Περιεχόμενο
Περίπου 1.5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, τα πρωτόγονα βακτηρίδια έμειναν στο εσωτερικό των μεγαλύτερων κυττάρων, με αποτέλεσμα μια στενή σχέση που θα μπορούσε να προκαλέσει την εξέλιξη των πολύπλοκων, πολυκυττάριων όντων. Το μεγαλύτερο κύτταρο ήταν ευκαρυωτικό, που σημαίνει ότι περιείχε οργανίδια - δομές περιβαλλόμενες από μεμβράνες, αλλά το προκαρυωτικό βακτηριακό κύτταρο δεν είχε τέτοια διάταξη. Τα μεγαλύτερα κύτταρα φοβόντουσαν το οξυγόνο, ένα δηλητήριο για την ύπαρξή τους, αλλά τα μικρότερα κύτταρα χρησιμοποίησαν το οξυγόνο για να κάνουν ενέργεια με τη μορφή του μορίου τριφωσφορική αδενοσίνη ή ΑΤΡ. Το ευκαρυωτικό κύτταρο περιβάλλει τα βακτηρίδια με αρπακτικό τρόπο, αλλά με κάποιο τρόπο, ο αρπακτικός δεν αφορούσε το θήραμα. Ο θηρευτής και το θηρίο έγιναν αμοιβαία εξαρτημένοι. Ο πρώην βιολόγος του Πανεπιστημίου της Βοστώνης Lynn Margulis ανέφερε αυτό το ενδοσμπιμωτικό σενάριο στη θεωρία του για την προέλευση των μιτοχονδρίων, τα εργοστάσια ενέργειας των κυττάρων και τον λόγο για τις πολυάριθμες ομοιότητες με τα βακτηριακά κύτταρα.
Μέγεθος και σχήμα
Με βάση μόνο την εμφάνιση, οι επιστήμονες μπορούν να σχεδιάσουν μια σχέση μεταξύ των μιτοχονδρίων και των βακτηριδίων. Τα μιτοχόνδρια έχουν ογκώδη, ζιζανιοκτόνα σχήματα, παρόμοια με τα βακτήρια βακίλων σε σχήμα ράβδου. Ο μέσος όρος βακίλου κυμαίνεται μεταξύ 1 και 10 μικρών σε μήκος, και τα μιτοχόνδρια τόσο των φυτικών όσο και των ζωικών κυττάρων μετριούνται στο ίδιο εύρος. Αυτές οι επιφανειακές παρατηρήσεις συνιστούν μια γραμμή αποδεικτικών στοιχείων που υποστηρίζουν τη θεωρία ότι τα πρωτόγονα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν απορροφήσει βακτηριακά κύτταρα, σχηματίζοντας αμοιβαία ευεργετικές σχέσεις.
Μέθοδος διαίρεσης
Τα βακτήρια αναπαράγονται σε μια διαδικασία που ονομάζεται σχάση. όταν ένα βακτήριο φτάνει σε ένα προκαθορισμένο μέγεθος, τσακίζεται στο μέσον, δημιουργώντας δύο οργανισμούς. Στα ευκαρυωτικά κύτταρα, τα μιτοχόνδρια αναπαράγονται με παρόμοια διαδικασία. Το κέντρο εντολών του κυττάρου, ή ο πυρήνας, σηματοδοτεί το κύτταρο να παράγει οργανίδια, συνήθως πριν από ένα γεγονός που διαιρεί τα κύτταρα. Ωστόσο, μόνο τα μιτοχόνδρια - και οι χλωροπλάστες των φυτών - αναπαράγονται. Ενώ άλλα οργανίδια μπορούν να γίνουν από ουσίες μέσα στο κύτταρο, τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες πρέπει να χωριστούν για να αυξήσουν τον αριθμό τους. Όταν η παροχή ενέργειας υπό μορφή ΑΤΡ εξαντληθεί, τα μιτοχόνδρια χωρίζουν για να παράγουν περισσότερα μιτοχόνδρια για την παραγωγή ενέργειας.
