I biologi dividono tutta la vita sulla Terra in tre domini: batteri, archaea ed eucariota. Sia i batteri che l'archaea sono costituiti da singole cellule prive di nucleo e di organelli interni alla membrana. Gli eucari sono tutti gli organismi le cui cellule contengono un nucleo e altri organelli interni alla membrana. Gli eucarioti sono anche noti per avere un organello specializzato chiamato mitocondrio. I mitocondri sono una caratteristica così comune della maggior parte degli eucarioti che molte persone trascurano quei pochi eucarioti che mancano di mitocondri.

Cosa sono gli eucarioti?

Una singola cellula eucariotica è costituita da un citoplasma acquoso simile a gel una membrana nucleare globulare contiene il DNA e i compartimenti associati alla membrana separano altre aree di lavoro della cellula. Quasi tutti gli eucarioti contengono un organello chiamato mitocondrio. I mitocondri contengono il loro DNA e usano il loro meccanismo di sintesi proteica - completamente indipendenti dal meccanismo del resto della cellula. Il punto di vista accettato è che un batterio ha invaso un archaean molte centinaia di milioni di anni fa. La relazione si è evoluta in una relazione simbiotica. I batteri sono ora noti come mitocondri e la combinazione si è evoluta nella maggior parte degli organismi eucarioti conosciuti.







I mitocondri sono i principali siti di generazione di energia nella maggior parte delle cellule eucariotiche. Sono fondamentali per un processo chiamato respirazione cellulare aerobica. La respirazione cellulare è un processo in cui le cellule suddividono le molecole organiche e immagazzinano l'energia che estraggono in molecole chiamate adenosina trifosfato o ATP. Questo può essere fatto senza ossigeno, nel qual caso si chiama respirazione anaerobica. Ma se l'ossigeno è presente, la maggior parte delle cellule eucariotiche e alcune cellule procariotiche possono generare molte più molecole di ATP usando il processo di respirazione cellulare aerobica. Negli eucarioti, questo processo avviene all'interno dei mitocondri. Nei procarioti aerobici, questo processo avviene sulla membrana cellulare.

Energia dal glucosio

Molte cellule eucariotiche assorbono la maggior parte dell'energia dal glucosio. Il primo passo è dividere il glucosio in due parti uguali. Quel passo è chiamato glicolisi. La glicolisi si verifica nel citoplasma e genera un po 'di energia per la cellula. Il prossimo passo nella produzione di energia dipende dal tipo specifico di cellula e dall'ambiente istantaneo all'interno della cellula. Se i livelli di ossigeno sono bassi, le cellule eucariotiche possono ricadere sulla respirazione anaerobica cellulare - in particolare, un processo chiamato fermentazione, che utilizza i prodotti della glicolisi per produrre un po 'più di energia e lascia un composto chiamato acido lattico. Le cellule muscolari umane fanno questo quando la richiesta di energia dai muscoli supera la velocità con cui viene assorbito l'ossigeno. Quando sono presenti livelli sufficienti di ossigeno, gli esseri umani e altri organismi eucarioti traggono vantaggio dalla maggiore quantità di energia che possono ottenere dall'uso dei prodotti di glicolisi per completare la respirazione aerobica nei mitocondri.

Gli eucarioti amitocondriati

Gli eucarioti che usano l'ossigeno per ottimizzare la loro produzione di energia non potrebbero sopravvivere se i loro mitocondri fossero portati via. Ma ci sono eucarioti che non hanno mitocondri, chiamati eucarioti amitocondriati. Poiché non hanno mitocondri per completare la respirazione aerobica, tutti gli eucarioti amitocondriaci sono anaerobici. Parassita intestinale Giardia lamblia, ad esempio, è anaerobica e non ha mitocondri. Alcuni altri amitocondriati sono Glugea plecoglossi, Trichomonas tenax, Cryptosporidium parvum e Entamoeba histolytica. C'è qualche domanda riguardo all'origine di questi organismi: hanno perso i mitocondri che avevano una volta, o sono discendenti dei primi eucarioti di prima della fusione con i mitocondri? Sono state proposte diverse relazioni filogenetiche tra amitocondri e altri eucarioti, ma al momento non esiste una singola spiegazione accettata.