Mitokondriot: mitkä ovat ne, ominaisuudet ja toiminnot
Mitokondriot ovat pieniä organelleja löytyy soluistamme ja käytännöllisesti katsoen kaikkien eukaryoottisten organismien soluista.
Niiden toiminta on erittäin tärkeä organismin elämälle, koska ne tuottavat eräänlaista polttoainetta, jotta aineenvaihduntaprosessit voidaan suorittaa solun sisällä.
Alla näemme tarkemmin, mitä nämä organellit ovat, mitkä ovat niiden osat, niiden toiminnot ja mikä hypoteesi on esitetty selittämään, miten ne ovat syntyneet.
- Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Tärkeimmät soluosat ja organellit: yleiskatsaus"
Mitkä ovat mitokondrit
Mitokondriot ovat a eukaryoottisolun sisätiloissa olevat organellit, joilla on erittäin tärkeä tehtävä elämässä, koska ne ovat vastuussa energian tuottamisesta solulle, jotta se voi suorittaa erilaisia aineenvaihduntaprosesseja. Sen muoto on pyöreä ja venytetty, ja siinä on useita kerroksia ja harjanteita, joissa ne sopivat yhteen. proteiinit, jotka mahdollistavat erilaisten prosessien suorittamisen tämän energian saamiseksi ATP: n muodossa (adenosiini trifosfaatti).
Nämä organellit voivat esiintyä muuttuvassa määrässä soluympäristössä, ja niiden määrä liittyy suoraan solun energiantarpeeseen. Siksi solun muodostavasta kudoksesta riippuen voidaan odottaa enemmän tai vähemmän mitokondrioita. Esimerkiksi maksassa, jossa on korkea entsyymiaktiivisuus, maksasoluissa on usein useita näistä organelleista.
Morfologia
Mitokondrio on, kuten voit odottaa, hyvin pieni rakenne, jonka koko vaihtelee välillä 0,5-1 μm (mikrometriä) halkaisijaltaan ja enintään 8 μm, joilla on venytetty puolipallon muoto, kuten rasvaa makkaraa.
Mitokondrioiden määrä solun sisällä liittyy suoraan sen energiantarpeeseen. Mitä enemmän energiaa tarvitaan, sitä enemmän mitokondrioita solu tarvitsee. Mitokondrioiden joukkoa kutsutaan solukondriomiksi.
Mitokondrioita ympäröivät kaksi kalvoa, joilla on erilaiset toiminnot entsymaattisen aktiivisuuden suhteen, erotettuina kolme välilyöntiä: sytosoli (tai sytoplasmamatriisi), kalvojen välinen tila ja mitokondrioiden matriisi.
1. Ulkokalvo
Se on ulompi lipidikaksoiskerros, joka läpäisee ioneja, metaboliitteja ja monia polypeptidejä. Sisältää huokosia muodostavia proteiineja, joita kutsutaan huokosiksi, jotka muodostavat jänniteohjatun anionikanavan. Nämä kanavat mahdollistavat suurten molekyylien kulkemisen, jopa 5000 daltonia ja likimääräisen halkaisijan 20 Å (ångström)
Sen sijaan ulkokalvolla on vain vähän entsymaattisia tai kuljetusfunktioita. Sisältää 60-70% proteiinia.
2. Sisäkalvo
Sisäkalvo koostuu noin 80% proteiineista, ja toisin kuin vastaava, ulompi, siinä ei ole huokosia ja se on erittäin valikoiva. Sisältää monia entsyymikomplekseja ja kalvojen läpi kulkevia kuljetusjärjestelmiä, jotka osallistuvat molekyylien translokaatioon, eli siirtävät niitä paikasta toiseen.
3. Mitokondrioiden harjanteet
Useimmissa eukaryoottisissa organismeissa mitokondrioiden harjanteet esiintyvät litistyneinä, kohtisuorina väliseinäinä. Mitokondrioiden harjanteiden lukumäärän uskotaan heijastavan niiden soluaktiivisuutta. Harjanteet edustavat merkittävää pinta-alan kasvua, jotta eri prosesseille hyödylliset proteiinit voidaan kytkeä toisiinsa mitokondrioiden sisällä.
Ne on kytketty sisäkalvoon tietyissä kohdissa, jolloin metaboliittien kuljettaminen mitokondrioiden eri osastojen välillä helpottuu. Mitokondrioiden tässä osassa suoritetaan oksidatiiviseen metaboliaan liittyviä toimintoja, kuten hengitysketju tai oksidatiivinen fosforylaatio. Tässä voimme tuoda esiin seuraavat biokemialliset yhdisteet:
- Elektroninsiirtoketju, joka koostuu neljästä kiinteästä entsyymikompleksista ja kahdesta liikkuvasta elektronikuljettimesta.
