Mitokondrier: hvad er de, egenskaber og funktioner

Mitokondrier er små organeller findes i vores celler og i praktisk taget alle eukaryote organismer.

Deres funktion er meget vigtig for organismen, da de er producenter af en slags brændstof, så metaboliske processer kan udføres inde i cellen.

Nedenfor ser vi mere dybtgående, hvad disse organeller er, hvad er deres dele, deres funktioner og hvilken hypotese der er rejst for at forklare, hvordan de stammer fra.

• Relateret artikel: "De vigtigste celledele og organeller: en oversigt"

Hvad er mitokondrier

Mitokondrier er en organeller til stede i det eukaryote celleinteriør, der har en meget vigtig funktion for livet, da de er ansvarlige for at give energi til cellen, så den kan udføre forskellige metaboliske processer. Dens form er cirkulær og strakt med flere lag og kamme inde, hvor de passer sammen. proteiner, der gør det muligt at udføre forskellige processer for at give denne energi i form af ATP (adenosin triphosphat).

Disse organeller kan forekomme i variabelt antal i cellemiljøet, og deres mængde er direkte relateret til celleens energibehov. Afhængigt af det væv, der danner cellen, kan det forventes mere eller mindre mitokondrier. For eksempel i leveren, hvor der er høj enzymaktivitet, har leverceller ofte flere af disse organeller.

Morfologi

Mitokondrionen er, som man kunne forvente, en meget lille struktur, der varierer i størrelse fra 0,5 til 1 um (mikrometer) i diameter og op til 8 μm i længden, med en strakt, halvkugleform som en fedt pølse.

Mængden af ​​mitokondrier inde i cellen er direkte relateret til dens energibehov. Jo mere energi der kræves, jo mere mitokondrier har cellen brug for. Sættet af mitokondrier kaldes det cellulære chondriome.

Mitokondrier er omgivet af to membraner med forskellige funktioner med hensyn til enzymatisk aktivitet, adskilt i tre rum: cytosol (eller cytoplasmatisk matrix), intermembranrum og mitokondrie matrix.

1. Ydermembran

Det er et ydre lipiddobbeltlag, permeabelt for ioner, metabolitter og mange polypeptider. Indeholder poredannende proteiner, kaldet poriner, der udgør en spændingsstyret anionkanal. Disse kanaler tillader passage af store molekyler på op til 5.000 dalton og en omtrentlig diameter på 20 Å (ångström)

Snarere udfører den ydre membran få enzymatiske eller transportfunktioner. Indeholder mellem 60% og 70% protein.

2. Indre membran

Den indre membran består af ca. 80% proteiner, og i modsætning til dets modstykke, den ydre, mangler den porer og er meget selektiv. Indeholder mange enzymkomplekser og transmembrantransportsystemer, som er involveret i translokation af molekyler, dvs. at flytte dem fra et sted til et andet.

3. Mitokondrie rygge

I de fleste eukaryote organismer fremstår mitokondrie-kamme som flad, vinkelret septa. Antallet af højderyg i mitokondrier antages at være en afspejling af deres cellulære aktivitet. Kamme repræsenterer en signifikant stigning i overfladeareal, så proteiner, der er nyttige til forskellige processer, kan kobles der finder sted inde i mitokondrierne.

De er forbundet til den indre membran på bestemte punkter, hvor transport af metabolitter mellem de forskellige rum i mitokondrier vil blive lettere. I denne del af mitokondrierne udføres funktioner relateret til oxidativ metabolisme, såsom åndedrætskæden eller oxidativ phosphorylering. Her vi kan fremhæve følgende biokemiske forbindelser:

• Elektrontransportkæden, der består af fire faste enzymkomplekser og to mobile elektrontransportører.
• Et enzymkompleks, hydrogenionkanalen og ATP-syntase, der katalyserer syntesen af ​​ATP (oxidativ phosphorylering).
• Transporterproteiner, der tillader passage af ioner og molekyler gennem det, blandt de mest bemærkelsesværdige har vi fedtsyrer, pyruvinsyre, ADP, ATP, O2 og vand; kan fremhæves:

4. Intermembranrum

Mellem begge membraner er der et rum, der indeholder en væske svarende til cytoplasmaet, med en høj koncentration af protoner på grund af pumpning af disse subatomære partikler af enzymkomplekserne i kæden åndedrætsorganer.

Inden for dette intramembranøse medium findes forskellige enzymer, der er involveret i overførslen af ​​ATP's højenergibinding, såsom adenylatkinase eller kreatinkinase. Derudover kan man finde carnitin, et stof, der er involveret i transporten af ​​fedtsyrer fra cytoplasmaet til det mitokondriale indre, hvor de oxideres.

5. Mitokondrie matrix

Den mitokondrie matrix, også kaldet mitosol, indeholder færre molekyler end cytosol, selvom der også findes ioner, metabolitter, der skal oxideres, cirkulært DNA svarende til bakterier og nogle ribosomer (mytribosomer), som udfører syntesen af ​​nogle mitokondrieproteiner og faktisk indeholder RNA mitokondrie.

Det har de samme organeller som fritlevende prokaryote organismer, som adskiller sig fra vores celler ved at mangle en kerne.

I denne matrix er der flere grundlæggende metaboliske veje for livet, såsom Krebs-cyklussen og beta-oxidation af fedtsyrer.

Fusion og fission

Mitokondrier har evnen til at opdele og smelte relativt let, og det er to handlinger, der konstant forekommer i celler. Dette indebærer blanding og opdeling af mitokondrie-DNA fra hver af disse organelle enheder..

