Какие общие черты митохондрии и бактерии?

Примерно 1,5 миллиарда лет назад примитивные бактерии поселились внутри более крупных клеток, что привело к близким отношениям, которые повлияли на эволюцию более сложных многоклеточных существ. Более крупная клетка была эукариотической, что означало, что она содержала органеллы - структуры, окруженные мембранами, но прокариотическая бактериальная клетка не имела такого расположения. Более крупные клетки опасались кислорода, отравляющего их существование, но более мелкие клетки использовали кислород для производства энергии в форме молекулы аденозинтрифосфата или АТФ. Эукариотическая клетка хищно обволакивала бактерии, но каким-то образом хищник не переваривал добычу. Хищник и жертва стали взаимозависимыми. Бывший биолог Бостонского университета Линн Маргулис процитировала этот эндосимбиотический сценарий в своей теории происхождения. митохондрий, энергетических фабрик клеток, и причина их большого сходства с бактериальными клетки.

Основываясь только на внешнем виде, ученые могут установить связь между митохондриями и бактериями. Митохондрии имеют пухлую студнеобразную форму, похожую на палочковидные палочки бактерий. Средняя длина бациллы составляет от 1 до 10 микрон, а митохондрии как растительных, так и животных клеток имеют размер в том же диапазоне. Эти поверхностные наблюдения составляют одну линию доказательств, подтверждающих теорию о том, что примитивные эукариотические клетки поглотили бактериальные клетки, сформировав взаимовыгодные отношения.

Бактерии размножаются в процессе, называемом делением; когда бактерия достигает заранее определенного размера, она зажимает себя посередине, создавая два организма. В эукариотических клетках митохондрии воспроизводят себя аналогичным образом. Командный центр клетки, или ядро, сигнализирует клетке о производстве органелл, обычно до события деления клетки; однако воспроизводятся только митохондрии и хлоропласты растений. В то время как другие органеллы могут быть сделаны из веществ внутри клетки, митохондрии и хлоропласты должны делиться, чтобы увеличить их количество. Когда запас энергии в форме АТФ истощается, митохондрии делятся, чтобы произвести больше митохондрий для производства энергии.

Митохондрии имеют внутреннюю и внешнюю мембраны, причем внутренняя мембрана состоит из складок, называемых кристами. Мембраны бактериальных клеток имеют складки, называемые мезосомами, которые напоминают кристы. В этих складках происходит производство энергии. Внутренняя митохондриальная мембрана содержит те же типы белков и жирных веществ, что и бактериальная плазматическая мембрана. Внешняя митохондриальная мембрана и клеточная стенка бактерий также содержат похожие структуры. Вещества довольно свободно проникают в наружные мембраны митохондрий и наружные клеточные стенки бактерий и выходят из них; однако внутренние мембраны митохондрий и плазматические мембраны бактерий ограничивают прохождение многих веществ.

И прокариотические, и эукариотические клетки используют ДНК для передачи кода для создания белков. В то время как эукариотические клетки несут двухцепочечную ДНК в форме скрученной лестницы, называемой спиралью, бактериальные клетки имеют свою ДНК в кольцевых петлях, называемых плазмидами. Митохондрии также несут свою собственную ДНК, чтобы производить собственные белки, независимые от остальной части клетки; подобно бактериям, митохондрии также включают свою ДНК в петли. В среднем митохондрия содержит от двух до 10 таких плазмид. Эти структуры содержат необходимую информацию для запуска всех процессов, включая репликацию, в митохондриях или бактериях.

Белки выполняют все функции внутри клеток, и производство белков или синтез белка составляет одну из основных функций клетки. Весь синтез белка происходит исключительно в сферических структурах, называемых рибосомами, которые разбросаны по всей клетке. Митохондрии несут свои собственные рибосомы, чтобы производить необходимые им белки. Микроскопический и химический анализ показывают, что структура митохондриальных рибосом больше похожа на бактериальные рибосомы, чем на рибосомы эукариотических клеток. Кроме того, некоторые антибиотики, хотя и безвредны для эукариотических клеток, влияют на синтез белка как в митохондриях, так и в митохондриях. бактерий, что указывает на то, что механизм синтеза белка в митохондриях аналогичен механизму бактерий, а не эукариотические клетки.