Hvordan ser mitokondrier og kloroplaster på bakterier?

Tæt på fire milliarder år siden optrådte de første former for liv på jorden, og disse var de tidligste bakterier. Disse bakterier udviklede sig over tid og til sidst forgrenede sig i de mange former for liv, der ses i dag. Bakterier tilhører gruppen af ​​organismer kaldet prokaryoter, single-cellede enheder, der ikke indeholder interne strukturer bundet af membraner. Den anden klasse af organismer er eukaryoter, der har membranbundne kerner og andre strukturer. Mitokondrier, som giver energi til cellen, er en af ​​disse membranbundne strukturer kaldet organeller. Kloroplaster er organeller i planteceller, der kan lave mad. Disse to organeller har meget fælles med bakterier og kan faktisk have udviklet sig direkte fra dem.

Separate Genomes

Bakterier bærer deres DNA, molekylet, som indeholder gener, i cirkulære komponenter kaldet plasmider. Mitokondrier og chloroplaster har deres egne DNA transporteret i plasmidlignende strukturer. Hertil kommer, at DNA'et af mitokondrier og chloroplaster, ligesom bakterier, ikke vedhæftes til beskyttende strukturer kaldet histoner, der binder DNA'et. Disse organeller laver deres eget DNA og syntetiserer deres egne proteiner uafhængigt af resten af ​​cellen.

Proteinsyntese

Bakterier gør proteiner i strukturer kaldet ribosomer. Proteinfremstillingsprocessen begynder med den samme aminosyre, en af ​​20 underenheder, der udgør proteiner. Denne udgangsaminosyre er N-formylmethionin i bakterier såvel som mitokondrier og chloroplaster. N-formylmethionin er en anden form for aminosyre-methionin; proteinerne i resten af ​​celleens ribosomer har et andet startsignal - almindelig methionin. Derudover ligner chloroplast ribosomer meget på bakterielle ribosomer og adskiller sig fra cellens ribosomer.

Replikation

Mitokondrier og chloroplaster gør sig meget mere på samme måde som bakterier reproducerer. Hvis mitokondrier og chloroplaster fjernes fra en celle, kan cellen ikke gøre flere af disse organeller til at erstatte dem, der blev fjernet. Den eneste måde, hvorpå disse organeller kan replikeres, er gennem samme metode, som anvendes af bakterier: binær fission. Som bakterier vokser mitokondrier og kloroplaster i størrelse, duplikerer deres DNA og andre strukturer og fordeles derefter i to identiske organeller.

Sensibilitet over for antibiotika

Mitokondrielle og chloroplast-funktion synes at være kompromitteret af handling af de samme antibiotika, der forårsager problemer for bakterier. Antibiotika såsom streptomycin, chloramphenicol og neomycin kill-bakterier, men de forårsager også skade på mitokondrier og chloroplaster. For eksempel virker chloramphenicol på ribosomer, strukturerne i celler, der er proteinfremstillingsstederne. Antibiotikumet virker specifikt på bakterielle ribosomer; desværre påvirker det også ribosomerne i mitokondrier, afsluttes et studie fra 2012 af dr. Alison E. Barnhill og kollegaer ved Iowa State University College of Veterinary Medicine og offentliggjort i tidsskriftet "Antimikrobielle Agenter og Kemoterapi."

The Endosymbiotisk teori

På grund af slående ligheder mellem chloroplaster, mitokondrier og bakterier begyndte forskerne at undersøge deres forhold til hinanden. Biolog Lynn Margulis udviklede endosymbiotiske teorier i 1967 og forklarede oprindelsen af ​​mitokondrier og chloroplaster i eukaryote celler. Dr. Margulis teoretiserede, at både mitokondrier og chloroplaster stammer fra den prokaryote verden. Mitokondrier og chloroplaster var faktisk prokaryoter selv, enkle bakterier, der dannede et forhold til værtsceller. Disse værtsceller var prokaryoter, som ikke var i stand til at leve i iltrige omgivelser og opslemte disse mitokondriale precursorer. Disse værtsorganismer gav mad til deres indbyggere i bytte for at kunne overleve i et giftigt iltholdigt miljø. Kloroplaster fra planteceller kan være kommet fra organismer svarende til cyanobakterierne. Kloroplastforløberen kom til at leve symbiotisk med planteceller, fordi disse bakterier ville give deres værter mad i form af glucose, mens værtscellerne ville tilbyde et sikkert sted at bo.