Podobnosti mitochondrií a jadra

Bunky sú základnou jednotkou všetkého živého. Každá z týchto mikroskopických štruktúr vykazuje všetky vlastnosti spojené s tým, že sú nažive, vo vedeckom zmysle a v skutočnosti mnoho organizmov pozostáva iba z jednej bunky. Takmer všetky tieto jednobunkové organizmy patria do širokej triedy organizmov známych ako prokaryoty - tvory v taxonomických doménach Baktérie a Archaea.

Naproti tomu Eukaryota, doména zahŕňajúca zvieratá, rastliny a huby, má bunky, ktoré sú oveľa zložitejšie a ktoré sa vyznačujú početnými organely, čo sú vnútorné štruktúry viazané na membránu, ktoré vykazujú špecializované funkcie. The jadro je možno najvýraznejším znakom eukaryotických buniek vzhľadom na jeho veľkosť a viac-menej centrálne umiestnenie vo vnútri bunky; bunka mitochondrie, na druhej strane, oba majú jedinečný vzhľad a stoja ako evolučný a metabolický zázrak.

Všetky bunky majú veľa spoločných prvkov. Medzi ne patrí a bunková membrána, ktorý funguje ako selektívne priepustná bariéra pre molekuly vstupujúce do bunky alebo z nej opúšťajúce;

Eukaryoty sú zvyčajne oveľa väčšie a zložitejšie ako prokaryoty; podľa toho sú ich bunky komplikovanejšie a obsahujú rôzne organely. Jedná sa o špecializované inklúzie, ktoré umožňujú bunke rásť a prosperovať od času, kedy je vytvorená, do času, keď sa rozdelí (čo môže byť deň alebo menej). Medzi nimi je na mikroskopickom obraze bunky jadro, čo je „mozog“ bunky, ktorý drží DNA v tele. forma chromozómov a mitochondrie, ktoré sú potrebné na úplné odbúranie glukózy pomocou kyslíka (t. j. aeróbne dýchanie).

Medzi ďalšie dôležité organely patrí endoplazmatické retikulum, akýsi membránový „cestný systém“ balí a spracováva proteíny a pohybuje ich medzi zovňajškom bunky, cytoplazmou a jadro; Golgiho aparát, čo sú vezikuly slúžiace ako miniatúrne taxíky pre tieto látky a ktoré sa môžu „dokovať“ pomocou endoplazmatického retikula; a lyzozómy, ktoré slúžia ako systém odpadového hospodárstva bunky rozpúšťaním starých, opotrebovaných molekúl.

Dve charakteristiky, ktoré odlišujú mitochondrie od ostatných organel, sú Krebsov cyklus, ktorý je hostiteľom mitochondriálnou matricou a elektrónovým transportným reťazcom, ktorý prebieha na vnútornom mitochondriu membrána.

Mitochondrie majú tvar futbalu a skôr vyzerajú ako samotné baktérie, čo, ako uvidíte, nie je náhoda. Nachádzajú sa vo vyššej hustote v miestach, kde sú vysoké požiadavky na kyslík, napríklad vo svaloch nôh vytrvalostných športovcov, ako sú bežci na diaľku a cyklisti. Celý dôvod, prečo existujú, je skutočnosť, že eukaryoty majú energetické nároky vysoko prevyšujúce požiadavky prokaryotov a mitochondrie sú mechanizmy, ktoré im umožňujú splniť tieto požiadavky.
Prečítajte si viac o štruktúre a funkcii mitochondrií.

Väčšina molekulárnych biológov dodržiava teória endosymbiontu. V tomto rámci boli pred viac ako 2 miliardami rokov určité skoré eukaryoty, ktoré prijímali potravu prijímaním značných látok molekuly cez bunkovú membránu, v skutočnosti „zjedli“ baktériu, ktorá sa už vyvinula na vykonávanie aeróbneho účinku metabolizmus. (Prokaryoty, ktoré sú toho schopné, sú pomerne zriedkavé, ale existujú dodnes.)

V priebehu času sa požitá forma života, ktorá sa sama reprodukovala, začala spoliehať výlučne na svoju intracelulárnu formu prostredie, ktoré ponúkalo pohotový prísun glukózy a chránilo „bunku“ pred vonkajšími hrozby. Na oplátku pohltená forma života umožnila ich hostiteľským organizmom rásť a rozvíjať sa po celé generácie nad rámec toho, čo bolo v tomto bode zoologickej histórie na Zemi vidieť.

„Symbionty“ sú organizmy, ktoré zdieľajú prostredie vzájomne prospešným spôsobom. Inokedy takéto dojednania o zdieľaní zahŕňajú parazitizmus, keď je jeden organizmus poškodený, aby sa umožnilo prosperite druhého.