- Entsyymikompleksi, vetyionikanava ja ATP-syntaasi, joka katalysoi ATP: n synteesiä (oksidatiivinen fosforylaatio).
- Kuljettajaproteiinit, jotka mahdollistavat ionien ja molekyylien kulkemisen sen läpi, ovat merkittävimpiä rasvahapot, pyruviinihappo, ADP, ATP, O2 ja vesi; voidaan korostaa:
4. Kalvojen välinen tila
Molempien kalvojen välissä on tila, joka sisältää sytoplasman kaltaista nestettä suurella pitoisuudella protoneista johtuen näiden subatomisten hiukkasten pumppaamisesta ketjun entsymaattisten kompleksien kautta hengitys.
Tämän intramembraanisen väliaineen sisällä erilaisia entsyymejä, jotka osallistuvat ATP: n korkean energian sidoksen siirtämiseen, kuten adenylaattikinaasi tai kreatiinikinaasi. Lisäksi löytyy karnitiinia, ainetta, joka osallistuu rasvahappojen kulkeutumiseen sytoplasmasta mitokondrioiden sisäosiin, missä ne hapetetaan.
5. Mitokondrioiden matriisi
Mitokondrioiden matriisi, jota kutsutaan myös mitosoliksi, sisältää vähemmän molekyylejä kuin sytosoli, vaikka siitä löytyy myös ioneja, hapetettavia metaboliitteja, bakteerien kaltaista pyöreää DNA: ta ja joitain ribosomit (mytribosomit), jotka suorittavat joidenkin mitokondrioiden proteiinien synteesin ja sisältävät itse asiassa RNA: ta mitokondrioita.
Sillä on samat organellit kuin vapaasti elävillä prokaryoottisilla organismeilla, jotka eroavat soluistamme ytimen puuttuessa.
Tässä matriisissa on useita keskeisiä aineenvaihduntareittejä elämälle, kuten Krebs-sykli ja rasvahappojen beeta-hapetus.
Fuusio ja fissio
Mitokondrioilla on kyky jakautua ja sulautua suhteellisen helposti, ja nämä ovat kahta toimintaa, joita esiintyy jatkuvasti soluissa. Tähän sisältyy näiden organelliyksiköiden mitokondrioiden DNA: n sekoittaminen ja jakaminen..
Eukaryoottisoluissa ei ole yksittäisiä mitokondrioita, vaan verkko, joka on kytketty vaihtelevaan määrään mitokondrioiden DNA: ta. Yksi tämän ilmiön mahdollisista toiminnoista on jakaa syntetisoituja tuotteita verkon eri osissa, korjata paikalliset viat tai yksinkertaisesti jakaa niiden DNA.
Jos kaksi erilaisten mitokondrioiden solua sulautuu, unionista syntyvä mitokondrioiden verkko on homogeeninen vain 8 tunnin kuluttua. Koska mitokondriot yhdistyvät ja jakautuvat jatkuvasti, näiden organellien kokonaismäärää on vaikea määrittää tietyissä kudoksissa, vaikka voidaan olettaa, että kudoksilla, jotka toimivat eniten tai tarvitsevat eniten energiaa, on monia mitokondrioita fissiot.
Mitokondrioiden jakautumista välittävät proteiinit, jotka ovat hyvin samanlaisia kuin dynamiinit, jotka osallistuvat rakkuloiden muodostumiseen. Piste, jossa nämä organellit alkavat jakautua, riippuu suuresti niiden vuorovaikutuksesta endoplasman verkkokalvon kanssa. Verkkokalvot ympäröivät mitokondriota, supistavat sen ja lopulta jakavat sen kahtia.
- Saatat olla kiinnostunut: "Tärkeimmät ihmiskehon solutyypit"
ominaisuudet
Mitokondrioiden päätehtävä on ATP: n tuotanto, joka tunnetaan soluprosessien polttoaineena. Tästä huolimatta, ne myös suorittavat osan rasvahappojen aineenvaihdunnasta beeta-hapetuksen lisäksi kalsiumin varastona.
Lisäksi viime vuosina tehdyssä tutkimuksessa tämä organelli on liittynyt apoptoosiin, tämä on solukuolema, syövän ja kehon ikääntymisen lisäksi rappeuttavien sairauksien, kuten Parkinsonin taudin tai diabetes.
