ความคล้ายคลึงกันของไมโตคอนเดรียและนิวเคลียส

เซลล์เป็นหน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด โครงสร้างจุลภาคเหล่านี้แต่ละอันแสดงคุณสมบัติทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการมีชีวิตอยู่ตามความหมายทางวิทยาศาสตร์ และที่จริงแล้ว สิ่งมีชีวิตจำนวนมากประกอบด้วยเซลล์เพียงเซลล์เดียว สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวเกือบทั้งหมดอยู่ในกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่เรียกว่า โปรคาริโอต – สิ่งมีชีวิตในโดเมนอนุกรมวิธาน แบคทีเรียและอาร์เคีย

ในทางตรงกันข้าม ยูคาริโอต โดเมนที่ประกอบด้วยสัตว์ พืช และเชื้อรา มีเซลล์ที่ซับซ้อนกว่ามากและมีคุณลักษณะมากมาย ออร์แกเนลล์ซึ่งเป็นโครงสร้างที่ผูกกับเมมเบรนภายในซึ่งแสดงฟังก์ชันพิเศษ นิวเคลียส อาจเป็นลักษณะเด่นที่สุดของเซลล์ยูคาริโอต เนื่องจากขนาดและตำแหน่งที่อยู่ตรงกลางภายในเซลล์ไม่มากก็น้อย เซลล์ ไมโตคอนเดรียในทางกลับกัน ทั้งคู่มีรูปลักษณ์ที่เป็นเอกลักษณ์และยืนหยัดในฐานะมหัศจรรย์แห่งวิวัฒนาการและการเผาผลาญ

เซลล์ทั้งหมดมีองค์ประกอบหลายอย่างที่เหมือนกัน ได้แก่ เยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งทำหน้าที่เป็นอุปสรรคต่อการซึมผ่านของโมเลกุลที่เข้าหรือออกจากเซลล์ ไซโตพลาสซึมซึ่งเป็นสารคล้ายวุ้นที่สร้างมวลเซลล์จำนวนมากและทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการที่ออร์แกเนลล์สามารถนั่งและสำหรับปฏิกิริยาที่จะเกิดขึ้น

ยูคาริโอตโดยทั่วไปจะใหญ่กว่าและซับซ้อนกว่าโปรคาริโอตมาก ดังนั้นเซลล์ของพวกมันจึงซับซ้อนกว่าและมีออร์แกเนลล์ที่หลากหลาย สิ่งเหล่านี้เป็นการรวมเฉพาะที่ช่วยให้เซลล์เติบโตและเจริญรุ่งเรืองจากเวลาที่สร้างขึ้นจนถึงเวลาที่แบ่ง (ซึ่งอาจเป็นวันหรือน้อยกว่า) สิ่งที่สำคัญที่สุดในบรรดาสิ่งเหล่านี้ที่มองเห็นได้บนภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์ของเซลล์คือนิวเคลียสซึ่งเป็น "สมอง" ของเซลล์ที่เก็บ DNA ไว้ใน รูปแบบของโครโมโซมและไมโทคอนเดรีย ซึ่งจำเป็นสำหรับการสลายกลูโคสอย่างสมบูรณ์โดยใช้ออกซิเจน (เช่น แอโรบิก การหายใจ)

ออร์แกเนลล์ที่สำคัญอื่นๆ ได้แก่ เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม ซึ่งเป็น "ระบบถนน" ที่เป็นเยื่อบางๆ บรรจุและประมวลผลโปรตีนในขณะที่เคลื่อนย้ายระหว่างภายนอกเซลล์ ไซโตพลาสซึมและ and นิวเคลียส; เครื่องมือ Golgi ซึ่งเป็นถุงที่ทำหน้าที่เป็นแท็กซี่ขนาดเล็กสำหรับสารเหล่านี้และสามารถ "เทียบท่า" กับเอนโดพลาสมิกเรติเคิล และไลโซโซมซึ่งทำหน้าที่เป็นระบบจัดการของเสียของเซลล์โดยการละลายโมเลกุลที่เก่าและเสื่อมสภาพ

ลักษณะสองประการที่ทำให้ไมโตคอนเดรียแตกต่างจากออร์แกเนลล์อื่นๆ คือ วงจรเครบส์ซึ่งมีโฮสต์ โดยเมทริกซ์ยลและห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนซึ่งเกิดขึ้นที่ไมโตคอนเดรียชั้นใน เมมเบรน

Mitochondria มีรูปร่างคล้ายฟุตบอลและดูเหมือนแบคทีเรียเอง ซึ่งคุณจะเห็นว่าไม่ใช่เรื่องบังเอิญ พบได้ในความหนาแน่นที่สูงขึ้นในสถานที่ที่มีความต้องการออกซิเจนสูง เช่น ในกล้ามเนื้อขาของนักกีฬาที่มีความอดทนสูง เช่น นักวิ่งระยะไกลและนักปั่นจักรยาน เหตุผลทั้งหมดที่มีอยู่คือความจริงที่ว่ายูคาริโอตมีความต้องการพลังงานมากกว่าของโปรคาริโอต และไมโทคอนเดรียเป็นเครื่องจักรที่ช่วยให้สามารถตอบสนองความต้องการเหล่านั้นได้
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงสร้างและหน้าที่ของไมโตคอนเดรีย

