Relação entre Endosimbiose e Mitocôndria
Uma das principais características que distinguem os procariotas dos eucariotas é a presença de mitocôndrias. As células eucariotas contêm desde uma até vários milhares de mitocôndrias, dependendo do nível de consumo de energia da célula. Cada mitocôndria mede entre 1 a 10 µm de comprimento e existe na célula como uma organela que pode ser ovóide a vermes em forma de minhoca a intrincadamente ramificada. As mitocôndrias surgem da divisão das mitocôndrias existentes. Elas podem fundir-se. Movem-se dentro da célula através de interacções com o citoesqueleto. No entanto, as mitocôndrias não conseguem sobreviver fora da célula. Como a quantidade de oxigênio aumentou na atmosfera bilhões de anos atrás e como os procariotas aeróbicos bem sucedidos evoluíram, evidências sugerem que uma célula ancestral com alguma compartimentação de membrana engolfou um procariotas aeróbicos vivos livres, especificamente um alfa-proteobactéria, dando assim à célula hospedeira a habilidade de usar oxigênio para liberar energia armazenada em nutrientes. As alfa-proteobactérias são um grande grupo de bactérias que inclui espécies simbióticas com plantas, organismos patogénicos que podem infectar seres humanos através de carraças e muitas espécies de vida livre que utilizam a luz para obter energia. Várias linhas de evidência apoiam a derivação de mitocôndrias a partir deste evento endosimbiótico. A maioria das mitocôndrias tem a forma de alfa-proteobactérias e estão rodeadas por duas membranas, o que resultaria quando um organismo ligado a uma membrana engendra outro em um vacúolo. A membrana interna mitocondrial envolve infoldings substanciais chamados cristae que se assemelham à superfície externa texturizada das alfa-proteobactérias. A matriz e a membrana interna são ricas em enzimas necessárias para a respiração aeróbica.
Mitocôndrias dividem-se independentemente por um processo que se assemelha à fissão binária em procariotas. Especificamente, as mitocôndrias não são formadas de novo pela célula eucariótica; elas se reproduzem dentro da célula e são distribuídas entre duas células quando as células se dividem. Portanto, embora estas organelas sejam altamente integradas na célula eucariótica, elas ainda se reproduzem como se fossem organismos independentes dentro da célula. Entretanto, sua reprodução é sincronizada com a atividade e divisão da célula. As mitocôndrias têm seu próprio cromossomo circular de DNA que é estabilizado por ligações à membrana interna e carrega genes similares aos genes expressos pelas alfa-proteobactérias. As mitocôndrias também têm ribossomos especiais e RNAs de transferência que se assemelham a estes componentes em procariotas. Estas características suportam que as mitocôndrias já foram procariotas de vida livre.