Kan eukaryoter overleve uden mitokondrier?

Biologer deler hele livet på Jorden i tre områder: bakterier, archaea og eukarya. Bakterier og arkæer består begge af enkeltceller, der ikke har nogen kerne og ingen interne membranbundne organeller. Eukarya er alle de organismer, hvis celler indeholder en nucleus og andre interne membranbundne organeller. Eukaryoter er også kendt for at have en specialiseret organel kaldet mitokondrier. Mitokondrier er sådan et fælles træk ved de fleste eukaryoter, at mange mennesker overser de få eukaryoter, der mangler mitokondrier.

Hvad er eukaryoter?

En enkelt eukaryot celle består af en gelignende vandig cytoplasma, hvor en globulær nukleær membran holder DNA'et, og membranbundne rum adskiller andre arbejdsområder i cellen. Næsten alle eukaryoter indeholder en organel kaldet mitochondrion. Mitokondrier indeholder deres eget DNA og bruger deres eget proteinsyntesemaskiner - helt uafhængig af resten af ​​cellenes maskineri. Det accepterede synspunkt er, at en bakterie invaderede en arkæisk mange hundreder af millioner af år siden. Forholdet udviklede sig til en symbiotisk. Bakterierne er nu kendt som mitokondrier, og kombinationen udviklede sig til de fleste af de kendte eukaryote organismer.

Funktionen af ​​mitokondrier

Mitokondrier er de primære energigenererende steder i de fleste eukaryote celler. De er kritiske for en proces kaldet aerob cellulær respiration. Cellular respiration er en proces, hvor celler opdeles organiske molekyler og opbevarer den energi, de ekstraherer i molekyler kaldet adenosintrifosfat eller ATP. Dette kan gøres uden ilt, i så fald kaldes det anaerobt åndedræt. Men hvis ilt er til stede, kan de fleste eukaryote celler og nogle prokaryote celler generere mange flere ATP-molekyler ved hjælp af aerobic respiration. I eukaryoter finder denne proces sted inden for mitokondrier. I aerobic prokaryoter finder denne proces sted på cellemembranen.

Energi fra glukose

Mange eukaryote celler får størstedelen af ​​deres energi fra glukose. Det første skridt er at opdele glukose i to lige store dele. Det trin kaldes glycolyse. Glycolyse forekommer i cytoplasmaet og det genererer en lille smule energi til cellen. Det næste trin i energiproduktionen afhænger af den specifikke type celle og det øjeblikkelige miljø inde i cellen. Hvis iltniveauerne er lave, kan eukaryote celler falde tilbage ved anaerob cellulær respiration - specielt en proces kaldet fermentering, der bruger produkterne af glycolyse til at producere en smule mere energi og efterlader en forbindelse kaldet mælkesyre. Menneskelige muskelceller gør dette, når efterspørgslen efter energi fra muskler overstiger den hastighed, hvormed der tages oxygen. Når der er tilstrækkelige iltniveauer, udnytter mennesker og andre eukaryote organismer den større mængde energi, de kan få fra at bruge produkterne af glykolyse for at fuldføre aerob åndedræt i mitokondrier.

Amitokondriat Eukaryoter

Eukaryoter, der bruger ilt til at optimere deres energiproduktion, kunne ikke overleve, hvis deres mitokondrier blev taget væk. Men der er eukaryoter, der ikke har mitokondrier, der hedder amitokondriat eukaryoter. Da de ikke har mitokondrier til at fuldføre aerob respiration, er alle amitokondriat eukaryoter anaerobe. Intestinal parasit Giardia lamblia er for eksempel anaerob og har ingen mitokondrier. Nogle andre amitochondriater er Glugea plecoglossi, Trichomonas tenax, Cryptosporidium parvum og Entamoeba histolytica. Der er nogle spørgsmål vedrørende oprindelsen af ​​disse organismer: miste de mitokondrier, de engang havde, eller er de efterkommere af de tidligste eukaryoter fra før fusionen med mitokondrier? Forskellige fylogenetiske forhold mellem amitokondriater og andre eukaryoter er blevet foreslået, men der er ingen enkelt accepteret forklaring på nuværende tidspunkt.