Sisu
Bioloogid jagavad kogu elu Maal kolmeks valdkonnaks: bakterid, arhaea ja eukarüa. Bakterid ja arhaea koosnevad mõlemad üksikutest rakkudest, millel puudub tuum ja sisemiste membraaniga seotud organellid. Eukarüaad on kõik organismid, mille rakud sisaldavad tuuma ja muid sisemiste membraaniga seotud organelle. Eukarüootid on tuntud ka selle poolest, et neil on spetsialiseerunud organell, mida nimetatakse mitokondriteks. Mitokondrid on enamiku eukarüootide niivõrd tavaline tunnusjoon, et paljud inimesed jätavad kahe silma vahele need vähesed eukarüootid, millel puuduvad mitokondrid.
Mis on eukarüootid?
Üksik eukarüootne rakk koosneb geelitaolisest tsütoplasmast, milles globaalne tuumembraan hoiab DNA-d ja membraaniga seotud sektsioonid eraldavad raku muud tööpiirkonnad. Peaaegu kõik eukarüootid sisaldavad organoeli, mida nimetatakse mitokondriooniks. Mitokondrid sisaldavad oma DNA-d ja kasutavad oma valkude sünteesi mehhanisme - täiesti sõltumatud ülejäänud raku masinatest. Aktsepteeritud seisukoht on, et bakter tungis arheanisse sadu miljoneid aastaid tagasi. Suhe arenes sümbiootiliseks. Bakterid on nüüd tuntud kui mitokondrid ja nendest kombinatsioonidest arenes enamus tuntud eukarüootsetest organismidest.
Mitokondrite funktsioon
Mitokondrid on enamikus eukarüootsetes rakkudes primaarenergiat genereerivad kohad. Nad on kriitilise tähtsusega protsessi jaoks, mida nimetatakse raku aeroobseks hingamiseks. Rakuline hingamine on protsess, mille käigus rakud lõhestavad orgaanilised molekulid ja salvestavad ekstraheeritud energia molekulides, mida nimetatakse adenosiintrifosfaadiks ehk ATP. Seda saab teha ilma hapnikuta, sel juhul nimetatakse seda anaeroobseks hingamiseks. Kuid hapniku olemasolul võivad enamik eukarüootsetest rakkudest ja mõned prokarüootsed rakud tekitada aeroobse raku hingamise abil palju rohkem ATP molekule. Eukarüootides toimub see protsess mitokondrites. Aeroobsetes prokarüootides toimub see protsess rakumembraanil.
Glükoosist saadav energia
Paljud eukarüootsed rakud saavad suurema osa oma energiast glükoosist. Esimene samm on jagada glükoos kaheks võrdseks osaks. Seda etappi nimetatakse glükolüüsiks. Glükolüüs toimub tsütoplasmas ja see loob raku jaoks natuke energiat. Järgmine energiatootmise samm sõltub konkreetsest raku tüübist ja raku sees olevast hetkekeskkonnast. Kui hapnikusisaldus on madal, võivad eukarüootsed rakud anaeroobsel rakulisel hingamisel tagasi langeda - täpsemalt kääritamiseks kutsutud protsess, mille käigus glükolüüsi produktid annavad natuke rohkem energiat ja jätavad ühendi, mida nimetatakse piimhappeks. Inimese lihasrakud teevad seda siis, kui lihaste energiavajadus ületab hapniku sissevõtu kiiruse. Kui hapniku sisaldus on piisav, kasutavad inimesed ja muud eukarüootsed organismid ära suurema energiakoguse, mida nad toodete kasutamisel saavad. glükolüüsi täielikuks aeroobseks hingamiseks mitokondrites.
Amitokondriaadid eukarüootid
Eukarüootid, mis kasutavad energia tootmiseks hapnikku, ei saaks ellu jääda, kui nende mitokondrid ära võtta. Kuid on eukarüoote, millel pole mitokondreid, mida nimetatakse amitochondriate eukarüootideks. Kuna neil pole aeroobse hingamise lõpuleviimiseks mitokondreid, on kõik amitochondriate eukarüootid anaeroobsed. Näiteks sooleparasiit Giardia lamblia on anaeroobne ja tal puuduvad mitokondrid. Mõned muud amitohondriaadid on Glugea plecoglossi, Trichomonas tenax, Cryptosporidium parvum ja Entamoeba histolytica. Nende organismide päritolu osas on mõni küsimus: kas nad kaotasid kunagi olnud mitokondrid või on nad mitokondritega ühinemise varaseimate eukarüootide järeltulijad? On tehtud ettepanekuid amüokondriitide ja teiste eukarüootide vahel esinevateks fülogeneetilisteks erinevusteks, kuid praegu puudub üks ja ainus aktsepteeritud seletus.