Podobnosti mitohondrijev in jedra

Celice so osnovne enote vseh živih bitij. Vsaka od teh mikroskopskih struktur ima vse lastnosti, povezane z življenjem v znanstvenem smislu, in pravzaprav so številni organizmi sestavljeni iz samo ene celice. Skoraj vsi ti enocelični organizmi spadajo v širok razred organizmov, znanih kot prokarionti - bitja v taksonomskih domenah Bakterije in Arheje.

Nasprotno pa ima Eukaryota, domena, ki vključuje živali, rastline in glive, celice, ki so veliko bolj zapletene in vsebujejo številne organele, ki so notranje z membrano vezane strukture, ki imajo posebne funkcije. The jedro je morda najbolj presenetljiva lastnost evkariontskih celic zaradi svoje velikosti in bolj ali manj osrednje lege znotraj celice; celice mitohondrije, po drugi strani pa imata edinstven videz in sta evolucijsko in presnovno čudo.

Vsem celicam je več skupnih komponent. Sem spadajo a celična membrana, ki deluje kot selektivno prepustna ovira za molekule, ki vstopajo ali izstopajo iz celice; citoplazmi, ki je žele podobna snov, ki tvori glavnino celicne mase in služi kot gojišče, v katerem lahko sedijo organele in za reakcije;

Eukarionti so na splošno veliko večji in bolj zapleteni kot prokarionti; v skladu s tem so njihove celice bolj zapletene in vsebujejo različne organele. To so specializirani vključki, ki celici omogočajo, da raste in napreduje od njenega nastanka do trenutka, ko se razdeli (kar je lahko en dan ali manj). Med njimi vizualno na mikroskopski sliki celice so predvsem jedro, to so "možgani" celice, ki hranijo DNK v kromosomov in mitohondrije, ki so potrebni za popolno razgradnjo glukoze s kisikom (tj. aerobna dihanje).

Druge kritične organele vključujejo endoplazemski retikulum, nekakšen membranski "cestni sistem" pakira in obdeluje beljakovine, medtem ko jih premika med zunanjo celico, citoplazmo in jedro; Golgijev aparat, ki so mehurčki, ki služijo kot miniaturni taksiji za te snovi in ​​ki lahko "pristanejo" na endoplazemski retikulum; in lizosomi, ki služijo kot celični sistem za ravnanje z odpadki z raztapljanjem starih, obrabljenih molekul.

Dve značilnosti, zaradi katerih se mitohondriji razlikujejo od drugih organelov, sta Krebsov cikel, ki ga gostimo z mitohondrijsko matriko in verigo prenosa elektronov, ki poteka na notranjem mitohondriju membrano.

Mitohondrije so nogometne oblike in so precej podobne bakterijam, kar, kot boste videli, ni naključje. Najdemo jih v večji gostoti tam, kjer so potrebe po kisiku velike, na primer v mišicah nog vzdržljivih športnikov, kot so tekači na daljavo in kolesarji. Ves razlog, da obstajajo, je dejstvo, da imajo evkarionti energetske potrebe, ki močno presegajo zahteve prokariontov, mitohondriji pa so mehanizem, ki jim omogoča, da te zahteve izpolnijo.
Preberite več o strukturi in delovanju mitohondrijev.

Večina molekularnih biologov se tega drži teorija endosimbiontov. V tem okviru so pred več kot dvema milijardama let nekateri zgodnji evkarionti, ki so zaužili hrano, tako da so jemali velike količine molekule čez celično membrano, v bistvu "pojedle" bakterijo, ki se je že razvila, da je aerobno izvajala presnovo. (Prokarioti, ki so zmožni tega, so razmeroma redki, vendar obstajajo še danes.)

Sčasoma se je zaužita življenjska oblika, ki se je razmnoževala sama, zanašala izključno na svojo znotrajcelično okolje, ki je ves čas ponujalo zalogo glukoze in ščitilo "celico" pred zunanjimi vplivi grožnje. V zameno je zajeta življenjska oblika omogočila, da so njihovi gostiteljski organizmi naraščali in uspevali skozi generacije, ne glede na vse, kar je bilo takrat videti v zoološki zgodovini na Zemlji.

"Simbioti" so organizmi, ki si okolje delijo v obojestransko korist. V drugih primerih takšna ureditev delitve vključuje parazitizem, pri katerem se enemu organizmu škodi, da lahko drugi uspeva.