V každom príbehu o eukaryotickej bunke je jadro v jadre. Jadro je obklopené jadrovou membránou, ktorá sa tiež nazýva jadrový obal. Počas väčšiny bunkového cyklu je DNA difúzne rozšírená po celom jadre. Iba na začiatku mitózy kondenzujú chromozómy do foriem, ktoré si väčšina študentov spája s týmito štruktúrami: do tých malých malých „X“ foriem.

Akonáhle sa chromozómy, ktoré sa počas bunkového cyklu kopírovali v medzifázi, oddeľujú počas fázy M, je celá bunka pripravená na delenie (cytokinéza). Počet mitochondrií medzitým stúpol tým, že sa v medzifázi rozdelil skoro na polovicu, spolu s ďalším cytoplazmatickým obsahom bunky (t. J. Čokoľvek mimo jadra).
Prečítajte si viac o štruktúre a funkcii jadra.

Jadro prechádza do mitózy s dvoma identickými kópiami každého chromozómu, ktoré sú navzájom spojené v štruktúre nazývanej centriole. Ľudia majú 46 chromozómov, takže na začiatku mitózy má každé jadro 92 jednotlivých molekúl DNA, ktoré sú usporiadané do sád identických dvojčiat. Každé dvojča v sade sa nazýva a sestra chromatid.

Keď sa jadro rozdelí, chromatidy v každom páre sa natiahnu na opačné strany bunky. Tak vzniknú identické dcérske jadrá. Je dôležité si uvedomiť, že jadro každej bunky obsahuje všetku DNA potrebnú na reprodukciu organizmu ako celku.

Mitochondrie sú hostiteľom Krebsovho cyklu, v ktorom acetyl CoA kombinuje s oxaloacetát tvoriť citrát, šesťuhlíková molekula, ktorá sa redukuje na oxaloacetát v sérii krokov, ktoré generujú dva ATP na molekulu glukózy, napájanie procesu proti prúdu spolu s množstvom molekúl, ktoré prenášajú elektróny na transport elektrónového reťazca reakcie.

Transportný systém elektrónového reťazca sa vyskytuje aj v mitochondriách. Táto séria kaskádových reakcií využíva energiu z elektrónov zbavených látok NADH a FADH₂ riadiť syntézu veľkého množstva ATP (32 až 34 molekúl na glukózu proti prúdu).

Podobne ako v jadre, aj chloroplasty a mitochondrie sú viazané na membránu a sú zásobené strategickým súborom enzýmov. Nepodľahnite však spoločnej pasci myslenia si, že chloroplasty sú „mitochondrie rastlín“. Rastliny majú chloroplasty, pretože nemôžu prijímať glukózu a musia ju namiesto toho vyrábať z plynu oxidu uhličitého privedeného do rastliny jeho listy.

Rastlinné aj živočíšne bunky majú mitochondrie, pretože sa podieľajú na aeróbnom dýchaní. Veľkú časť glukózy, ktorú si rastlina vyrobí, zožerú zvieratá v prostredí alebo ju nakoniec jednoducho zhnijú, ale väčšina rastlín sa tiež dokáže ponoriť do vlastnej zásoby.

Hlavným rozdielom medzi jadrovou DNA a mitochondriálnou DNA je jednoducho jej množstvo a vyrobené špecifické produkty. Štruktúry majú tiež veľmi odlišné zamestnania. Oba tieto subjekty sa však množia tak, že sa rozdelia na polovicu a riadia svoje vlastné rozdelenie.

Bunky, na ktoré myslíme, keď uvažujeme o eukaryotických bunkách, by nedokázali prežiť bez mitochondrií. Aby sme to veľmi zjednodušili, jadro je mozgom bunkovej operácie, zatiaľ čo mitochondrie sú sval.

Teraz, keď ste odborníkom na eukaryotické organely, ktorá z nasledujúcich možností predstavuje rozdiel medzi jadrom a mitochondriom?

1. Iba jadro obsahuje DNA.
2. Iba jadro je obklopené dvojitou plazmatickou membránou.
3. Iba jadro sa počas bunkového cyklu delí na dve časti.
4. Iba jadro hostí chemické reakcie, ktoré sa nevyskytujú nikde inde v bunke.

V skutočnosti nie je žiadne z týchto tvrdení pravdivé. Mitochondrie, ako ste videli, majú svoju vlastnú DNA a navyše táto DNA obsahuje gény, ktoré jadrová (bežná) DNA nemá. Mitochondrie a jadrá majú spolu s organelami, ako je napríklad endoplazmatické retikulum, svoju vlastnú membránu. Ako bolo uvedené, každý orgán organizuje a vedie svoj vlastný proces rozdelenia a každá štruktúra hostí reakcie, ktoré nie sa vyskytujú kdekoľvek inde v bunke (napr. transkripcia RNA v jadre, reťazové reakcie transportu elektrónov v mitochondrie).