Περιεχόμενο
- Τι είναι οι Ευκαρυωτικοί;
- Η λειτουργία των μιτοχονδρίων
- Ενέργεια από τη γλυκόζη
- Amitochondriate Eukaryotes
Οι βιολόγοι διαιρούν όλη τη ζωή στη Γη σε τρεις τομείς: βακτήρια, αρχαιές και ευκαρυές. Τα βακτήρια και τα αρχαία αποτελούνται από μεμονωμένα κύτταρα που δεν έχουν πυρήνα και δεν έχουν εσωτερική μεμβράνη που συνδέονται με οργανίδια. Οι ευκαρυές είναι όλοι οι οργανισμοί των οποίων τα κύτταρα περιέχουν έναν πυρήνα και άλλα εσωτερικά συνδεδεμένα μεμβράνη οργανίδια. Οι ευκαρυώτες είναι επίσης γνωστοί για το γεγονός ότι διαθέτουν εξειδικευμένο οργανίδιο που ονομάζεται μιτοχόνδρια. Τα μιτοχόνδρια είναι ένα κοινό χαρακτηριστικό των περισσότερων ευκαρυωτικών ότι πολλοί άνθρωποι παραβλέπουν εκείνα τα λίγα ευκαρυωτικά που στερούνται μιτοχόνδρια.
Τι είναι οι Ευκαρυωτικοί;
Ένα απλό ευκαρυωτικό κύτταρο αποτελείται από ένα υδατικό κυτταρόπλασμα ομοιάζον με πήκτωμα στο οποίο το σφαιρικό πυρηνικό μεμβράνη συγκρατεί το DNA και τα διαχωρισμένα μεμβράνη διαχωρίζουν άλλες περιοχές εργασίας του κυττάρου. Σχεδόν όλοι οι ευκαρυώτες περιέχουν ένα οργανίδιο που ονομάζεται μιτοχόνδριο. Τα μιτοχόνδρια περιέχουν το δικό τους DNA και χρησιμοποιούν τα δικά τους μηχανήματα σύνθεσης πρωτεϊνών - εντελώς ανεξάρτητα από τα μηχανήματα του υπόλοιπου κυττάρου. Η αποδεκτή άποψη είναι ότι ένα βακτήριο εισέβαλε σε έναν αρχαίωνα πριν από εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Η σχέση εξελίχθηκε σε συμβιωτική. Τα βακτήρια είναι τώρα γνωστά ως μιτοχόνδρια και ο συνδυασμός εξελίχθηκε στους περισσότερους γνωστούς ευκαρυωτικούς οργανισμούς.
Η λειτουργία των μιτοχονδρίων
Τα μιτοχόνδρια είναι τα κύρια σημεία δημιουργίας ενέργειας στα περισσότερα ευκαρυωτικά κύτταρα. Είναι κρίσιμα για μια διαδικασία που ονομάζεται αερόβια κυτταρική αναπνοή. Η κυτταρική αναπνοή είναι μια διαδικασία στην οποία τα κύτταρα διασπούν οργανικά μόρια και αποθηκεύουν την ενέργεια που εκχυλίζουν σε μόρια που ονομάζονται τριφωσφορική αδενοσίνη ή ΑΤΡ. Αυτό μπορεί να γίνει χωρίς οξυγόνο, οπότε ονομάζεται αναερόβια αναπνοή. Αλλά εάν υπάρχει οξυγόνο, τα περισσότερα ευκαρυωτικά κύτταρα και μερικά προκαρυωτικά κύτταρα μπορούν να παράγουν πολλά περισσότερα μόρια ΑΤΡ χρησιμοποιώντας τη διαδικασία αερόβιας κυτταρικής αναπνοής. Στα ευκαρυωτικά, αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα μέσα στα μιτοχόνδρια. Σε αερόβιους προκαρυώτες, αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα στην κυτταρική μεμβράνη.
Ενέργεια από τη γλυκόζη
Πολλά ευκαρυωτικά κύτταρα λαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας τους από τη γλυκόζη. Το πρώτο βήμα είναι η διάσπαση της γλυκόζης σε δύο ίσα μέρη. Αυτό το βήμα ονομάζεται γλυκόλυση. Η γλυκόλυση εμφανίζεται στο κυτταρόπλασμα και παράγει λίγο ενέργεια για το κύτταρο. Το επόμενο βήμα στην παραγωγή ενέργειας εξαρτάται από τον συγκεκριμένο τύπο κυττάρου και το στιγμιαίο περιβάλλον μέσα στο κύτταρο. Εάν τα επίπεδα οξυγόνου είναι χαμηλά, τα ευκαρυωτικά κύτταρα μπορούν να πέσουν πίσω στην αναερόβια κυτταρική αναπνοή - συγκεκριμένα μια διαδικασία που ονομάζεται ζύμωση, η οποία χρησιμοποιεί τα προϊόντα της γλυκόλυσης για να παράγει λίγο περισσότερη ενέργεια και αφήνει μια ένωση που ονομάζεται γαλακτικό οξύ. Τα ανθρώπινα μυϊκά κύτταρα το κάνουν όταν η ζήτηση ενέργειας από τους μυς ξεπερνά το ρυθμό με τον οποίο λαμβάνεται το οξυγόνο. Όταν υπάρχουν επαρκή επίπεδα οξυγόνου, οι άνθρωποι και άλλοι ευκαρυωτικοί οργανισμοί εκμεταλλεύονται τη μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας που μπορούν να πάρουν από τη χρήση των προϊόντων της γλυκόλυσης σε πλήρη αερόβια αναπνοή στα μιτοχόνδρια.
Amitochondriate Eukaryotes
Οι ευκαρυώτες που χρησιμοποιούν οξυγόνο για να βελτιστοποιήσουν την παραγωγή ενέργειας δεν θα μπορούσαν να επιβιώσουν εάν τα μιτοχόνδρια τους είχαν αφαιρεθεί. Υπάρχουν όμως ευκαρυώτες που δεν έχουν μιτοχόνδρια, που ονομάζονται ευκαρυωτικά αμυτοχονδρίων. Δεδομένου ότι δεν έχουν μιτοχόνδρια για να ολοκληρώσουν την αερόβια αναπνοή, όλοι οι αμυχοχημικοί ευκαρυωτικοί είναι αναερόβιοι. Το εντερικό παράσιτο Giardia lamblia, για παράδειγμα, είναι αναερόβιο και δεν έχει μιτοχόνδρια. Ορισμένα άλλα αμιτοχονδριακά είναι Glugea plecoglossi, Trichomonas tenax, Cryptosporidium parvum και Entamoeba histolytica. Υπάρχει κάποια ερώτηση σχετικά με την προέλευση αυτών των οργανισμών: έχασαν τα μιτοχόνδρια που είχαν κάποτε ή είναι απόγονοι των πρώτων ευκαρυωτών πριν από τη σύντηξη με τα μιτοχόνδρια; Διαφορετικές φυλογενετικές σχέσεις μεταξύ των αμιτοχονδρίων και άλλων ευκαρυωτικών έχουν προταθεί, αλλά δεν υπάρχει μία ενιαία αποδεκτή εξήγηση αυτή τη στιγμή.