นักชีววิทยาระดับโมเลกุลส่วนใหญ่ยึดมั่นใน ทฤษฎีเอนโดซิมบิออน ในกรอบนี้ เมื่อกว่า 2 พันล้านปีก่อน ยูคาริโอตบางต้นซึ่งกินเข้าไปโดยการบริโภคในปริมาณที่พอเหมาะ โมเลกุลทั่วเยื่อหุ้มเซลล์ ส่งผลให้ "กิน" แบคทีเรียที่พัฒนาแล้วเพื่อดำเนินการแอโรบิก เมแทบอลิซึม (โปรคาริโอตที่มีความสามารถนี้ค่อนข้างหายาก แต่ยังคงมีอยู่ในปัจจุบัน)

เมื่อเวลาผ่านไป รูปแบบชีวิตที่กินเข้าไปซึ่งสืบพันธุ์ได้เองต้องอาศัยเฉพาะภายในเซลล์ของมันเท่านั้น สภาพแวดล้อมซึ่งมีน้ำตาลกลูโคสพร้อมตลอดเวลาและปกป้อง "เซลล์" จากภายนอก ภัยคุกคาม ในทางกลับกัน รูปแบบชีวิตที่ถูกกลืนกินทำให้สิ่งมีชีวิตที่เป็นโฮสต์ของพวกมันเติบโตและเจริญเติบโตในหลายชั่วอายุคน เหนือสิ่งอื่นใดที่เคยเห็น ณ จุดนั้นในประวัติศาสตร์สัตววิทยาบนโลก

"สัญลักษณ์" คือสิ่งมีชีวิตที่มีสภาพแวดล้อมร่วมกันในลักษณะที่เป็นประโยชน์ร่วมกัน ในบางครั้ง การแบ่งปันดังกล่าวเกี่ยวข้องกับปรสิต โดยที่สิ่งมีชีวิตหนึ่งได้รับอันตรายเพื่อให้อีกสิ่งมีชีวิตหนึ่งเจริญเติบโต

ในการเล่าเรื่องเกี่ยวกับเซลล์ยูคาริโอต นิวเคลียสจะอยู่ตรงกลาง นิวเคลียสล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มนิวเคลียสหรือที่เรียกว่าซองจดหมายนิวเคลียร์ ในช่วงวัฏจักรของเซลล์ส่วนใหญ่ ดีเอ็นเอจะกระจายไปทั่วนิวเคลียส เฉพาะช่วงเริ่มต้นของไมโทซิสเท่านั้นที่โครโมโซมจะควบแน่นในรูปแบบที่นักเรียนส่วนใหญ่เชื่อมโยงกับโครงสร้างเหล่านี้: รูปแบบ "X" เล็กๆ เหล่านั้น

เมื่อโครโมโซมซึ่งถูกคัดลอกในเฟสระหว่างวัฏจักรเซลล์ แยกออกจากกันระหว่างเฟส M เซลล์ทั้งหมดก็พร้อมที่จะแบ่ง (cytokinesis) ในขณะเดียวกัน ไมโทคอนเดรียได้เพิ่มขึ้นในจำนวนโดยการแบ่งครึ่งในช่วงระยะแรก ร่วมกับเนื้อหาไซโตพลาสมิกอื่นๆ ของเซลล์ (กล่าวคือ สิ่งใดก็ตามที่อยู่นอกนิวเคลียส)
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงสร้างและหน้าที่ของนิวเคลียส

นิวเคลียสเข้าสู่ไมโทซิสโดยมีโครโมโซมแต่ละชุดเหมือนกันสองชุดเชื่อมโยงกันที่โครงสร้างที่เรียกว่า centriole. มนุษย์มีโครโมโซม 46 โครโมโซม ดังนั้นในช่วงเริ่มต้นของไมโทซิส นิวเคลียสแต่ละนิวเคลียสจะมีโมเลกุลดีเอ็นเอ 92 ตัว จัดเรียงเป็นชุดคู่ที่เหมือนกัน แฝดแต่ละตัวในชุดเรียกว่า ซิสเตอร์โครมาทิด.

