Zawartość
Około 1,5 miliarda lat temu prymitywne bakterie zamieszkały w większych komórkach, co zaowocowało intymną relacją, która ukształtowałaby ewolucję bardziej złożonych, wielokomórkowych istot. Większa komórka była eukariotyczna, co oznacza, że zawierała organelle - struktury otoczone błonami, ale prokariotyczna komórka bakteryjna nie miała takiego układu. Większe komórki bały się tlenu, trucizny dla ich istnienia, ale mniejsze komórki wykorzystywały tlen do wytwarzania energii w postaci cząsteczki trifosforanu adenozyny lub ATP. Komórka eukariotyczna otoczyła bakterie w sposób drapieżny, ale w jakiś sposób drapieżnik nie strawił ofiary. Drapieżnik i ofiara stały się od siebie zależne. Była biolog z Uniwersytetu Bostońskiego, Lynn Margulis, cytowała ten endosymbiotyczny scenariusz w swojej teorii pochodzenia mitochondriów, fabryk energetycznych komórek i przyczyny ich licznych podobieństw do komórek bakteryjnych.
Rozmiar i kształt
Na podstawie samego wyglądu naukowcy mogą narysować związek między mitochondriami a bakteriami. Mitochondria mają pulchne, podobne do żelków kształty, podobne do bakterii pręcików w kształcie pręta. Średnia długość Bacillus wynosi od 1 do 10 mikronów, a mitochondria komórek roślinnych i zwierzęcych mierzą w tym samym zakresie. Te powierzchowne obserwacje stanowią jedną linię dowodów potwierdzających teorię, że prymitywne komórki eukariotyczne pochłonęły komórki bakteryjne, tworząc wzajemnie korzystne relacje.
Metoda podziału
Bakterie rozmnażają się w procesie zwanym rozszczepieniem; gdy bakteria osiągnie ustalony rozmiar, chwyta się w środku, tworząc dwa organizmy. W komórkach eukariotycznych mitochondria replikują się w podobny sposób. Centrum dowodzenia komórki lub jądro komórkowe sygnalizuje komórce wytwarzanie organelli, zwykle przed zdarzeniem podziału komórki; jednak tylko mitochondria - i chloroplasty roślin - powielają się. Podczas gdy inne organelle mogą być wytwarzane z substancji w komórce, mitochondria i chloroplasty muszą się dzielić, aby zwiększyć ich liczbę. Kiedy zapasy energii w postaci ATP wyczerpią się, mitochondria dzielą się, aby wytworzyć więcej mitochondriów do produkcji energii.
Membrana
Mitochondria posiadają błony wewnętrzne i zewnętrzne, przy czym błona wewnętrzna składa się z fałd zwanych cristae. Błonowe komórki bakteryjne mają fałdy zwane mezosomami, które przypominają kryształy. Produkcja energii odbywa się przy tych fałdach. Wewnętrzna błona mitochondrialna zawiera te same rodzaje białek i substancji tłuszczowych, co bakteryjna błona plazmatyczna. Zewnętrzna błona mitochondrialna i ściana komórkowa bakterii również zawierają podobne struktury.Substancje przepływają raczej swobodnie do i z zewnętrznych błon mitochondriów i zewnętrznych ścian komórkowych bakterii; jednak zarówno mitochondrialne błony wewnętrzne, jak i błony plazmatyczne bakterii ograniczają przenikanie wielu substancji.
Rodzaj DNA
Zarówno komórki prokariotyczne, jak i eukariotyczne wykorzystują DNA do przenoszenia kodu do wytwarzania białek. Podczas gdy komórki eukariotyczne niosą dwuniciowy DNA w postaci skręconej drabiny zwanej helisą, komórki bakteryjne mają swoje DNA w okrągłych pętlach zwanych plazmidami. Mitochondria niosą także własne DNA, aby wytworzyć własne białka, niezależne od reszty komórki; podobnie jak bakterie, mitochondria również włączają swoje DNA do pętli. Średni mitochondrium zawiera od dwóch do 10 takich plazmidów. Struktury te zawierają informacje niezbędne do uruchomienia wszystkich procesów, w tym replikacji, w mitochondriach lub bakteriach.
Rybosomy i synteza białek
Białka pełnią wszystkie funkcje w komórkach, a wytwarzanie białek lub synteza białek stanowi jedną z głównych funkcji komórki. Cała synteza białek zachodzi wyłącznie w strukturach sferycznych zwanych rybosomami, które są rozproszone w komórce. Mitochondria niosą własne rybosomy, aby wytworzyć białka, których potrzebują. Analizy mikroskopowe i chemiczne wykazały, że struktura rybosomów mitochondrialnych wydaje się bardziej podobna do rybosomów bakteryjnych niż do rybosomów komórek eukariotycznych. Ponadto niektóre antybiotyki, choć nieszkodliwe dla komórek eukariotycznych, wpływają na syntezę białek zarówno w mitochondriach, jak i bakteriach, co wskazuje, że mechanizm syntezy białek w mitochondriach jest podobny do mechanizmu bakterii, a nie komórek eukariotycznych.