მიტოქონდრია: რა არის ისინი, მახასიათებლები და ფუნქციები

მიტოქონდრია მცირე ზომის ორგანელებია გვხვდება ჩვენს უჯრედებში და პრაქტიკულად ყველა ეუკარიოტულ ორგანიზმში.

მათი ფუნქცია ძალზე მნიშვნელოვანია ორგანიზმის სიცოცხლისთვის, ვინაიდან ისინი წარმოადგენენ ერთგვარი საწვავის წარმოქმნას, რათა უჯრედში მეტაბოლური პროცესები განხორციელდეს.

ქვემოთ უფრო სიღრმისეულად დაინახავთ, რა არის ეს ორგანოელები, რა არის მათი ნაწილები, მათი ფუნქციები და რა ჰიპოთეზა იქნა წამოჭრილი იმის ასახსნელად, თუ როგორ წარმოიშვა ისინი.

• დაკავშირებული სტატია: "უჯრედის ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილები და ორგანელები: მიმოხილვა"

რა არის მიტოქონდრია

მიტოქონდრია არის ა ეუკარიოტული უჯრედის ინტერიერში არსებული ორგანულები, რომლებსაც სიცოცხლისთვის ძალიან მნიშვნელოვანი ფუნქცია აქვთ, ვინაიდან ისინი პასუხისმგებელნი არიან უჯრედის ენერგიის მიწოდებაზე, რაც მას საშუალებას აძლევს განახორციელოს სხვადასხვა მეტაბოლური პროცესები. მისი ფორმა არის წრიული და დაჭიმული, შიგნით აქვს რამდენიმე ფენა და ქედები, სადაც ისინი ერთმანეთთან ჯდება. ცილები, რომლებიც საშუალებას იძლევა სხვადასხვა პროცესები ჩატარდეს ამ ენერგიის მისაღებად, ATP (ადენოზინის) სახით ტრიფოსფატი).

ეს ორგანოელები შეიძლება უჯრედის გარემოში ცვალებადი რაოდენობით აღმოჩნდნენ და მათი რაოდენობა პირდაპირ კავშირშია უჯრედის ენერგეტიკულ საჭიროებებთან. სწორედ ამიტომ, უჯრედისგან შემდგარი ქსოვილის მიხედვით, მეტნაკლებად მიტოქონდრიების მოლოდინი შეიძლება. მაგალითად, ღვიძლში, სადაც ფერმენტების მაღალი აქტივობაა, ხშირად ღვიძლის უჯრედებს აქვთ რამდენიმე ამ ორგანელა.

Მორფოლოგია

მიტოქონდრიონი, როგორც თქვენ შეიძლება ველით, ძალიან მცირე სტრუქტურაა, ზომით 0,5-დან 1 მკმ-მდე (მიკრომეტრი) დიამეტრით და 8 მკმ სიგრძით, რომელსაც აქვს დაჭიმული, ნახევარსფეროს ფორმა, ცხიმიანი ძეხვი.

უჯრედის შიგნით მიტოქონდრიების რაოდენობა პირდაპირ კავშირშია მის ენერგეტიკულ საჭიროებებთან. რაც უფრო მეტი ენერგიაა საჭირო, მით უფრო მეტი მიტოქონდრია დასჭირდება უჯრედს. მიტოქონდრიების წყობას უჯრედული ქონდრიომა ეწოდება.

მიტოქონდრიებს გარშემორტყმულია ფერმენტული აქტივობის მხრივ განსხვავებული ფუნქციის ორი გარსი სამი სივრცე: ციტოზოლი (ან ციტოპლაზმური მატრიცა), ინტერმემბრანული სივრცე და მიტოქონდრიული მატრიცა.

1. გარე მემბრანა

ეს არის გარე ლიპიდური შრე, გაჟღენთილი იონების, მეტაბოლიტებისა და მრავალი პოლიპეპტიდებისათვის. შეიცავს პორების წარმოქმნის ცილებს, რომლებსაც უწოდებენ პორინებს, რომლებიც ქმნიან ძაბვისგან დახურულ ანიონის არხს. ეს არხები საშუალებას იძლევა გადავიდეს დიდი მოლეკულები 5000 დალტონამდე და სავარაუდო დიამეტრი 20 Å (öngström)

უფრო მეტიც, გარეთა მემბრანა ასრულებს რამდენიმე ფერმენტულ ან სატრანსპორტო ფუნქციას. შეიცავს 60% და 70% ცილებს.

