Mitokondrier: hva er de, egenskaper og funksjoner

Mitokondrier er små organeller finnes i cellene våre og i de fra praktisk talt alle eukaryote organismer.

Deres funksjon er veldig viktig for organismenes liv, siden de er produsenter av et slags drivstoff slik at metabolske prosesser kan utføres inne i cellen.

Nedenfor ser vi mer i dybden hva disse organellene er, hva er deres deler, deres funksjoner og hvilken hypotese som er reist for å forklare hvordan de oppsto.

• Relatert artikkel: "De viktigste celledelene og organellene: en oversikt"

Hva er mitokondrier

Mitokondrier er en organeller som er tilstede i det eukaryote celleinteriøret som har en veldig viktig funksjon for livet, siden de er ansvarlige for å gi energi til cellen, slik at den kan utføre forskjellige metabolske prosesser. Formen er sirkulær og strukket, med flere lag og rygger inni, der de passer sammen. proteiner som gjør det mulig å utføre forskjellige prosesser for å gi denne energien, i form av ATP (adenosin trifosfat).

Disse organellene kan forekomme i variabelt antall i cellemiljøet, og deres mengde er direkte relatert til celleens energibehov. Avhengig av vevet som utgjør cellen, kan det derfor forventes mer eller mindre mitokondrier. For eksempel i leveren, der det er høy enzymaktivitet, har leverceller ofte flere av disse organellene.

Morfologi

Mitokondrionen er, som du kanskje forventer, en veldig liten struktur som varierer i størrelse fra 0,5 til 1 mikrometer (mikrometer) i diameter og opptil 8 mikrometer i lengde, med en strukket, halvkuleform, som en fett pølse.

Mengden mitokondrier inne i cellen er direkte relatert til dens energibehov. Jo mer energi som kreves, jo mer mitokondrier trenger cellen. Mitokondriasettet kalles cellulært kondriom.

Mitokondrier er omgitt av to membraner med forskjellige funksjoner når det gjelder enzymatisk aktivitet, atskilt i tre mellomrom: cytosol (eller cytoplasmatisk matrise), intermembranrom og mitokondrie matrise.

1. Ytre membran

Det er et ytre lipiddobbeltlag, gjennomtrengelig for ioner, metabolitter og mange polypeptider. Inneholder poredannende proteiner, kalt poriner, som utgjør en spenningsstyrt anionkanal. Disse kanalene tillater passering av store molekyler på opptil 5000 dalton og en omtrentlig diameter på 20 Å (ångström)

Snarere utfører den ytre membranen få enzymatiske eller transportfunksjoner. Inneholder mellom 60% og 70% protein.

2. Indre membran

Den indre membranen består av omtrent 80% proteiner, og i motsetning til dens motstykke, den ytre, mangler den porene og er svært selektiv. Inneholder mange enzymkomplekser og transmembrantransportsystemer, som er involvert i translokasjon av molekyler, det vil si å flytte dem fra ett sted til et annet.

3. Mitokondrie rygger

I de fleste eukaryote organismer fremstår mitokondrie-rygger som flat, vinkelrett septa. Antall rygger i mitokondriene antas å være en refleksjon av deres mobilaktivitet. Rygger representerer en betydelig økning i overflateareal slik at proteiner som er nyttige for forskjellige prosesser kan kobles som foregår inne i mitokondriene.

De er koblet til den indre membranen på bestemte punkter, der transport av metabolitter mellom de forskjellige avdelingene i mitokondriene vil bli lettere. I denne delen av mitokondriene utføres funksjoner relatert til oksidativ metabolisme, for eksempel respirasjonskjeden eller oksidativ fosforylering. Her vi kan markere følgende biokjemiske forbindelser:

• Elektrontransportkjeden, sammensatt av fire faste enzymkomplekser og to mobile elektrontransportører.
• Et enzymkompleks, hydrogenionkanalen og ATP-syntase, som katalyserer syntesen av ATP (oksidativ fosforylering).
• Transporterproteiner, som tillater passering av ioner og molekyler gjennom det, blant de mest bemerkelsesverdige har vi fettsyrer, pyruvinsyre, ADP, ATP, O2 og vann; kan fremheves:

4. Intermembran plass

Mellom begge membranene er det et rom som inneholder en væske som ligner på cytoplasmaet, med høy konsentrasjon av protoner, på grunn av pumping av disse subatomære partiklene av enzymkompleksene i kjeden luftveiene.

