Wie ähneln Mitochondrien und Chloroplasten Bakterien?

Mitochondrien und Chloroplasten können bakterielle Abstammung haben.

Vor fast vier Milliarden Jahren erschienen die ersten Lebensformen auf der Erde, und diese waren die frühesten Bakterien. Diese Bakterien entwickelten sich im Laufe der Zeit und entwickelten sich schließlich zu den vielen Lebensformen, die heute zu sehen sind. Bakterien gehören zu der Gruppe von Organismen, die Prokaryoten genannt werden, einzellige Gebilde, die keine inneren Strukturen enthalten, die an Membranen gebunden sind. Die andere Klasse von Organismen sind die Eukaryoten, die membrangebundene Kerne und andere Strukturen haben. Mitochondrien, die Energie für die Zelle liefern, sind eine dieser membrangebundenen Strukturen, Organellen genannt. Chloroplasten sind Organellen in Pflanzenzellen, die Nahrung bilden können. Diese beiden Organellen haben viel mit Bakterien gemeinsam und können sich direkt aus ihnen entwickelt haben.

Getrennte Genome

Bakterien tragen ihre DNA, das Molekül, das Gene enthält, in kreisförmigen Komponenten, die Plasmide genannt werden. Mitochondrien und Chloroplasten haben ihre eigene DNA, die in plasmidartigen Strukturen getragen wird. Darüber hinaus bindet die DNA von Mitochondrien und Chloroplasten, wie die von Bakterien, nicht an schützende Strukturen, die Histone genannt werden und die DNA binden. Diese Organellen bilden ihre eigene DNA und synthetisieren ihre eigenen Proteine ​​unabhängig vom Rest der Zelle.

Proteinsynthese

Bakterien bilden Proteine ​​in Strukturen, die Ribosomen genannt werden. Der Proteinherstellungsprozess beginnt mit der gleichen Aminosäure, einer von 20 Untereinheiten, die Proteine ​​bilden. Diese Ausgangs-Aminosäure ist N-Formylmethionin in Bakterien sowie Mitochondrien und Chloroplasten. N-Formylmethionin ist eine andere Form der Aminosäure Methionin; die Proteine, die in den übrigen Ribosomen der Zelle gebildet werden, haben ein anderes Startsignal - reines Methionin. Außerdem sind Chloroplastenribosomen den bakteriellen Ribosomen sehr ähnlich und unterscheiden sich von den Ribosomen der Zelle.

Replikation

Mitochondrien und Chloroplasten produzieren mehr von sich selbst, als wenn sich Bakterien vermehren. Wenn Mitochondrien und Chloroplasten aus einer Zelle entfernt werden, kann die Zelle diese Organellen nicht mehr herstellen, um die entfernten zu ersetzen. Der einzige Weg, wie diese Organellen repliziert werden können, ist die gleiche Methode wie bei Bakterien: die binäre Spaltung. Wie Bakterien wachsen Mitochondrien und Chloroplasten in Größe, duplizieren ihre DNA und andere Strukturen und teilen sich dann in zwei identische Organellen.

Empfindlichkeit gegenĂĽber Antibiotika

Die Funktion von Mitochondrien und Chloroplasten scheint durch die Wirkung derselben Antibiotika gefährdet zu sein, die Bakterien Probleme bereiten. Antibiotika wie Streptomycin, Chloramphenicol und Neomycin töten Bakterien ab, schädigen aber auch Mitochondrien und Chloroplasten. Zum Beispiel wirkt Chloramphenicol auf Ribosomen, die Strukturen in Zellen, die die Stellen der Proteinproduktion sind. Das Antibiotikum wirkt spezifisch auf bakterielle Ribosomen; Leider beeinflusst es auch die Ribosomen in Mitochondrien, schließt eine 2012 Studie von Dr. Alison E. Barnhill und Kollegen an der Iowa State University Veterinärmedizin und veröffentlicht in der Zeitschrift "Antimicrobial Agents and Chemotherapy".

Die endosymbiotische Theorie

Aufgrund auffälliger Ähnlichkeiten zwischen Chloroplasten, Mitochondrien und Bakterien begannen Wissenschaftler, ihre Beziehung zueinander zu untersuchen. Die Biologin Lynn Margulis entwickelte 1967 die endosymbiotische Theorie und erklärte die Herkunft von Mitochondrien und Chloroplasten in eukaryotischen Zellen. Dr. Margulis theoretisierte, dass sowohl Mitochondrien als auch Chloroplasten aus der prokaryotischen Welt stammen. Mitochondrien und Chloroplasten waren eigentlich Prokaryoten selbst, einfache Bakterien, die eine Beziehung zu Wirtszellen bildeten. Diese Wirtszellen waren Prokaryoten, die nicht in sauerstoffreichen Umgebungen leben konnten und diese mitochondrialen Vorläufer verschlangen. Diese Wirtsorganismen versorgten ihre Bewohner mit Nahrungsmitteln, um in einer giftigen sauerstoffhaltigen Umgebung überleben zu können. Chloroplasten aus Pflanzenzellen können aus Cyanobakterien ähnlichen Organismen stammen. Der Chloroplastenvorläufer lebte symbiotisch mit Pflanzenzellen zusammen, weil diese Bakterien ihren Wirten Nahrung in Form von Glukose zur Verfügung stellen würden, während die Wirtszellen einen sicheren Lebensraum bieten würden.

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