Sadržaj
Biolozi dijele čitav život na Zemlji u tri domene: bakterije, arheje i eukarija. Bakterije i arheje sastoje se od pojedinih stanica koje nemaju nukleus i nemaju unutarnje membrane vezane organele. Eukarya su svi organizmi čije stanice sadrže jezgro i druge unutarnje membrana vezane organele. Eukarioti su također poznati po tome što imaju specijaliziranu organelu zvanu mitohondriji. Mitohondrije su tako uobičajena značajka većine eukariota da mnogi previdje onih nekoliko eukariota kojima nedostaje mitohondrije.
Što su eukarioti?
Pojedina eukariotska stanica sastoji se od gel slične vodene citoplazme u kojoj globularna nuklearna membrana drži DNA, a odjeljci vezani za membranu razdvajaju druga radna područja stanice. Gotovo svi eukarioti sadrže organelu nazvanu mitohondrion. Mitohondriji sadrže vlastiti DNK i koriste vlastiti stroj za sintezu proteina - potpuno neovisan o strojevima ostatka stanice. Prihvaćeno je mišljenje da je bakterija napadla arheolog prije mnogo stotina milijuna godina. Veza je evoluirala u simbiotsku. Bakterije su danas poznate kao mitohondriji, a kombinacija se razvila u većinu poznatih eukariotskih organizama.
Funkcija mitohondrija
Mitohondrije su primarna mjesta koja stvaraju energiju u većini eukariotskih stanica. Kritične su za proces koji se naziva aerobno stanično disanje. Stanično disanje je proces u kojem stanice dijele organske molekule i energiju koju ekstrahiraju pohranjuju u molekulama koje nazivamo adenosin trifosfat ili ATP. To se može učiniti bez kisika, u tom se slučaju naziva anaerobno disanje. Ali ako je prisutan kisik, većina eukariotskih stanica i neke prokariotske stanice mogu stvoriti mnogo više ATP molekula koristeći proces aerobnog staničnog disanja. Kod eukariota taj se proces odvija unutar mitohondrija. Kod aerobnih prokariota taj se proces odvija na staničnoj membrani.
Energija iz glukoze
Mnoge eukariotske stanice dobivaju najveći dio svoje energije iz glukoze. Prvi korak je dijeljenje glukoze na dva jednaka dijela. Taj se korak naziva glikoliza. Glikoliza se događa u citoplazmi i ona stvara malo energije za stanicu. Sljedeći korak u proizvodnji energije ovisi o specifičnoj vrsti ćelije i trenutnom okruženju unutar stanice. Ako je razina kisika niska, eukariotske stanice mogu se vratiti na anaerobno stanično disanje - konkretno, proces zvan fermentacija, koji koristi proizvode glikolize da bi dobili malo više energije i ostavili spoj nazvan mliječna kiselina. Ljudske mišićne stanice to čine kada potražnja energije iz mišića nadilazi brzinu unosa kisika. Kad su prisutne dovoljne razine kisika, ljudi i drugi eukariotski organizmi iskorištavaju veću količinu energije koju mogu dobiti koristeći proizvode glikolize do potpunog aerobnog disanja u mitohondrijama.
Amitohondrijatni eukarioti
Eukarioti koji koriste kisik za optimizaciju proizvodnje energije ne bi mogli preživjeti ako im se oduzmu mitohondriji. Ali postoje eukarioti koji nemaju mitohondrije, koji se nazivaju amitohondrijski eukarioti. Budući da nemaju mitohondrije koji bi dovršili aerobno disanje, svi amitohondrijski eukarioti su anaerobni. Crijevni parazit Giardia lamblia je, na primjer, anaerobni i nema mitohondrije. Neki drugi amitohondrijati su Glugea plecoglossi, Trichomonas tenax, Cryptosporidium parvum i Entamoeba histolytica. Postavlja se pitanje u vezi s podrijetlom tih organizama: jesu li izgubili mitohondrije kakve su imali, ili su potomci najranijih eukariota prije fuzije s mitohondrijama? Predloženi su različiti filogenetski odnosi između amitohondrijata i drugih eukariota, ali trenutno ne postoji jedinstveno prihvaćeno objašnjenje.