2. შიდა გარსი

შიდა მემბრანა შედგება დაახლოებით 80% ცილებისგან და განსხვავებით მისი კოლეგისგან, გარეთაგან, მას არ გააჩნია ფორები და ძალზე შერჩევითია. შეიცავს ბევრ ფერმენტულ კომპლექსს და ტრანსმემბრანულ სატრანსპორტო სისტემას, რომლებიც მონაწილეობენ მოლეკულების გადაადგილებაში, ანუ მათი გადაადგილებით ერთი ადგილიდან მეორეზე.

3. მიტოქონდრიული ქედები

ეუკარიოტული ორგანიზმების უმეტესობაში, მიტოქონდრიული ქედები ჩნდება გაბრტყელებული, პერპენდიკულარული ძგიდის სახით. მიტოქონდრიებში ქედების რაოდენობა ითვლება მათი უჯრედული აქტივობის ანარეკლი. ქედები წარმოადგენს ზედაპირის მნიშვნელოვან ზრდას ისე, რომ სხვადასხვა პროცესებისთვის სასარგებლო ცილები შეიძლება დაწყვილდეს რომ ხდება მიტოქონდრიების შიგნით.

ისინი დაკავშირებულია შიდა მემბრასთან სპეციფიკურ წერტილებში, რომელშიც გამარტივდება მეტაბოლიტების ტრანსპორტირება მიტოქონდრიის სხვადასხვა განყოფილებას შორის. მიტოქონდრიის ამ ნაწილში ხორციელდება ჟანგვით მეტაბოლიზმთან დაკავშირებული ფუნქციები, როგორიცაა სუნთქვის ჯაჭვი ან ჟანგვითი ფოსფორილაცია. Აქ შეგვიძლია გამოვყოთ შემდეგი ბიოქიმიური ნაერთები:

• ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვი, რომელიც შედგება ოთხი ფიქსირებული ფერმენტის კომპლექსისა და ორი მობილური ელექტრონული ტრანსპორტიორისგან.
• ფერმენტების კომპლექსი, წყალბადის იონის არხი და ATP სინტაზა, რომელიც ახდენს ATP- ს სინთეზს (ჟანგვითი ფოსფორილაცია).
• ტრანსპორტირების ცილები, რომლებიც იონებისა და მოლეკულების გავლის საშუალებას იძლევა მასში, მათ შორის ყველაზე გამორჩეულია ცხიმოვანი მჟავები, პიროვიკის მჟავა, ADP, ATP, O2 და წყალი; შეიძლება ხაზი გავუსვა:

4. ინტერმემბრანული სივრცე

ორივე გარსს შორის არის სივრცე, რომელიც შეიცავს ციტოპლაზმის მსგავსი სითხის, მაღალი კონცენტრაციით პროტონის, ჯაჭვის ფერმენტული კომპლექსების მიერ ამ სუბატომიური ნაწილაკების ტუმბოს გამო რესპირატორული

ამ intramembranous საშუალო განლაგებულია სხვადასხვა ფერმენტები, რომლებიც მონაწილეობენ ATP- ის მაღალენერგეტიკული ბმის გადაცემაში, მაგალითად, ადენილატ – კინაზა ან კრეატინ – კინაზა. გარდა ამისა, გვხვდება კარნიტინი, ნივთიერება, რომელიც მონაწილეობს ცხიმოვანი მჟავების ციტოპლაზმიდან მიტოქონდრიულ ინტერიერში ტრანსპორტირებაში, სადაც ისინი დაჟანგდება.

5. მიტოქონდრიული მატრიცა

მიტოქონდრიული მატრიცა, ასევე მოუწოდა მიტოზოლი, შეიცავს უფრო ნაკლებ მოლეკულებს, ვიდრე ციტოზოლი, თუმცა მასში ასევე შეგიძლიათ იონების, დაჟანგვის მეტაბოლიტების, ცირკულარული დნმ მსგავსი ბაქტერიებისა და ზოგიერთი რიბოსომები (მიტრიბოსომები), რომლებიც ახორციელებენ ზოგიერთი მიტოქონდრიული ცილების სინთეზს და რეალურად შეიცავს RNA- ს მიტოქონდრიული.

მას აქვს იგივე ორგანოელები, როგორც თავისუფალ პროკარიოტულ ორგანიზმებს, რომლებიც განსხვავდება ჩვენი უჯრედებისგან ბირთვის ნაკლებობით.

ამ მატრიქსში არსებობს ცხოვრების მრავალი ფუნდამენტური მეტაბოლური გზა, როგორიცაა კრებსის ციკლი და ცხიმოვანი მჟავების ბეტა-დაჟანგვა.

