Katere značilnosti si delijo mitohondrije in bakterije?

Pred približno 1,5 milijardami let so se primitivne bakterije naselile v večjih celicah, kar je povzročilo intimni odnos, ki bi oblikoval razvoj bolj zapletenih, večceličnih bitij. Večja celica je bila evkariontska, kar pomeni, da je vsebovala organele - strukture, obdane z membranami, vendar prokariontska bakterijska celica ni imela take ureditve. Večje celice so se bale kisika, strupa za svoj obstoj, manjše celice pa so kisik uporabljale za pridobivanje energije v obliki molekule adenozin trifosfata ali ATP. Eukariontska celica je bakterije plenila na plenilski način, toda plenilec plena nekako ni prebavil. Plenilec in plen sta postala medsebojno odvisna. Nekdanja biologinja z bostonske univerze Lynn Margulis je ta endosimbiotski scenarij navedla v svoji teoriji izvora mitohondrijev, tovarn energije celic in razlog za njihove številne podobnosti z bakterijami celic.

Znanstveniki lahko samo na podlagi videza določijo razmerje med mitohondriji in bakterijami. Mitohondriji imajo debele, jellybean podobne oblike, podobne bakterijam v obliki palic. Povprečni bacil se giblje med 1 in 10 mikroni, mitohondriji rastlinskih in živalskih celic pa merijo v istem območju. Ta površna opazovanja tvorijo eno vrsto dokazov, ki podpirajo teorijo, da so primitivne evkariontske celice zajele bakterijske celice in tvorile medsebojno koristne odnose.

Razmnožujejo se bakterije v procesu, imenovanem fisija; ko bakterija doseže vnaprej določeno velikost, se v sredini stisne in ustvari dva organizma. V evkariontskih celicah se mitohondriji replicirajo v podobnem procesu. Ukazni center ali jedro celice signalizira celici, da proizvaja organele, običajno pred dogodkom delitve celic; vendar se samo mitohondriji - in kloroplasti rastlin - ponovijo. Druge organele je mogoče izdelati iz snovi v celici, vendar se morajo mitohondriji in kloroplasti deliti, da se poveča njihovo število. Ko se oskrba z energijo v obliki ATP izčrpa, se mitohondriji razdelijo in tvorijo več mitohondrijev za proizvodnjo energije.

Mitohondriji imajo notranjo in zunanjo membrano, notranjo membrano pa sestavljajo gube, imenovane krista. Membrane bakterijskih celic imajo gube, imenovane mezozomi, ki spominjajo na kristale. Proizvodnja energije poteka v teh gubah. Notranja mitohondrijska membrana vsebuje iste vrste beljakovin in maščobnih snovi kot bakterijska plazemska membrana. Zunanja mitohondrijska membrana in celična stena bakterij vsebujeta tudi podobne strukture. Snovi dokaj prosto tečejo v zunanje membrane mitohondrijev in zunanje celične stene bakterij; vendar tako mitohondrijske membrane kot tudi plazemske membrane bakterij omejujejo prehod številnim snovem.

Tako prokariontske kot evkariontske celice uporabljajo DNA za prenos kode za izdelavo beljakovin. Medtem ko evkariontske celice nosijo dvoverižno DNA v obliki zvite lestve, imenovane vijačnica, imajo bakterijske celice svojo DNA v krožnih zankah, imenovanih plazmidi. Mitohondriji nosijo tudi svojo lastno DNK, da tvorijo lastne beljakovine, neodvisno od preostale celice; podobno kot bakterije tudi mitohondriji vključijo svojo DNA v zanke. Povprečna mitohondrija vsebuje med dvema in desetimi od teh plazmidov. Te strukture vsebujejo potrebne informacije za izvajanje vseh procesov, vključno z razmnoževanjem, v mitohondrijih ali bakterijah.

Beljakovine opravljajo vse funkcije v celicah, proizvodnja beljakovin ali sinteza beljakovin pa je ena glavnih funkcij celice. Vsa sinteza beljakovin poteka izključno znotraj sferičnih struktur, imenovanih ribosomi, ki so razpršeni po celici. Mitohondriji nosijo lastne ribosome, da tvorijo beljakovine, ki jih potrebujejo. Mikroskopske in kemijske analize razkrivajo, da je struktura mitohondrijskih ribosomov bolj podobna bakterijskim ribosomom kot ribosomom evkariontskih celic. Poleg tega nekateri antibiotiki, čeprav so neškodljivi za evkariontske celice, vplivajo na sintezo beljakovin v mitohondrijih in kar kaže, da je mehanizem sinteze beljakovin v mitohondrijih podoben mehanizmu bakterij kot evkariontske celice.