Inhoud
Biologen verdelen al het leven op aarde in drie domeinen: bacteriën, archaea en eukarya. Bacteriën en archaea bestaan beide uit afzonderlijke cellen die geen kern en geen interne membraangebonden organellen hebben. Eukarya zijn alle organismen waarvan de cellen een kern en andere inwendige membraangebonden organellen bevatten. Eukaryoten staan er ook om bekend dat ze een gespecialiseerde organel hebben, de mitochondria. Mitochondria zijn zo'n gemeenschappelijk kenmerk van de meeste eukaryoten dat veel mensen die paar eukaryoten over het hoofd zien die mitochondria missen.
Wat zijn eukaryoten?
Een enkele eukaryotische cel bestaat uit een gelachtig waterig cytoplasma waarin een bolvormig kernmembraan het DNA bevat en membraangebonden compartimenten andere werkgebieden van de cel scheiden. Bijna alle eukaryoten bevatten een organel genaamd de mitochondrion. Mitochondria bevatten hun eigen DNA en gebruiken hun eigen eiwitsynthese-machine - volledig onafhankelijk van de machine van de rest van de cel. De geaccepteerde opvatting is dat een bacterie vele honderden miljoenen jaren geleden een archaïsche is binnengevallen. De relatie evolueerde naar een symbiotische. De bacteriën staan nu bekend als mitochondriën en de combinatie evolueerde naar de meeste bekende eukaryote organismen.
De functie van mitochondriën
Mitochondria zijn de primaire energie-genererende sites in de meeste eukaryotische cellen. Ze zijn van cruciaal belang voor een proces dat aerobe cellulaire ademhaling wordt genoemd. Cellulaire ademhaling is een proces waarbij cellen organische moleculen splitsen en de energie opslaan die ze extraheren in moleculen die adenosinetrifosfaat of ATP worden genoemd. Dit kan zonder zuurstof, in welk geval het anaërobe ademhaling wordt genoemd. Maar als zuurstof aanwezig is, kunnen de meeste eukaryotische cellen en sommige prokaryotische cellen veel meer ATP-moleculen genereren met behulp van het proces van aërobe cellulaire ademhaling. Bij eukaryoten vindt dit proces plaats in de mitochondriën. Bij aerobe prokaryoten vindt dit proces plaats op het celmembraan.
Energie uit glucose
Veel eukaryotische cellen halen het grootste deel van hun energie uit glucose. De eerste stap is om glucose in twee gelijke delen te splitsen. Die stap wordt glycolyse genoemd. Glycolyse vindt plaats in het cytoplasma en genereert een klein beetje energie voor de cel. De volgende stap in energieproductie hangt af van het specifieke type cel en de onmiddellijke omgeving in de cel. Als het zuurstofniveau laag is, kunnen eukaryote cellen terugvallen op anaërobe cellulaire ademhaling - specifiek een proces dat gisting wordt genoemd, dat de producten van glycolyse gebruikt om een beetje meer energie te produceren en een verbinding achterlaat die melkzuur wordt genoemd. Menselijke spiercellen doen dit wanneer de vraag naar energie uit spieren groter is dan de snelheid waarmee zuurstof wordt opgenomen. Wanneer voldoende zuurstof aanwezig is, profiteren mensen en andere eukaryote organismen van de grotere hoeveelheid energie die ze kunnen krijgen door het gebruik van de producten van glycolyse om aerobe ademhaling in de mitochondriën te voltooien.
Amitochondere eukaryoten
Eukaryoten die zuurstof gebruiken om hun energieproductie te optimaliseren, zouden niet overleven als hun mitochondriën zouden worden weggenomen. Maar er zijn eukaryoten die geen mitochondriën hebben, amitochondante eukaryoten genoemd. Omdat ze geen mitochondriën hebben om aerobe ademhaling te voltooien, zijn alle amitochondische eukaryoten anaëroob. Darmparasiet Giardia lamblia is bijvoorbeeld anaëroob en heeft geen mitochondriën. Enkele andere amitochondriaten zijn Glugea plecoglossi, Trichomonas tenax, Cryptosporidium parvum en Entamoeba histolytica. Er is enige vraag over de oorsprong van deze organismen: verloren ze de mitochondriën die ze ooit hadden, of zijn ze afstammelingen van de vroegste eukaryoten van vóór de fusie met mitochondriën? Verschillende fylogenetische relaties tussen amitochondriaten en andere eukaryoten zijn voorgesteld, maar er is momenteel geen enkele geaccepteerde verklaring.