Relația dintre endosimbioză și mitocondrii
Una dintre caracteristicile majore care diferențiază procariotele de eucariote este prezența mitocondriilor. Celulele eucariote conțin de la una până la câteva mii de mitocondrii, în funcție de nivelul de consum de energie al celulei. Fiecare mitocondrie măsoară între 1 și 10 µm în lungime și există în celulă ca un organit care poate fi ovoidală, în formă de vierme sau cu ramificații complicate. Mitocondriile apar din divizarea mitocondriilor existente. Acestea pot fuziona între ele. Ele se deplasează în interiorul celulei prin interacțiuni cu citoscheletul. Cu toate acestea, mitocondriile nu pot supraviețui în afara celulei. Pe măsură ce cantitatea de oxigen a crescut în atmosferă cu miliarde de ani în urmă și pe măsură ce au evoluat procariotele aerobe de succes, există dovezi care sugerează că o celulă ancestrală cu o anumită compartimentare a membranei a înghițit o procariotă aerobă cu viață liberă, în special o alfa-proteobacterie, conferind astfel celulei gazdă capacitatea de a utiliza oxigenul pentru a elibera energia stocată în nutrienți. Alfa-proteobacteriile sunt un grup mare de bacterii care include specii simbiotice cu plantele, organisme patogene care pot infecta oamenii prin intermediul căpușelor și multe specii cu viață liberă care folosesc lumina pentru energie. Mai multe linii de dovezi susțin derivarea mitocondriilor din acest eveniment endosimbiotic. Majoritatea mitocondriilor au forma unei alfa-proteobacterii și sunt înconjurate de două membrane, ceea ce ar rezulta atunci când un organism legat de membrană înghite un altul într-un vacuol. Membrana interioară mitocondrială implică pliuri substanțiale numite cristae care seamănă cu suprafața exterioară texturată a alfa-proteobacteriilor. Matricea și membrana internă sunt bogate în enzimele necesare pentru respirația aerobă.
Mitocondriile se divid independent printr-un proces care seamănă cu fisiunea binară la procariote. Mai exact, mitocondriile nu sunt formate de novo de către celula eucariotă; ele se reproduc în interiorul celulei și sunt distribuite între două celule atunci când celulele se divid. Prin urmare, deși aceste organite sunt foarte bine integrate în celula eucariotă, ele se reproduc totuși ca și cum ar fi organisme independente în interiorul celulei. Cu toate acestea, reproducerea lor este sincronizată cu activitatea și diviziunea celulei. Mitocondriile au propriul cromozom circular de ADN care este stabilizat prin atașamente la membrana internă și care poartă gene similare cu genele exprimate de alfa-proteobacterii. Mitocondriile au, de asemenea, ribozomi speciali și ARN de transfer care se aseamănă cu aceste componente din procariote. Toate aceste caracteristici susțin faptul că mitocondriile au fost cândva procariote cu viață liberă.
.