Μεμβράνη
Τα μιτοχόνδρια διαθέτουν εσωτερικές και εξωτερικές μεμβράνες, με την εσωτερική μεμβράνη να αποτελείται από πτυχές που ονομάζονται cristae. Οι μεμβράνες των βακτηριακών κυττάρων έχουν πτυχές που ονομάζονται μεσοσώματα που μοιάζουν με τα κρύσταλλα. Η παραγωγή ενέργειας πραγματοποιείται σε αυτές τις πτυχές. Η εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη περιέχει τους ίδιους τύπους πρωτεϊνών και λιπαρών ουσιών όπως η βακτηριακή μεμβράνη πλάσματος. Η εξωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη και το κυτταρικό τοίχωμα των βακτηρίων περιέχουν επίσης παρόμοιες δομές.Οι ουσίες ρέουν μάλλον ελεύθερα μέσα και έξω από τις εξωτερικές μεμβράνες των μιτοχονδρίων και των εξωτερικών κυτταρικών τοιχωμάτων των βακτηρίων. Ωστόσο, τόσο οι μιτοχονδριακές εσωτερικές μεμβράνες όσο και οι μεμβράνες πλάσματος των βακτηρίων περιορίζουν τη διέλευση πολλών ουσιών.
Είδος DNA
Τόσο τα προκαρυωτικά όσο και τα ευκαρυωτικά κύτταρα χρησιμοποιούν το DNA για να φέρουν τον κώδικα για να παράγουν πρωτεΐνες. Ενώ τα ευκαρυωτικά κύτταρα φέρουν διπλόκλωνο DNA με τη μορφή μιας στριμμένης κλίμακας που ονομάζεται έλικα, τα βακτηριακά κύτταρα έχουν το DNA τους σε κυκλικούς βρόχους που ονομάζονται πλασμίδια. Τα μιτοχόνδρια φέρουν επίσης το δικό τους DNA για να δημιουργήσουν τις δικές τους πρωτεΐνες, ανεξάρτητα από το υπόλοιπο κύτταρο. όπως τα βακτήρια, τα μιτοχόνδρια ενσωματώνουν επίσης το DNA τους σε βρόχους. Ένα μέσο μιτοχόνδριο περιέχει μεταξύ δύο και 10 αυτών των πλασμιδίων. Αυτές οι δομές περιέχουν τις απαραίτητες πληροφορίες για την εκτέλεση όλων των διαδικασιών, συμπεριλαμβανομένης της αντιγραφής, μέσα στα μιτοχόνδρια ή τα βακτηρίδια.
Ribosomes and Protein Synthesis
Οι πρωτεΐνες εκτελούν όλες τις λειτουργίες εντός των κυττάρων και η παρασκευή πρωτεϊνών ή πρωτεϊνικής σύνθεσης αποτελεί μία από τις κύριες λειτουργίες του κυττάρου. Όλες οι πρωτεϊνικές συνθέσεις εμφανίζονται μόνο μέσα σε σφαιρικές δομές που ονομάζονται ριβοσώματα, τα οποία είναι διάσπαρτα σε όλο το κύτταρο. Τα μιτοχόνδρια φέρουν τα δικά τους ριβοσώματα για να παράγουν τις πρωτεΐνες που χρειάζονται. Μικροσκοπικές και χημικές αναλύσεις αποκαλύπτουν ότι η δομή των μιτοχονδριακών ριβοσωμάτων εμφανίζεται περισσότερο παρόμοια με τα βακτηριακά ριβοσώματα παρά με τα ριβοσώματα των ευκαρυωτικών κυττάρων. Επιπλέον, ορισμένα αντιβιοτικά, αν και αβλαβή για τα ευκαρυωτικά κύτταρα, επηρεάζουν τη σύνθεση πρωτεϊνών τόσο στα μιτοχόνδρια όσο και στα βακτηρίδια, υποδεικνύοντας ότι ο μηχανισμός της πρωτεϊνικής σύνθεσης στα μιτοχόνδρια είναι παρόμοιος με εκείνον των βακτηρίων αντί των ευκαρυωτικών κυττάρων.