შერწყმა და განხეთქილება

მიტოქონდრიებს აქვთ შედარებით ადვილად გაყოფის და შერწყმის უნარი და ეს არის ორი მოქმედება, რომლებიც მუდმივად ხდება უჯრედებში. ეს გულისხმობს თითოეული ამ ორგანოს ერთეულის მიტოქონდრიული დნმ-ის შერევას და გაყოფას..

ეუკარიოტულ უჯრედებში არ არსებობს ინდივიდუალური მიტოქონდრია, არამედ ქსელი, რომელიც უკავშირდება მიტოქონდრიული დნმ-ის ცვალებად რაოდენობას. ამ ფენომენის ერთ-ერთი შესაძლო ფუნქციაა ქსელის სხვადასხვა ნაწილის მიერ სინთეზირებული პროდუქტების გაზიარება, ადგილობრივი დეფექტების გამოსწორება ან, უბრალოდ, მათი დნმ-ის გაზიარება.

თუ ორი უჯრედი, რომლებსაც განსხვავებული მიტოქონდრია აქვთ, გაერთიანდნენ, მიტოქონდრიების ქსელი, რომელიც კავშირიდან გამოვა, ერთგვაროვანი იქნება მხოლოდ 8 საათის შემდეგ. იმის გამო, რომ მიტოქონდრია მუდმივად უერთდება და იყოფს, ძნელია დადგინდეს ამ ორგანოს მთლიანი რაოდენობა უჯრედში. გარკვეული ქსოვილი, თუმცა შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ იმ ქსოვილებს, რომლებიც ყველაზე მეტად მუშაობენ ან ყველაზე მეტ ენერგიას საჭიროებენ, მრავალი მიტოქონდრია ექნებათ ფიცრები.

მიტოქონდრიულ დაყოფას შუამავლობენ ცილები, ძალიან ჰგავს დინამინებს, რომლებიც მონაწილეობენ ვეზიკულების წარმოქმნაში. წერტილი, რომელზეც ამ ორგანელეთა გაყოფა იწყება, მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული მათ ურთიერთქმედებაზე ენდოპლაზმურ ბადეზე. ბადეების გარსი გარს აკრავს მიტოქონდრიონს, ახშობს მას და საბოლოოდ ორად იყოფა.

• შეიძლება დაგაინტერესოთ: "ადამიანის სხეულის ძირითადი უჯრედების ტიპები"

მახასიათებლები

მიტოქონდრიის ძირითადი ფუნქციაა ATP- ის წარმოება, რომელიც ცნობილია როგორც უჯრედული პროცესების საწვავი. ამის მიუხედავად, ისინი ასევე ახორციელებენ ცხიმოვანი მჟავების მეტაბოლიზმის ნაწილს ბეტა-დაჟანგვის გზით, გარდა ამისა, მოქმედებენ როგორც კალციუმის მარაგი.

გარდა ამისა, ბოლო წლებში ჩატარებული გამოკვლევების დროს, ეს ორგანოლელი უკავშირდება აპოპტოზს, ეს არის უჯრედების სიკვდილი, გარდა ამისა, სხეულის კიბო და დაბერება და ისეთი დეგენერაციული დაავადებების გამოჩენა, როგორიცაა პარკინსონი ან დიაბეტი

მიტოქონდრიების მიერ შემოთავაზებული გენეტიკური ტესტირების ერთ-ერთი უპირატესობაა მათი დნმ, რომელიც მოდის დედის ხაზიდან. გენეალოგიისა და ანთროპოლოგიის მკვლევარები იყენებენ ამ დნმ-ს ოჯახის ხეების დასადგენად. ეს დნმ არ ექვემდებარება გენეტიკურ რეკომბინაციას სექსუალური გამრავლების გამო.

1. ATP სინთეზი

სწორედ მიტოქონდრიაში ხდება ATP– ის უმეტესი ნაწილის წარმოება არაფოთოსინთეზული ეუკარიოტული უჯრედებისათვის.

ისინი მეტაბოლიზდება აცეტილ-კოფერმენტ A- ზელიმონმჟავას ფერმენტული ციკლის საშუალებით და ნახშირორჟანგის (CO2) და NADH წარმოქმნით. NADH ელექტრონებს უთმობს ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვს შიდა მიტოქონდრიულ მემბრანაში. ეს ელექტრონები მოგზაურობენ მანამ, სანამ არ მიაღწევენ ჟანგბადის მოლეკულას (O2) და წარმოქმნიან წყლის მოლეკულას (H2O).