V kateri koli pripovedi o evkariontski celici je jedro v središču pozornosti. Jedro je obdano z jedrsko membrano, imenovano tudi jedrska ovojnica. Skozi večji del celičnega cikla se DNA difuzno širi po jedru. Šele na začetku mitoze se kromosomi kondenzirajo v oblike, ki jih večina študentov poveže s temi strukturami: tiste majhne majhne oblike "X".

Ko se kromosomi, ki so bili kopirani v medfazi med celičnim ciklusom, ločijo med fazo M, je celotna celica pripravljena na delitev (citokineza). Število mitohondrijev se je medtem povečalo z deljenjem na polovico zgodaj v medfazi, skupaj z drugimi citoplazemskimi vsebinami celice (tj. Vsega, kar je zunaj jedra).
Preberite več o strukturi in delovanju jedra.

Jedro gre v mitozo z dvema enakima kopijama vsakega kromosoma, ki sta povezani v strukturi, imenovani centriole. Ljudje imamo 46 kromosomov, zato ima na začetku mitoze vsako jedro 92 posameznih molekul DNA, razporejenih v dvojčke z enakim dvojčkom. Vsak dvojček v nizu se imenuje a sestrska kromatida.

Ko se jedro razdeli, se kromatide v vsakem paru potegnejo na nasprotne strani celice. Tako nastanejo enaka hčerinska jedra. Pomembno je omeniti, da jedro vsake celice vsebuje vso DNA, potrebno za razmnoževanje organizma kot celote.

Mitohondrije gostijo Krebsov cikel, v katerem acetil CoA kombinira z oksaloacetat ustvariti citrat, molekula s šestimi ogljiki, ki se v vrsti korakov reducira v oksaloacetat, ki generira dva ATP na molekulo glukoze, dovajanje procesa gorvodno skupaj z množico molekul, ki prenašajo elektrone v prenos elektronske verige reakcije.

Tudi sistem prenosa elektronskih verig se pojavlja v mitohondrijih. Ta niz kaskadnih reakcij uporablja energijo elektronov, odstranjenih iz snovi NADH in FADH₂ za sintezo velike količine ATP (32 do 34 molekul na glukozo gorvodno).

Podobno kot jedro so kloroplasti in mitohondriji vezani na membrano in založeni s strateškim sklopom encimov. Ne padete v skupno past, če mislite, da so kloroplasti "mitohondriji rastlin". Rastline so kloroplasti, ker ne morejo zaužiti glukoze in jo morajo izdelovati iz plina ogljikovega dioksida, ki se skozi rastlino dovede v rastlino njeni listi.

Tako rastlinske kot živalske celice imajo mitohondrije, ker obe sodelujejo pri aerobnem dihanju. Večino glukoze, ki jo naredi rastlina, živali pojedo v okolju ali sčasoma preprosto zgnije, vendar se večina rastlin tudi močno potopi v lastno zalogo.

Glavna razlika med jedrsko DNA in mitohondrijsko DNK je preprosto v njeni količini in določenih produktih. Poleg tega imajo strukture zelo različna delovna mesta. Obe entiteti pa se razmnožujeta tako, da se delita na pol in usmerjata svojo delitev.

Celice, na katere pomislimo, ko razmišljamo o evkariontskih celicah, ne bi mogle preživeti brez mitohondrijev. Če poenostavimo, so jedro možgani celične operacije, mitohondriji pa mišice.

Zdaj, ko ste strokovnjak za evkariontske organele, kaj od naštetega je razlika med jedrom in mitohondrijo?

1. DNA vsebuje samo jedro.
2. Le jedro je obdano z dvojno plazemsko membrano.
3. Samo jedro se med celičnim ciklom deli na dvoje.
4. Le jedro gosti kemijske reakcije, ki se ne pojavijo drugje v celici.

Pravzaprav nobena od teh trditev ni resnična. Kot ste videli, imajo mitohondrije lastno DNK, poleg tega pa ta DNK vsebuje gene, ki jih jedrska (navadna) DNK nima. Mitohondriji in jedra imajo skupaj z organeli, kot je endoplazemski retikulum, svojo membrano. Kot smo že omenili, vsako telo organizira in izvaja svoj postopek delitve, vsaka struktura pa gosti reakcije, ki se ne se pojavijo kjer koli drugje v celici (npr. transkripcija RNK v jedru, verižne reakcije prenosa elektronov v mitohondriji).