I eukaryote celler er der ingen individuelle mitokondrier, men snarere et netværk forbundet med et variabelt antal mitokondrie-DNA. En af de mulige funktioner for dette fænomen er at dele syntetiserede produkter med forskellige dele af netværket, rette lokale defekter eller blot dele deres DNA.

Hvis to celler, der har forskellige mitokondrier, smelter sammen, vil netværket af mitokondrier, der kommer ud af foreningen, være homogent efter kun 8 timer. Da mitokondrier konstant sammenføjes og deles, er det vanskeligt at etablere det samlede antal af disse organeller i en celle af en bestemt væv, selvom det kan antages, at de væv, der arbejder mest eller kræver mest energi, vil have mange mitokondrier som følge af fissioner.

Mitokondriel deling medieres af proteiner, der ligner meget dynaminer, som er involveret i dannelsen af ​​vesikler. Det punkt, hvor disse organeller begynder at dele sig, er stærkt afhængig af deres interaktion med det endoplasmatiske retikulum. Retikulummembranerne omgiver mitokondrionen, indsnævrer den og deler den til sidst i to.

• Du kan være interesseret: "Hovedcelletyper i den menneskelige krop"

Funktioner

Mitokondriernes hovedfunktion er produktionen af ​​ATP, der er kendt som brændstof til cellulære processer. Alligevel, de udfører også en del af metabolismen af ​​fedtsyrer gennem beta-oxidation ud over at fungere som en butik for calcium.

Derudover har denne organelle i de senere år været relateret til apoptose, dette er celledød, ud over kræft og aldring af kroppen og forekomsten af ​​degenerative sygdomme såsom Parkinsons eller diabetes.

En af fordelene ved genetisk test, der tilbydes af mitokondrier, er deres DNA, som kommer direkte fra moderlinjen. Forskere inden for slægtsforskning og antropologi bruger dette DNA til at etablere slægtstræer. Dette DNA er ikke genstand for genetisk rekombination på grund af seksuel reproduktion.

1. ATP-syntese

Det er i mitokondrierne, at det meste af ATP produceres til ikke-fotosyntetiske eukaryote celler.

De metaboliserer acetyl-coenzym Aved hjælp af en enzymatisk cyklus af citronsyre og frembringelse af kuldioxid (CO2) og NADH. NADH opgiver elektroner til en elektrontransportkæde i den indre mitokondriemembran. Disse elektroner bevæger sig, indtil de når et iltmolekyle (O2) og producerer et vandmolekyle (H2O).

Denne transport af elektroner er koblet til protoner, der kommer fra matricen og når det intermembrane rum. Det er protongradienten, der gør det muligt at syntetisere ATP takket være et stofs virkning kaldet ATP syntase, vedhæftning af et phosphat til ADP og anvendelse af ilt som den endelige elektronacceptor (phosphorylering oxidativ).

Elektrontransportkæden er kendt som luftvejskædenindeholder 40 proteiner.

2. Lipidmetabolisme

En god mængde lipider til stede i celler er takket være mitokondrie-aktivitet. Lysophosphatidsyre produceres i mitokondrierne, hvorfra triacylglyceroler syntetiseres.

Phosphatidsyre og phosphatidylglycerol syntetiseres også, hvilket er nødvendigt til fremstilling af cardiolipin og phosphatidylethanolamin.

Oprindelsen af ​​mitokondrier: Celler inden for celler?

I 1980 genvandt Lynn Margulis, en af ​​de vigtigste kvinder inden for videnskaben, en gammel teori om oprindelsen af ​​denne organel og omformulerede den til en endosymbiotisk teori. Ifølge sin version, mere opdateret og baseret på videnskabelig dokumentation, for omkring 1.500 millioner år siden, en prokaryot celle, det vil sige uden en kerne, var i stand til at opnå energi fra organiske næringsstoffer ved hjælp af molekylært ilt som en oxidant.

Under processen smeltede den med en anden prokaryot celle, eller med hvad der kan have været de første eukaryote celler, der blev phagocytoseret uden at blive fordøjet. Dette fænomen er baseret på virkeligheden, da bakterier er set opslugt andre, men uden at afslutte deres liv. Den absorberede celle etablerede et symbiotisk forhold til værten og forsynede den med energi i form af ATP., og værten sørgede for et stabilt og næringsrige miljø. Denne store gensidige fordel blev konsolideret og blev til sidst en del af den, og dette ville være mitokondriernes oprindelse.

Denne hypotese er ret logisk, hvis der tages højde for de morfologiske ligheder mellem bakterier, fritlevende prokaryote organismer og mitokondrier. For eksempel er begge aflange i form, har lignende lag, og vigtigst af alt er deres DNA cirkulært. Derudover er mitokondrie-DNA meget forskelligt fra cellekernen, hvilket giver indtryk af, at det er to forskellige organismer.

Bibliografiske referencer:

• Friedman, J. R., Nunnari, J.. (2014). Mitokondrie form og funktioner. Natur. 505: 335-343.
• Kiefel, B. R., Gilson, P. R., bøg P. L. (2006). Cellebiologi af mitokondrie dynamik. International gennemgang af cytologi. 254: 151-213.
• MacAskill, A. F., Kittler, J. T. (2010). Kontrol af mitokondrie transport og lokalisering i neuroner. Tendenser inden for cellebiologi. 20: 102-112