ელექტრონების ეს ტრანსპორტი შეერთებულია პროტონებთან, მოდის მატრიციდან და მიაღწევს ინტერმემბრანულ სივრცეს. ეს არის პროტონის გრადიენტი, რომელიც საშუალებას აძლევს ATP სინთეზირდეს ნივთიერების მოქმედების წყალობით, რომელსაც ATP ეწოდება სინტაზა, ფოსფატის მიმაგრება ADP- ზე და ჟანგბადის გამოყენება, როგორც ელექტრონის საბოლოო მიმღები (ფოსფორილაცია) ჟანგვითი).

ელექტრონების ტრანსპორტირების ჯაჭვი ცნობილია როგორც რესპირატორული ჯაჭვი, შეიცავს 40 ცილას.

2. ლიპიდების მეტაბოლიზმი

უჯრედებში არსებული დიდი რაოდენობით ლიპიდები მიტოქონდრიული აქტივობის წყალობით არის. ლიზოფოსფატიდების მჟავა წარმოიქმნება მიტოქონდრიებში, საიდანაც სინთეზირებულია ტრიაცილგლიცერინები.

ასევე სინთეზირდება ფოსფატიდმჟავა და ფოსფატიდილგლიცერილი, რომლებიც აუცილებელია კარდიოლიპინისა და ფოსფატიდილ ეთანოლამინის წარმოებისთვის.

მიტოქონდრიის წარმოშობა: უჯრედები უჯრედებში?

1980 წელს ლინ მარგულისმა, მეცნიერების ერთ-ერთმა ყველაზე მნიშვნელოვანმა ქალმა, აღადგინა ძველი თეორია ამ ორგანოს წარმოშობის შესახებ, შეცვალა იგი, როგორც ენდოსიმბიოტიკური თეორია. მისი ვერსიით, დაახლოებით განახლებულია და ემყარება სამეცნიერო მტკიცებულებებს, დაახლოებით 1500 მილიონი წლის წინ, პროკარიოტულ უჯრედს, ანუ ბირთვის გარეშე, შეძლო ენერგიის მიღება ორგანული საკვები ნივთიერებებიდან მოლეკულური ჟანგბადის გამოყენებით, როგორც ოქსიდანტი.

პროცესის განმავლობაში, იგი შერწყმულია სხვა პროკარიოტულ უჯრედთან, ან შესაძლოა ყოფილიყო პირველი ეუკარიოტული უჯრედები, რომლებიც ფაგოციტოზირდება მონელების გარეშე. ეს ფენომენი ემყარება რეალობას, ვინაიდან ჩანს, რომ ბაქტერიები სხვებს შთანთქავენ, მაგრამ მათი სიცოცხლის დასრულების გარეშე. აბსორბირებულმა უჯრედმა დაამყარა სიმბიოტიკური ურთიერთობა მასპინძელთან, აწვდის მას ენერგიას ATP– ს სახით.და მასპინძელმა უზრუნველყო სტაბილური და საკვები ნივთიერებებით მდიდარი გარემო. ეს დიდი სარგებლობა გაერთიანდა, საბოლოოდ გახდა მისი ნაწილი და ეს იქნებოდა წარმოშობა მიტოქონდრიებისა.

ეს ჰიპოთეზა საკმაოდ ლოგიკურია, თუ მხედველობაში მიიღება მორფოლოგიური მსგავსება ბაქტერიებს, თავისუფალ პროკარიოტულ ორგანიზმებსა და მიტოქონდრიებს შორის. მაგალითად, ორივე მოგრძო ფორმისაა, აქვს მსგავსი ფენები და რაც მთავარია, მათი დნმ წრიულია. გარდა ამისა, მიტოქონდრიული დნმ ძალიან განსხვავდება უჯრედის ბირთვისაგან, რაც ქმნის შთაბეჭდილებას, რომ ის ორი განსხვავებული ორგანიზმია.

ბიბლიოგრაფიული ცნობარი:

• ფრიდმანი, ჯ. რ., ნუნნარი, ჯ. (2014). მიტოქონდრიული ფორმა და ფუნქციები. Ბუნება. 505: 335-343.
• კიფელი, ბ. რ., გილსონი, პ. რ., წიფელი პ. ლ. (2006). მიტოქონდრიული დინამიკის უჯრედის ბიოლოგია. ციტოლოგიის საერთაშორისო მიმოხილვა. 254: 151-213.
• მაკასკილი, ა. ფ., კიტლერი, ჯ. თ. (2010). ნეირონებში მიტოქონდრიული ტრანსპორტისა და ლოკალიზაციის კონტროლი. ტენდენციები უჯრედის ბიოლოგიაში. 20: 102-112