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Vor ungefähr 1,5 Milliarden Jahren haben sich primitive Bakterien in größeren Zellen niedergelassen, was zu einer engen Beziehung führte, die die Entwicklung komplexerer, mehrzelliger Wesen prägen würde. Die größere Zelle war eukaryotisch, dh sie enthielt von Membranen umgebene Organellenstrukturen, aber die prokaryotische Bakterienzelle hatte keine solche Anordnung. Die größeren Zellen fürchteten Sauerstoff, ein Gift für ihre Existenz, aber die kleineren Zellen verwendeten den Sauerstoff, um Energie in Form des Moleküls Adenosintriphosphat oder ATP zu erzeugen. Die eukaryotische Zelle umhüllte die Bakterien auf räuberische Weise, aber irgendwie verdaute der Räuber die Beute nicht. Raubtier und Beute bedingten sich gegenseitig. Die frühere Biologin der Boston University, Lynn Margulis, zitierte dieses endosymbiotische Szenario in ihrer Theorie über den Ursprung der Mitochondrien, die Energiefabriken der Zellen und den Grund für ihre zahlreichen Ähnlichkeiten mit Bakterienzellen.
Größe und Form
Wissenschaftler können allein aufgrund ihres Aussehens eine Beziehung zwischen Mitochondrien und Bakterien herstellen. Mitochondrien haben pralle, geleebonbonartige Formen, ähnlich den stäbchenförmigen Bazillenbakterien. Der durchschnittliche Bazillus ist zwischen 1 und 10 Mikrometer lang und die Mitochondrien von sowohl pflanzlichen als auch tierischen Zellen messen im gleichen Bereich. Diese oberflächlichen Beobachtungen sind ein Beleg für die Theorie, dass primitive eukaryotische Zellen Bakterienzellen verschlungen haben und sich gegenseitig vorteilhaft ergänzen.
Methode der Teilung
Bakterien vermehren sich in einem Prozess namens Spaltung; Wenn ein Bakterium eine festgelegte Größe erreicht, drückt es sich in der Mitte zusammen und erzeugt zwei Organismen. In eukaryotischen Zellen replizieren sich Mitochondrien in einem ähnlichen Prozess. Die Kommandozentrale oder der Zellkern der Zelle signalisiert der Zelle, Organellen zu produzieren, üblicherweise vor einem zellteilenden Ereignis. es replizieren sich jedoch nur Mitochondrien - und die Chloroplasten der Pflanzen. Während andere Organellen aus Substanzen in der Zelle hergestellt werden können, müssen sich Mitochondrien und Chloroplasten teilen, um ihre Anzahl zu erhöhen. Wenn die Energieversorgung in Form von ATP erschöpft ist, teilen sich die Mitochondrien, um mehr Mitochondrien für die Energieerzeugung herzustellen.
Membran
Mitochondrien besitzen innere und äußere Membranen, wobei die innere Membran aus Falten besteht, die als Cristae bezeichnet werden. Bakterienzellmembranen haben Falten, die als Mesosomen bezeichnet werden und den Kristallen ähneln. An diesen Stellen findet die Energieerzeugung statt. Die innere Mitochondrienmembran enthält die gleichen Arten von Proteinen und Fettstoffen wie die bakterielle Plasmamembran. Die äußere Mitochondrienmembran und die Zellwand von Bakterien enthalten ebenfalls ähnliche Strukturen.Die Substanzen strömen ziemlich frei in die äußeren Membranen der Mitochondrien und in die äußeren Zellwände der Bakterien hinein und aus diesen heraus. Sowohl die mitochondrialen Innenmembranen als auch die Plasmamembranen von Bakterien behindern jedoch die Passage vieler Substanzen.
Art der DNA
Sowohl prokaryotische als auch eukaryotische Zellen verwenden DNA, um den Code zur Herstellung von Proteinen zu tragen. Während eukaryontische Zellen doppelsträngige DNA in Form einer verdrehten Leiter tragen, die als Helix bezeichnet wird, haben bakterielle Zellen ihre DNA in kreisförmigen Schleifen, die als Plasmide bezeichnet werden. Mitochondrien tragen auch ihre eigene DNA, um ihre eigenen Proteine unabhängig vom Rest der Zelle herzustellen. Wie Bakterien bauen auch Mitochondrien ihre DNA in Schleifen ein. Ein durchschnittliches Mitochondrion enthält zwischen zwei und zehn dieser Plasmide. Diese Strukturen enthalten die notwendigen Informationen, um alle Prozesse, einschließlich der Replikation, innerhalb der Mitochondrien oder Bakterien ablaufen zu lassen.
Ribosomen und Proteinsynthese
Proteine erfüllen alle Funktionen in Zellen, und die Herstellung von Proteinen oder die Proteinsynthese bilden eine der Hauptfunktionen der Zelle. Die gesamte Proteinsynthese findet ausschließlich in kugelförmigen Strukturen statt, die Ribosomen genannt werden und in der Zelle verstreut sind. Mitochondrien tragen ihre eigenen Ribosomen, um die Proteine herzustellen, die sie benötigen. Mikroskopische und chemische Analysen zeigen, dass die Struktur mitochondrialer Ribosomen bakteriellen Ribosomen ähnlicher ist als Ribosomen eukaryotischer Zellen. Zusätzlich beeinflussen bestimmte Antibiotika, obwohl sie für eukaryotische Zellen harmlos sind, die Proteinsynthese sowohl in Mitochondrien als auch in Bakterien, was darauf hinweist, dass der Mechanismus der Proteinsynthese in Mitochondrien eher dem von Bakterien als von eukaryotischen Zellen ähnelt.