Yksi mitokondrioiden eduista geenitestissä on heidän DNA: nsa, joka tulee suoraan äidin linjalta. Sukututkimuksen ja antropologian tutkijat käyttävät tätä DNA: ta sukupuiden luomiseen. Tätä DNA: ta ei alisteta geneettiselle rekombinaatiolle seksuaalisen lisääntymisen vuoksi.
1. ATP-synteesi
Mitokondrioissa suurin osa ATP: stä tuotetaan ei-fotosynteettisille eukaryoottisoluille.
Ne metabolisoivat asetyylikoentsyymi A: n, sitruunahapon entsymaattisen syklin avulla ja tuottamalla hiilidioksidia (CO2) ja NADH: ta. NADH luovuttaa elektroneja elektronin siirtoketjuun sisäisessä mitokondriokalvossa. Nämä elektronit kulkevat, kunnes ne saavuttavat happimolekyylin (O2) ja tuottavat vesimolekyylin (H2O).
Tämä elektronien kulku on kytketty protonien kuljetukseen, joka tulee matriisista ja saavuttaa kalvojen välisen tilan. Protonigradientti mahdollistaa ATP: n syntetisoinnin ATP-nimisen aineen toiminnan ansiosta syntaasi, fosfaatin kiinnittäminen ADP: hen ja hapen käyttö lopullisena elektroninakseptorina (fosforylaatio hapettava).
Elektronin siirtoketju tunnetaan hengitysketjunasisältää 40 proteiinia.
2. Rasva-aineenvaihdunta
Hyvä määrä soluissa olevia lipidejä johtuu mitokondrioiden aktiivisuudesta. Lysofosfatidihappoa tuotetaan mitokondrioissa, josta syntetisoidaan triasyyliglyseroleja.
Syntetisoidaan myös fosfatidihappoa ja fosfatidyyliglyserolia, jotka ovat välttämättömiä kardiolipiinin ja fosfatidyylietanoliamiinin tuottamiseksi.
Mitokondrioiden alkuperä: solut soluissa?
Vuonna 1980 Lynn Margulis, yksi tieteen tärkeimmistä naisista, toipui vanhan teorian tämän organellin alkuperästä muotoilemalla sen uudelleen endosymbiottiseksi teoriaksi. Päivitetyn ja tieteelliseen näyttöön perustuvan versionsa mukaan noin 1500 miljoonaa vuotta sitten prokaryoottisolu, toisin sanoen ilman ydintä, pystyi saamaan energiaa orgaanisista ravintoaineista käyttämällä molekyylihappea hapettimena.
Prosessin aikana se sulautui toiseen prokaryoottisoluun tai siihen, mikä on voinut olla ensimmäinen eukaryoottisolu, fagosytosoitumatta hajoamatta. Tämä ilmiö perustuu todellisuuteen, koska bakteerien on nähty nielevän muita mutta lopettamatta heidän elämäänsä. Imeytynyt solu loi symbioottisen suhteen isäntäänsä tarjoten sille energiaa ATP: n muodossa., ja isäntä tarjosi vakaan ja ravinnepitoisen ympäristön. Tämä suuri molemminpuolinen hyöty vakiintui ja siitä tuli lopulta osa sitä, ja tämä olisi mitokondrioiden alkuperä.
Tämä hypoteesi on varsin looginen, jos bakteerien, vapaasti elävien prokaryoottisten organismien ja mitokondrioiden morfologiset yhtäläisyydet otetaan huomioon. Esimerkiksi molemmat ovat muodoltaan pitkänomaisia, niillä on samanlaiset kerrokset, ja mikä tärkeintä, niiden DNA on pyöreä. Lisäksi mitokondrioiden DNA on hyvin erilainen kuin solun ytimessä, antaen vaikutelman, että se on kaksi erilaista organismia.
Bibliografiset viitteet:
- Friedman, J. R., Nunnari, J.. (2014). Mitokondrioiden muoto ja toiminnot. Luonto. 505: 335-343.
- Kiefel, B. R., Gilson, P. R., pyökki P. L. (2006). Mitokondrioiden dynamiikan solubiologia. Kansainvälinen katsaus sytologiaan. 254: 151-213.
- MacAskill, A. F., Kittler, J. T. (2010). Mitokondrioiden kuljetuksen ja paikallistumisen hallinta hermosoluissa. Solubiologian suuntaukset. 20: 102-112