Подібність мітохондрій та ядра

Клітини - це основні одиниці всього живого. Кожна з цих мікроскопічних структур виявляє всі властивості, пов’язані з тим, що вони живі в науковому сенсі, і насправді багато організмів складаються лише з однієї клітини. Майже всі ці одноклітинні організми належать до широкого класу організмів, відомих як прокаріоти - істоти в систематичних областях Бактерії та Археї.

На відміну від них, у Еукаріоти, домену, який включає тварин, рослини та гриби, є клітини, які є набагато складнішими та мають багато органели, які є внутрішніми мембранно-зв’язаними структурами, що виконують спеціалізовані функції. ядро є, мабуть, найбільш вражаючою особливістю еукаріотичних клітин завдяки своїм розмірам та більш-менш центральному розташуванню всередині клітини; клітини мітохондрії, з іншого боку, обидва мають унікальний вигляд і виступають як еволюційне та метаболічне диво.

Всі клітини мають ряд спільних компонентів. До них належать a клітинна мембрана, який діє як вибірково проникний бар’єр для молекул, що надходять або виходять з клітини;

Еукаріоти, як правило, набагато більші та складніші, ніж прокаріоти; відповідно їх клітини складніші і містять різноманітні органели. Це спеціалізовані включення, які дозволяють клітині рости та процвітати з моменту її створення до часу її поділу (а це може бути день або менше). Найбільше серед них візуально на мікроскопічному зображенні клітини є ядро, яке є "мозком" клітини, що утримує ДНК в форма хромосом та мітохондрії, необхідні для повного розщеплення глюкози з використанням кисню (тобто аеробних дихання).

Інші найважливіші органели включають ендоплазматичну сітку, якусь перетинчасту "дорожню систему" упаковує та обробляє білки, переміщуючи їх між зовнішніми клітинами, цитоплазмою та ядро; апарат Гольджі, який являє собою пухирці, що служать мініатюрними таксі для цих речовин і які можуть «стикувати» ендоплазматичну сітку; та лізосоми, які служать системою поводження з відходами клітини шляхом розчинення старих, зношених молекул.

Дві характеристики, які відрізняють мітохондрії від інших органел, - це цикл Кребса, який приймається за допомогою матриці мітохондрій та ланцюга переносу електронів, що відбувається на внутрішньому мітохондріалі мембрана.

Мітохондрії мають футбольну форму і швидше схожі на самі бактерії, що, як ви побачите, не випадково. Вони виявляються у більш високій щільності в місцях, де висока потреба в кисні, наприклад у м’язах ніг спортсменів на витривалість, таких як бігуни на дистанцію та велосипедисти. Причиною їх існування є той факт, що у еукаріотів енергетичні потреби значно перевищують вимоги прокаріотів, а мітохондрії - це механізм, який дозволяє їм задовольнити ці потреби.
Детальніше про будову та функції мітохондрій.

Більшість молекулярних біологів дотримуються теорія ендосимбіонтів. У цих рамках понад 2 мільярди років тому певні ранні еукаріоти, які поглинали їжу, приймаючи значну кількість молекули по клітинній мембрані, фактично "з'їли" бактерію, яка вже еволюціонувала для здійснення аеробної діяльності обмін речовин. (Прокаріоти, здатні на це, відносно рідкісні, але продовжують існувати сьогодні.)

З часом проглочена життєва форма, яка відтворюється сама по собі, почала покладатися виключно на свою внутрішньоклітинну середовище, яке пропонувало готовий запас глюкози в усі часи і захищало "клітинку" від зовнішнього погрози. Натомість поглинута форма життя дозволила їх організмам-хазяїнам рости та процвітати поколіннями понад усе, що спостерігалося на той момент зоологічної історії на Землі.

"Симбіонти" - це організми, які взаємодіють навколишнє середовище взаємовигідним чином. В інший час такі механізми спільного використання включають паразитизм, коли одному організму шкодить, щоб інший процвітав.

