Biologen verdelen alle leven op aarde in drie domeinen: bacteriën, archaea en eukarya. Bacteriën en archaea bestaan ​​allebei uit afzonderlijke cellen zonder kern en zonder interne membraangebonden organellen. Eukarya zijn alle organismen waarvan de cellen een kern en andere interne membraan-gebonden organellen bevatten. Eukaryoten staan ​​ook bekend om het hebben van een gespecialiseerde organel, de mitochondriën. Mitochondriën zijn zo'n gemeenschappelijk kenmerk van de meeste eukaryoten dat veel mensen die paar eukaryoten over het hoofd zien die geen mitochondriën hebben.

Wat zijn eukaryoten?

Een enkele eukaryote cel bestaat uit een gelachtig waterig cytoplasma waarin een globulair kernmembraan houdt het DNA vast en membraangebonden compartimenten scheiden andere werkgebieden van de cel. Bijna alle eukaryoten bevatten een organel die het mitochondrion wordt genoemd. Mitochondria bevatten hun eigen DNA en gebruiken hun eigen eiwitsynthesemachinerie - volledig onafhankelijk van de machinerie van de rest van de cel. De geaccepteerde opvatting is dat een bacterie vele honderden miljoenen jaren geleden een archaean binnenviel. De relatie evolueerde naar een symbiotische relatie. De bacteriën zijn nu bekend als mitochondriën en de combinatie is geëvolueerd tot de meeste van de bekende eukaryotische organismen.

De functie van mitochondriën

Mitochondria zijn de primaire energieopwekkende sites in de meeste eukaryotische cellen. Ze zijn cruciaal voor een proces dat aërobe celademhaling wordt genoemd. Cellulaire ademhaling is een proces waarbij cellen organische moleculen opsplitsen en de energie opslaan die ze extraheren in moleculen die adenosine trifosfaat of ATP worden genoemd. Dit kan gedaan worden zonder zuurstof, in welk geval het anaerobe 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 celademhaling. In eukaryoten vindt dit proces plaats binnen de mitochondriën. In aërobe prokaryoten vindt dit proces plaats op het celmembraan.

Energie uit glucose

Veel eukaryote 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 het genereert een beetje energie voor de cel. De volgende stap in energieproductie hangt af van het specifieke type cel en de ogenblikkelijke omgeving in de cel. Als de zuurstofniveaus laag zijn, kunnen eukaryotische cellen terugvallen op anaërobe cellulaire ademhaling - met name een proces dat fermentatie wordt genoemd en dat de producten van glycolyse gebruikt om een ​​beetje meer energie te produceren en een verbinding met de naam melkzuur achterlaat. Menselijke spiercellen doen dit wanneer de vraag naar energie uit spieren groter is dan de snelheid waarmee zuurstof wordt opgenomen. Wanneer voldoende niveaus van zuurstof aanwezig zijn, profiteren mensen en andere eukaryote organismen van de grotere hoeveelheid energie die ze kunnen krijgen door het gebruik van de producten. van glycolyse om aërobe ademhaling in de mitochondriën te voltooien.

Amitochondere eukaryoten

Eukaryoten die zuurstof gebruiken om hun energieproductie te optimaliseren, zouden niet kunnen overleven als hun mitochondriën werden weggenomen. Maar er zijn eukaryoten die geen mitochondriën hebben, amitochondriate eukaryoten genoemd. Omdat ze geen mitochondria hebben om aërobe ademhaling te voltooien, zijn alle amitochondere eukaryoten anaeroob. Intestinale parasiet Giardia lamblia, bijvoorbeeld, is anaëroob en heeft geen mitochondriën. Enkele andere amitochondriaten zijn Glugea plecoglossi, Trichomonas tenax, Cryptosporidium parvum en Entamoeba histolytica. Er is een vraag over de oorsprong van deze organismen: hebben ze de mitochondriën verloren 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.