Содержание
Около 1,5 миллиардов лет назад примитивные бактерии поселились в более крупных клетках, что привело к интимным отношениям, которые сформировали бы эволюцию более сложных многоклеточных существ. Более крупная клетка была эукариотической, то есть содержала органеллы - структуры, окруженные мембранами, но у прокариотической бактериальной клетки такого расположения не было. Большие клетки боялись кислорода, яда для их существования, но меньшие клетки использовали кислород для производства энергии в виде молекулы аденозинтрифосфата, или АТФ. Эукариотическая клетка охватила бактерии хищным способом, но каким-то образом хищник не переваривал добычу. Хищник и жертва стали взаимозависимыми. Бывший биолог из Бостонского университета Линн Маргулис процитировала этот эндосимбиотический сценарий в своей теории происхождения митохондрий, энергетических фабрик клеток и причины их многочисленных сходств с бактериальными клетками.
Размер и форма
Основываясь только на внешнем виде, ученые могут нарисовать связь между митохондриями и бактериями. Митохондрии имеют пухлые, похожие на желе формы, похожие на палочковидные бактерии бактерий. Средняя бацилла имеет длину от 1 до 10 микрон, а митохондрии клеток растений и животных измеряют в одном и том же диапазоне. Эти поверхностные наблюдения составляют одну линию доказательств, подтверждающих теорию о том, что примитивные эукариотические клетки охватили бактериальные клетки, образуя взаимовыгодные отношения.
Метод деления
Бактерии размножаются в процессе, называемом делением; когда бактерия достигает заранее определенного размера, она зажимается посередине, создавая два организма. В эукариотических клетках митохондрии размножаются аналогичным образом. Командный центр клетки, или ядро, сигнализирует клетке о создании органелл, как правило, до начала деления клетки; однако, только митохондрии - и хлоропласты растений - размножаются. В то время как другие органеллы могут быть получены из веществ внутри клетки, митохондрии и хлоропласты должны делиться, чтобы увеличить их количество. Когда запас энергии в форме АТФ истощается, митохондрии делятся, чтобы сделать больше митохондрий для производства энергии.
перепонка
Митохондрии обладают внутренней и внешней мембранами, причем внутренняя мембрана состоит из складок, называемых кристами. Бактериальные клеточные мембраны имеют складки, называемые мезосомами, которые напоминают кристы. Производство энергии происходит в этих складках. Внутренняя митохондриальная мембрана содержит те же типы белков и жирных веществ, что и бактериальная плазматическая мембрана. Внешняя митохондриальная мембрана и клеточная стенка бактерий также содержат сходные структуры.Вещества относительно свободно поступают в наружные мембраны митохондрий и наружные клеточные стенки бактерий и выходят из них; однако как митохондриальные внутренние мембраны, так и плазматические мембраны бактерий ограничивают прохождение многих веществ.
Тип ДНК
Как прокариотические, так и эукариотические клетки используют ДНК для переноса кода для производства белков. В то время как эукариотические клетки несут двухцепочечную ДНК в форме витой лестницы, называемой спиралью, бактериальные клетки имеют свою ДНК в виде круговых петель, называемых плазмидами. Митохондрии также несут свою собственную ДНК, чтобы производить свои собственные белки, независимые от остальной части клетки; подобно бактериям, митохондрии также включают свою ДНК в петли. Средний митохондрий содержит от двух до 10 из этих плазмид. Эти структуры содержат необходимую информацию для запуска всех процессов, включая репликацию, в митохондриях или бактериях.
Рибосомы и синтез белка
Белки выполняют все функции внутри клеток, и производство белков, или синтез белков, составляет одну из основных функций клетки. Весь синтез белка происходит исключительно внутри сферических структур, называемых рибосомами, которые разбросаны по всей клетке. Митохондрии несут свои собственные рибосомы, чтобы получить необходимые им белки. Микроскопический и химический анализы показывают, что структура митохондриальных рибосом более похожа на бактериальные рибосомы, чем на рибосомы эукариотических клеток. Кроме того, некоторые антибиотики, будучи безвредными для эукариотических клеток, влияют на синтез белка как в митохондриях, так и в бактериях, что указывает на то, что механизм синтеза белка в митохондриях аналогичен механизму бактерий, а не эукариотических клеток.