תוֹכֶן
הביולוגים מחלקים את כל החיים על כדור הארץ לשלושה תחומים: חיידקים, ארכאאה ואוקריה. שניהם חיידקים וארכיאה מורכבים מתאים בודדים שאין להם גרעין ואין להם אברונים פנימיים הקשורים לקרום. אוקיוריה הם כל האורגניזמים שתאיהם מכילים גרעין ואברונים פנימיים אחרים הקשורים לקרום. אאוקריוטות ידועות גם בזכות קיומן של אברון מיוחד המתייחס למיטוכונדריה. מיטוכונדריה הן תכונה כה נפוצה של רוב האוקריוטות, עד כי אנשים רבים מתעלמים מאותם מעט אאוקריוטים חסרי מיטוכונדריה.
מהם אוקריוטות?
תא אאוקריוטי יחיד מורכב מציטופלזמה מימית ג'ל, בה ממברנה גרעינית כדורית מחזיקה את ה- DNA, ותאים הקשורים לקרום מפרידים בין אזורי עבודה אחרים בתא. כמעט כל האיקריוטים מכילים אברון הנקרא המיטוכונדריון. מיטוכונדריה מכילות DNA משלהם ומשתמשות במכונות לסינתזת חלבון משלהן - בלתי תלויות לחלוטין במכונות של שאר התא. הדעה המקובלת היא שחיידק פלש לארכאי לפני מאות רבות של מיליוני שנים. הקשר התפתח לסימביוטי. החיידקים ידועים כיום כמיטוכונדריה, והשילוב התפתח לרוב האורגניזמים האוקריוטים הידועים.
תפקוד המיטוכונדריה
מיטוכונדריה הם האתרים העיקריים לייצור אנרגיה ברוב התאים האוקריוטים. הם חיוניים לתהליך שנקרא נשימה אירובית. נשימה תאית היא תהליך בו התאים מפוצלים מולקולות אורגניות ומאחסנים את האנרגיה שהם מפיקים במולקולות הנקראות אדנוזין טריפוספט, או ATP. ניתן לעשות זאת ללא חמצן, ובמקרה זה נקרא הנשימה אנאירובית. אך אם קיים חמצן, מרבית התאים האוקריוטים וכמה תאים פרוקריוטים יכולים לייצר מולקולות ATP רבות יותר תוך כדי התהליך של הנשימה אירובית. באוקריוטות, תהליך זה מתרחש בתוך המיטוכונדריה. בפרוקריוטים אירוביים, תהליך זה מתרחש בקרום התא.
אנרגיה מגלוקוזה
תאים אוקריוטיים רבים מקבלים את עיקר האנרגיה שלהם מגלוקוז. השלב הראשון הוא לפצל גלוקוזה בשני חלקים שווים. שלב זה נקרא גליקוליזה. גליקוליזה מתרחשת בציטופלסמה והיא מייצרת מעט אנרגיה לתא. השלב הבא בייצור אנרגיה תלוי בסוג הספציפי של התא ובסביבה המיידית שבתא. אם רמות החמצן נמוכות, תאים אוקריוטיים יכולים ליפול חזרה על הנשימה תאית אנאירובית - ספציפית, תהליך שנקרא תסיסה, המשתמש במוצרי הגליקוליזה כדי לייצר קצת יותר אנרגיה ומשאיר תרכובת הנקראת חומצה לקטית. תאי שריר אנושיים עושים זאת כאשר הביקוש לאנרגיה משרירים עולה על קצב בו נלקח החמצן. כאשר קיימות רמות מספיק של חמצן, בני אדם ואורגניזמים אקולוגיים אחרים מנצלים את כמות האנרגיה הגדולה יותר שהם יכולים לקבל משימוש במוצרים. של גליקוליזה להשלמת הנשימה אירובית במיטוכונדריה.
אוקיוטות אמיטוכונדריות
אוקריוטים המשתמשים בחמצן כדי לייעל את ייצור האנרגיה שלהם לא יכלו לשרוד אם המיטוכונדריה שלהם נלקחו. אך ישנם אאוקריוטים שאין להם מיטוכונדריה, המכונים אאוקריוטים אמיטוכונדריאטים. מכיוון שאין להם מיטוכונדריה להשלמת הנשימה אירובית, כל האאוקריוטים האמיטירונדרים הם אנאירוביים. טפיל המעיים Giardia lamblia, למשל, הוא אנאירובי ואין בו מיטוכונדריה. כמה אמיטוכונדריטים אחרים הם Glugea plecoglossi, Trichomonas tenax, Cryptosporidium parvum ו- Entamoeba histolytica. יש שאלה כלשהי הנוגעת למקורם של אורגניזמים אלה: האם הם איבדו את המיטוכונדריה שהיו להם פעם, או שמא הם צאצאים של האוקריוטות המוקדמות ביותר מלפני המיזוג עם המיטוכונדריה? הוצע להבדיל קשרים פילוגנטיים בין אמיטוכונדריאטים ואוקריוטים אחרים, אולם אין כרגע הסבר מקובל.