетки под микроскопом, находится ядро, которое является «мозгом» клетки, который удерживает ДНК в форма хромосом и митохондрий, которые необходимы для полного расщепления глюкозы кислородом (т. е. аэробная дыхание).

Другие важные органеллы включают эндоплазматический ретикулум, своего рода мембранную «дорожную систему», которая упаковывает и обрабатывает белки, перемещая их между внешней частью клетки, цитоплазмой и ядро; аппарат Гольджи, представляющий собой пузырьки, служащие миниатюрными такси для этих веществ и которые могут «состыковываться» с эндоплазматическим ретикулумом; и лизосомы, которые служат системой управления отходами клетки, растворяя старые, изношенные молекулы.

Две характеристики, которые отличают митохондрии от других органелл, - это цикл Кребса, который митохондриальным матриксом и цепью переноса электронов, которая имеет место на внутренней митохондриальной мембрана.

Митохондрии имеют форму футбольного мяча и сами похожи на бактерии, что, как вы увидите, не случайно. Они обнаруживаются в более высокой плотности в местах, где потребность в кислороде высока, например, в мышцах ног у спортсменов на выносливость, таких как бегуны на длинные дистанции и велосипедисты. Вся причина их существования заключается в том, что у эукариот потребности в энергии намного превышают потребности прокариот, а митохондрии - это механизм, который позволяет им удовлетворять эти потребности.
Узнайте больше о структуре и функциях митохондрий.

Большинство молекулярных биологов придерживаются теория эндосимбионтов. В этой связи более 2 миллиардов лет назад некоторые ранние эукариоты, которые принимали пищу, получая значительные молекулы через клеточную мембрану, по сути, «съели» бактерии, которые уже развились, чтобы выполнять аэробные метаболизм. (Прокариоты, способные на это, сравнительно редки, но продолжают существовать сегодня.)

Со временем проглоченная форма жизни, которая воспроизводилась сама по себе, стала полагаться исключительно на свои внутриклеточные среда, которая всегда обеспечивала постоянный запас глюкозы и защищала «клетку» от внешних воздействий. угрозы. В свою очередь, поглощенная форма жизни позволила своим организмам-хозяевам расти и процветать на протяжении поколений, превосходя все, что можно было увидеть на тот момент в зоологической истории на Земле.

«Симбионты» - это организмы, которые взаимовыгодно разделяют окружающую среду. В других случаях такие договоренности о совместном использовании включают паразитизм, когда одному организму причиняется вред, чтобы позволить другому процветать.

В любом рассказе об эукариотической клетке ядро ​​занимает центральное место. Ядро окружено ядерной мембраной, также называемой ядерной оболочкой. На протяжении большей части клеточного цикла ДНК диффузно распространяется по ядру. Только в начале митоза хромосомы конденсируются в формы, которые большинство студентов связывают с этими структурами: эти крошечные формы «X».

Как только хромосомы, которые были скопированы в интерфазе во время клеточного цикла, разделяются во время фазы М, вся клетка готова к делению (цитокинез). Митохондрии, тем временем, увеличились в количестве за счет деления пополам на ранней стадии интерфазы, наряду с другим цитоплазматическим содержимым клетки (то есть чем-либо вне ядра).
Узнайте больше о структуре и функциях ядра.

Ядро переходит в митоз с двумя идентичными копиями каждой хромосомы, соединенными вместе в структуре, называемой центриоль. У человека 46 хромосом, поэтому в начале митоза каждое ядро ​​имеет 92 отдельные молекулы ДНК, расположенные в наборах однояйцевых близнецов. Каждый близнец в наборе называется сестринская хроматида.

Когда ядро ​​делится, хроматиды в каждой паре притягиваются к противоположным сторонам клетки. Это создает идентичные дочерние ядра. Важно отметить, что ядро ​​каждой клетки содержит всю ДНК, необходимую для воспроизводства организма в целом.

В митохондриях проходит цикл Кребса, в котором ацетил-КоА сочетается с оксалоацетат создавать цитрат, шестиуглеродная молекула, которая восстанавливается до оксалоацетата в результате ряда этапов, которые генерируют два АТФ на молекулу глюкозы, питая процесс вверх по потоку вместе с множеством молекул, которые переносят электроны в цепной транспорт электронов реакции.

Система транспорта электронных цепей также присутствует в митохондриях. Эта серия каскадных реакций использует энергию электронов, оторванных от веществ НАДН и ФАДН.₂ чтобы управлять синтезом большого количества АТФ (от 32 до 34 молекул на глюкозу выше по течению).

Подобно ядру, хлоропласты и митохондрии связаны с мембраной и снабжены стратегическим набором ферментов. Однако не попадайтесь в общую ловушку, полагая, что хлоропласты - это «митохондрии растений». Растения имеют хлоропласты, потому что они не могут поглощать глюкозу и должны производить ее вместо углекислого газа, попадающего в растение через его листья.

И растительные, и животные клетки имеют митохондрии, потому что оба участвуют в аэробном дыхании. Большая часть глюкозы, производимой растением, съедается животными в окружающей среде или в конечном итоге просто гниет, но большинству растений также удается сильно погрузиться в свой собственный запас.

Основное различие между ядерной ДНК и митохондриальной ДНК заключается просто в ее количестве и конкретных продуцируемых продуктах. Также у структур очень разные рабочие места. Обе эти сущности, однако, воспроизводятся, разделяясь пополам и управляя своим собственным делением.

Клетки, о которых мы думаем, когда рассматриваем эукариотические клетки, не могли бы выжить без митохондрий. Чтобы значительно упростить, ядро ​​- это мозг функционирования клетки, а митохондрии - это мышцы.

Теперь, когда вы являетесь экспертом по эукариотическим органеллам, что из следующего представляет собой различие между ядром и митохондрией?

1. Только ядро ​​содержит ДНК.
2. Только ядро ​​окружено двойной плазматической мембраной.
3. Только ядро ​​делится на две части во время клеточного цикла.
4. Только в ядре происходят химические реакции, которые не происходят в других частях клетки.

Фактически, ни одно из этих утверждений не соответствует действительности. Митохондрии, как вы видели, обладают собственной ДНК, и, кроме того, эта ДНК содержит гены, которых нет в ядерной (обычной) ДНК. Митохондрии и ядра, а также органеллы, такие как эндоплазматический ретикулум, имеют свою собственную мембрану. Как уже отмечалось, каждое тело организует и проводит свой собственный процесс деления, и каждая структура вызывает реакции, которые не проходят. происходят в любом другом месте клетки (например, транскрипция РНК в ядре, цепные реакции переноса электронов в митохондрии).