У будь-якому розповіді про еукаріотичну клітину ядро ​​займає центральне місце. Ядро оточене ядерною мембраною, яку також називають ядерною оболонкою. Протягом більшої частини клітинного циклу ДНК дифузно поширюється по ядру. Лише на початку мітозу хромосоми конденсуються у форми, які більшість учнів пов’язують з цими структурами: ті крихітні маленькі форми «Х».

Як тільки хромосоми, скопійовані в інтерфазі під час клітинного циклу, відокремлюються під час фази М, вся клітина готова до поділу (цитокінез). Тим часом кількість мітохондрій збільшилася за рахунок розподілу навпіл на початку інтерфази, разом з іншим вмістом клітини, що знаходиться поза ядром.
Прочитайте більше про будову та функції ядра.

Ядро переходить у мітоз з двома однаковими копіями кожної хромосоми, пов'язаними між собою в структурі, яка називається центріоль. Люди мають 46 хромосом, тож на початку мітозу кожне ядро ​​має 92 окремі молекули ДНК, розташовані в однакових близнюках. Кожен близнюк у наборі називається а сестра хроматида.

Коли ядро ​​ділиться, хроматиди в кожній парі тягнуться до протилежних сторін клітини. Це створює однакові дочірні ядра. Важливо зазначити, що ядро ​​кожної клітини містить всю ДНК, необхідну для відтворення організму в цілому.

У мітохондріях проходить цикл Кребса, в якому ацетил КоА поєднується з оксалоацетат Створювати цитрат, шестивуглецева молекула, яка відновлюється до оксалоацетату в серії етапів, що генерують два АТФ на молекулу глюкози, живлячи процес вище за течією разом з безліччю молекул, які несуть електрони до транспорту електронного ланцюга реакції.

Транспортна система електронного ланцюга також зустрічається в мітохондріях. Ця серія каскадних реакцій використовує енергію електронів, відібраних від речовин NADH і FADH₂ стимулювати синтез великої кількості АТФ (від 32 до 34 молекул на глюкозу вище за течією).

Подібно до ядра, хлоропласти та мітохондрії зв’язані з мембраною та забезпечені стратегічним набором ферментів. Однак не потрапляйте в загальну пастку, думаючи, що хлоропласти - це "мітохондрії рослин". Рослини мають хлоропласти, тому що вони не можуть проковтнути глюкозу, і замість цього вони повинні отримувати її з вуглекислого газу, що надходить у рослину через його листя.

І рослинні, і тваринні клітини мають мітохондрії, оскільки обидві вони беруть участь в аеробному диханні. Значна частина глюкози, яку виробляє рослина, з’їдається тваринами в навколишньому середовищі або з часом просто гниє, але більшості рослин теж вдається сильно зануритись у власні схованки.

Основна відмінність між ядерною ДНК та мітохондріальною ДНК полягає просто в кількості її та конкретних вироблених продуктах. Крім того, структури мають дуже різну роботу. Обидва ці сутності, однак, розмножуються, розбиваючись навпіл і керуючи власним поділом.

Клітини, про які ми думаємо, розглядаючи еукаріотичні клітини, не могли б вижити без мітохондрій. Щоб значно спростити, ядро ​​- це мозок клітинної операції, тоді як мітохондрії - це м’язи.

Тепер, коли ви фахівець з еукаріотичних органел, що з переліченого є різницею між ядром і мітохондрією?

1. Тільки ядро ​​містить ДНК.
2. Тільки ядро ​​оточене подвійною плазматичною мембраною.
3. Під час клітинного циклу лише ядро ​​ділиться навпіл.
4. Тільки в ядрі відбуваються хімічні реакції, які не відбуваються в інших місцях клітини.

Насправді жодне з цих тверджень не відповідає дійсності. Як ви вже бачили, мітохондрії мають власну ДНК, і, крім того, ця ДНК містить гени, яких немає в ядерній (регулярній) ДНК. Мітохондрії та ядра, поряд з органелами, такими як ендоплазматичний ретикулум, мають власну мембрану. Як зазначалося, кожне тіло організовує і проводить власний процес поділу, і кожна структура приймає реакції, які цього не роблять відбуваються деінде ще в клітині (наприклад, транскрипція РНК в ядрі, ланцюгові реакції транспорту електронів у мітохондрії).