Mitokondri ve Kloroplastlar Bakterilere Nasıl Benzer?

Yaklaşık dört milyar yıl önce, Dünya'da ilk yaşam biçimleri ortaya çıktı ve bunlar en eski bakterilerdi. Bu bakteriler zamanla evrimleşti ve sonunda bugün görülen birçok yaşam formuna ayrıldı. Bakteriler, zarlarla bağlı iç yapılar içermeyen tek hücreli varlıklar olan prokaryotlar adı verilen organizma grubuna aittir. Diğer organizma sınıfı, zara bağlı çekirdeklere ve diğer yapılara sahip ökaryotlardır. Hücreye enerji sağlayan mitokondri, organel adı verilen bu zara bağlı yapılardan biridir. Kloroplastlar, bitki hücrelerinde besin yapabilen organellerdir. Bu iki organelin bakterilerle pek çok ortak noktası vardır ve aslında doğrudan onlardan evrimleşmiş olabilir.

Bakteriler, genleri içeren molekül olan DNA'larını plazmit adı verilen dairesel bileşenlerde taşırlar. Mitokondri ve kloroplastlar, plazmit benzeri yapılarda taşınan kendi DNA'larına sahiptir. Ayrıca bakterilerinki gibi mitokondri ve kloroplastların DNA'sı, DNA'yı bağlayan histon adı verilen koruyucu yapılara bağlanmaz. Bu organeller kendi DNA'larını oluşturur ve hücrenin geri kalanından bağımsız olarak kendi proteinlerini sentezler.

Bakteriler, ribozom adı verilen yapılarda proteinler üretirler. Protein yapım süreci, proteinleri oluşturan 20 alt birimden biri olan aynı amino asitle başlar. Bu başlangıç ​​amino asidi, bakterilerde olduğu kadar mitokondri ve kloroplastlarda da N-formilmetionindir. N-formilmetionin, amino asit metioninin farklı bir formudur; hücrenin ribozomlarının geri kalanında yapılan proteinler farklı bir başlangıç ​​sinyaline sahiptir - düz metiyonin. Ek olarak, kloroplast ribozomları, bakteri ribozomlarına çok benzer ve hücrenin ribozomlarından farklıdır.

Mitokondri ve kloroplastlar, aynı şekilde kendilerinden daha fazlasını yaparlar. bakteri çoğalır. Bir hücreden mitokondri ve kloroplastlar çıkarılırsa, hücre bu organellerden çıkarılanların yerine başka organelleri yapamaz. Bu organellerin kopyalanabilmesinin tek yolu, bakteriler tarafından kullanılan yöntemin aynısıdır: ikili fisyon. Bakteriler gibi mitokondri ve kloroplastlar da boyut olarak büyür, DNA'larını ve diğer yapılarını çoğaltır ve sonra iki özdeş organele bölünür.

Mitokondriyal ve kloroplast işlevi, bakteriler için sorunlara neden olan aynı antibiyotiklerin etkisiyle tehlikeye giriyor gibi görünüyor. Streptomisin, kloramfenikol ve neomisin gibi antibiyotikler bakterileri öldürür, ancak mitokondri ve kloroplastlara da zarar verir. Örneğin, kloramfenikol, protein üretim bölgeleri olan hücrelerdeki yapılar olan ribozomlar üzerinde etkilidir. Antibiyotik spesifik olarak bakteriyel ribozomlara etki eder; Ne yazık ki, mitokondrideki ribozomları da etkiler, Dr. Alison E. Barnhill ve Iowa Eyalet Üniversitesi Veteriner Hekimliği Koleji'ndeki meslektaşları tarafından "Antimikrobiyal Ajanlar ve Kemoterapi" dergisinde yayınlandı.

Bilim adamları, kloroplastlar, mitokondriler ve bakteriler arasındaki çarpıcı benzerlikler nedeniyle birbirleriyle ilişkilerini araştırmaya başladılar. Biyolog Lynn Margulis, 1967'de ökaryotik hücrelerde mitokondri ve kloroplastların kökenini açıklayan endosimbiyotik teoriyi geliştirdi. Dr. Margulis, hem mitokondri hem de kloroplastların prokaryotik dünyada ortaya çıktığını teorileştirdi. Mitokondri ve kloroplastlar aslında prokaryotlardı, konak hücrelerle ilişki kuran basit bakterilerdi. Bu konak hücreler, oksijen açısından zengin ortamlarda yaşayamayan ve bu mitokondriyal öncülleri yutan prokaryotlardı. Bu ev sahibi organizmalar, zehirli oksijen içeren bir ortamda hayatta kalabilmeleri karşılığında sakinlerine yiyecek sağladı. Bitki hücrelerindeki kloroplastlar, siyanobakterilere benzer organizmalardan gelmiş olabilir. Kloroplast öncüsü bitki hücreleriyle simbiyotik olarak yaşamaya başladı çünkü bu bakteriler konakçı hücrelere güvenli bir yer sunarken, konakçılarına glikoz şeklinde yiyecek sağlar. canlı.