Teoria pochodzenia mitochondriów i plastydów


Teoria ta została zaproponowana przez Lynn Margulis (w roku 1970 w książce „The Origin of the Eucariotic CelI”). Jest powszechnie uznawana i świadczy o ogromnej roli bakterii w ewolucji świata ożywionego. Endosymbioza ma miejsce wtedy, kiedy jeden organizm żyje stale w innym z mutualistyczną korzyścią obydwu, co doprowadza do tego, że obydwa organizmy stają się jednym funkcjonalnym organizmem. Stanowi ona jeden z głównych mechanizmów ewolucji i różnicowania roślin i glonów. Plastyd, który wywodzi się z włączenia przez komórkę eukariotyczną do swojego protoplastu organizmu prokariotycznego, który wykazuje pokrewieństwo z sinicami doprowadziły do powstania trzech gromad glonów. Następnie z gromady zielenic wyewoluowały rośliny lądowe. Mitochondrium, które wywodzi się z włączenia przez komórkę eukariotyczną organizmu prokariotycznego wykazującego pokrewieństwo z bakteriami purpurowymi. Mitochondria i plastydy mają wiele wspólnego z bakteryjnymi przodkami. Charakteryzuje je znaczna niezależność. Nie powstają w komórkach de novo, a jedynie przez podział już istniejących organelli. Mają własną maszynerię translacji i własny zdolny do replikacji DNA. Faktem, który popiera teorię endosymbiozy jest, bez wątpliwości, posiadanie przez mitochondria i chloroplasty własnych genomów - nagich kolistych cząsteczek DNA (a więc takich samych jak u bakterii). Poza tym analiza sekwencji genomów wskazuje szereg cech charakterystycznych dla genomów bakteryjnych. Obecne w organellach rybosomy mają podobieństwo do analogicznych struktur bakteryjnych, nie do rybosomów komórek eukariotycznych. Błony otaczające te organelle także są podobne do tych bakteryjnych.

Cytoszkielet

Cytoplazma komórek eukariotycznych: roślin, grzybów i zwierząt posiada trójwymiarową sieć włókien białkowych, które łączą organelle komórkowe w niej zawieszone między sobą, a także z błoną komórkową znajdującą się na obrzeżu komórki. Wyróżnia się trzy rodzaje włókien cytoszkieletu. Są to mikrotubule, mikrofilamenty i filamenty pośrednie.


Mikrotubule


Mikrotubule są to spiralne białka zbudowane z cząsteczek tubuliny. Ich funkcją jest nadawanie kształtu komórkom, zwłaszcza zwierzęcym, które nie mają sztywnej ściany komórkowej. Poza tym utrzymują organelle w odpowiednim położeniu w komórce. Są budulcem wici i rzęsek i pozwalają na ich ruch. Mikrotubule umożliwiają transport w komórce, budują także wrzeciono podziałowe, którego nici przyłączają się do chromosomów i odciągają chromatydy do przeciwległych biegunów nowo powstających komórek potomnych w procesach podziałów (mitozy i mejozy).

Mikrofilamenty


Mikrofilamenty są to cienkie włókna zbudowane z białka aktyny. Odpowiadają za ruch cytoplazmy, nadają kształt komórce i zapewniają jej ruch pełzakowaty dzięki tzw. pseudopodiom, czyli nibynóżkom. Biorą również udział w endocytozie. Są zbudowane z połączonych ze sobą łańcuchów aktyny (białko biorące udział w skurczy mięśni). Występują tuż pod błoną komórkową. Każdy mikrofilament jest złożony z wielu cząsteczek aktyny tworzących strukturę helikalną. Filamenty aktynowe są wykorzystywane w komórce do ruchów związanych ze zmianą kształtu powierzchni. W komórkach mięśni ich funkcja wiąże się ściśle z innym białkiem – miozyną. Tworzy z nim kompleksy budując struktury kurczliwe. Mikrofilamenty mają średnicę 5-9 nm. Są elastyczne i krótsze od mikrotubul. Pełnią istotną rolę w budowie mikrokosmków, kory komórki, filopodiów i miofibryl.


Filamenty pośrednie
Są to struktury wzmacniające mechanicznie tkankę nabłonkową. Przebiegają one przez obszar cytoplazmy od jednego połączenia międzykomórkowego do drugiego. Przenoszą one siły mechaniczne działające w komórce i zapewniają jej wytrzymałość na rozciąganie. Filamenty pośrednie można podzielić na filamenty cytoplazmatyczne i jądrowe. Filamenty cytoplazmatyczne to filamenty keratynowe (w tkance nabłonkowej), filamenty wimentynowe i wiwentynopodobne ( w tkance łącznej, mięśniowej i nerwowej) oraz neurofilamenty (komórki nerwowe). Do filamentów jądrowych zalicza się laminy jądrowe. Jeden filament pośredni zbudowany jest z 7-8 kompleksów zwanych protofilamentami.

Peroksysomy są to pęcherzykowate struktury otoczone pojedynczą błoną komórkową, inaczej nazywane mikrociałkami, posiadające enzymy oksydacyjne takie jak katalaza, peroksydaza. Dzięki ich zawartości mogą utleniać różne rodzaje substancji, m.in. reaktywne formy tlenu, czyli tzw. wolne rodniki. Peroksysomy przyczyniają się do zwolnienia procesów starzenia komórek. Biorą one udział w przemianach nadtlenku wodoru (H2O2 – tzw. woda utleniona). W komórkach wątroby i nerek peroksysomy zapewniają detoksykację takich związków jak etanol, metanol i formol. Powstają one poprzez odrywanie pęcherzyków od siateczki śródplazmatycznej.