เมื่อนิวเคลียสแบ่งตัว โครมาทิดในแต่ละคู่จะถูกดึงไปยังด้านตรงข้ามของเซลล์ สิ่งนี้สร้างนิวเคลียสของลูกสาวที่เหมือนกัน สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่านิวเคลียสของทุกเซลล์มี DNA ทั้งหมดที่จำเป็นต่อการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตโดยรวม

Mitochondria เป็นเจ้าภาพวงจร Krebs ซึ่ง อะเซทิลโคเอ รวมกับ ออกซาโลอะซิเตต เพื่อสร้าง ซิเตรตซึ่งเป็นโมเลกุลคาร์บอน 6 ตัวที่รีดิวซ์เป็นออกซาโลอะซีเตตเป็นชุดของขั้นตอนที่สร้าง ATP สองโมเลกุลต่อโมเลกุลกลูโคส ป้อนกระบวนการต้นน้ำพร้อมกับโฮสต์ของโมเลกุลที่นำอิเล็กตรอนไปยังการขนส่งลูกโซ่อิเล็กตรอน ปฏิกิริยา

ระบบขนส่งลูกโซ่อิเล็กตรอนยังเกิดขึ้นในไมโตคอนเดรีย ปฏิกิริยาเรียงซ้อนชุดนี้ใช้พลังงานจากอิเล็กตรอนที่ถูกดึงออกจากสาร NADH และ FADH₂ เพื่อขับเคลื่อนการสังเคราะห์ ATP จำนวนมาก (32 ถึง 34 โมเลกุลต่อกลูโคสต้นน้ำ)

เช่นเดียวกับนิวเคลียส คลอโรพลาสต์และไมโตคอนเดรียมีพันธะกับเยื่อหุ้มเซลล์และมีชุดของเอ็นไซม์เชิงกลยุทธ์ อย่างไรก็ตาม อย่าตกหลุมพรางของความคิดที่ว่าคลอโรพลาสต์เป็น "ไมโตคอนเดรียของพืช" พืชมี คลอโรพลาสต์เพราะไม่สามารถกินกลูโคสเข้าไปได้และต้องสร้างจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่นำเข้าสู่พืชแทน ใบของมัน

ทั้งเซลล์พืชและสัตว์มีไมโตคอนเดรียเพราะทั้งสองมีส่วนในการหายใจแบบใช้ออกซิเจน กลูโคสส่วนใหญ่ที่พืชผลิตขึ้นนั้นถูกสัตว์กินในสิ่งแวดล้อมหรือเน่าในที่สุด แต่พืชส่วนใหญ่ก็สามารถจุ่มลงในที่สะสมของตัวเองได้เช่นกัน

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง DNA นิวเคลียร์และ DNA ของไมโตคอนเดรียคือปริมาณของมันและผลิตภัณฑ์เฉพาะที่ผลิต โครงสร้างยังมีงานที่แตกต่างกันมาก อย่างไรก็ตาม เอนทิตีทั้งสองนี้ทำซ้ำโดยแบ่งครึ่งและควบคุมแผนกของตนเอง

เซลล์ที่เรานึกถึงเมื่อพิจารณาถึงเซลล์ยูคาริโอตไม่สามารถอยู่รอดได้หากไม่มีไมโตคอนเดรีย เพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้นอย่างมาก นิวเคลียสคือสมองของการทำงานของเซลล์ ในขณะที่ไมโตคอนเดรียเป็นกล้ามเนื้อ

ตอนนี้คุณเป็นผู้เชี่ยวชาญเกี่ยวกับออร์แกเนลล์ยูคาริโอต ข้อใดต่อไปนี้คือความแตกต่างระหว่างนิวเคลียสและไมโทคอนเดรีย

1. มีเพียงนิวเคลียสเท่านั้นที่มี DNA
2. มีเพียงนิวเคลียสเท่านั้นที่ล้อมรอบด้วยเมมเบรนพลาสม่าคู่
3. นิวเคลียสเท่านั้นที่แบ่งออกเป็นสองส่วนระหว่างวัฏจักรของเซลล์
4. เฉพาะนิวเคลียสเท่านั้นที่มีปฏิกิริยาเคมีที่ไม่เกิดขึ้นที่อื่นในเซลล์

อันที่จริง ข้อความเหล่านี้ไม่เป็นความจริง อย่างที่คุณเห็น ไมโทคอนเดรียมี DNA ของตัวเอง และยิ่งไปกว่านั้น DNA นี้ยังมียีนที่ DNA ของนิวเคลียส (ปกติ) ไม่มี ไมโทคอนเดรียและนิวเคลียสพร้อมกับออร์แกเนลล์เช่นเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัมมีเมมเบรนของตัวเอง ตามที่ระบุไว้ แต่ละองค์กรจัดระเบียบและดำเนินการตามกระบวนการของการแบ่งแยก และโครงสร้างแต่ละโครงสร้างจะเป็นเจ้าภาพปฏิกิริยาที่ไม่ เกิดขึ้นที่อื่นในเซลล์ (เช่น การถอดรหัสอาร์เอ็นเอในนิวเคลียส ปฏิกิริยาลูกโซ่ขนส่งอิเล็กตรอนใน ไมโตคอนเดรีย)