Innenfor dette intramembranøse mediet ligger forskjellige enzymer, involvert i overføringen av ATPs høyenergibinding, slik som adenylatkinase eller kreatinkinase. I tillegg kan man finne karnitin, et stoff som er involvert i transporten av fettsyrer fra cytoplasma til mitokondrie-interiøret, hvor de vil bli oksidert.

5. Mitokondriell matrise

Den mitokondrielle matrisen, også kalt mitosol, inneholder færre molekyler enn cytosol, selv om du også kan finne ioner, metabolitter som skal oksideres, sirkulært DNA som ligner på bakterier og noen ribosomer (mytribosomer), som utfører syntesen av noen mitokondrieproteiner og faktisk inneholder RNA mitokondrie.

Den har samme organeller som frilevende prokaryote organismer, som skiller seg fra cellene våre ved å mangle en kjerne.

I denne matrisen er det flere grunnleggende metabolske veier for livet, for eksempel Krebs-syklusen og beta-oksidasjon av fettsyrer.

Fusjon og fisjon

Mitokondriene har evnen til å dele seg og smelte relativt enkelt, og dette er to handlinger som stadig forekommer i celler. Dette innebærer blanding og deling av mitokondrie-DNA fra hver av disse organelle enhetene..

I eukaryote celler er det ingen individuelle mitokondrier, men snarere et nettverk koblet til et variabelt antall mitokondrie-DNA. En av de mulige funksjonene for dette fenomenet er å dele syntetiserte produkter med forskjellige deler av nettverket, rette lokale feil eller ganske enkelt dele deres DNA.

Hvis to celler som har forskjellige mitokondrier smelter sammen, vil nettverket av mitokondrier som vil komme ut av foreningen være homogent etter bare 8 timer. Fordi mitokondrier stadig blir sammen og deler seg, er det vanskelig å etablere det totale antallet av disse organellene i en celle av en visse vev, selv om det kan antas at de vevene som fungerer mest eller krever mest energi vil ha mange mitokondrier som et resultat av splittelser.

Mitokondriell deling formidles av proteiner, veldig lik dynaminer, som er involvert i generering av vesikler. Punktet hvor disse organellene begynner å dele seg er veldig avhengig av deres interaksjon med det endoplasmatiske retikulumet. Retikulummembranene omgir mitokondrionen, innsnevrer den og deler den til slutt i to.

• Du kan være interessert: "Hovedcelletyper i menneskekroppen"

Funksjoner

Hovedfunksjonen til mitokondrier er produksjonen av ATP, som er kjent som drivstoff for cellulære prosesser. Likevel, de utfører også en del av metabolismen av fettsyrer gjennom beta-oksidasjon, i tillegg til at de fungerer som en butikk for kalsium.

I tillegg, i forskning de siste årene har denne organellen vært relatert til apoptose, dette er celledød, i tillegg til kreft og aldring av kroppen, og utseendet på degenerative sykdommer som Parkinsons eller diabetes.

En av fordelene for genetisk testing som tilbys av mitokondrier er deres DNA, som kommer direkte fra morslinjen. Forskere innen slektsforskning og antropologi bruker dette DNAet til å etablere slektstrær. Dette DNA er ikke gjenstand for genetisk rekombinasjon på grunn av seksuell reproduksjon.

1. ATP-syntese

Det er i mitokondriene det meste av ATP produseres for ikke-fotosyntetiske eukaryote celler.

De metaboliserer acetyl-koenzym A, ved hjelp av en enzymatisk syklus av sitronsyre, og produserer karbondioksid (CO2) og NADH. NADH gir opp elektroner til en elektrontransportkjede i den indre mitokondriale membranen. Disse elektronene beveger seg til de når et oksygenmolekyl (O2), og produserer et vannmolekyl (H2O).

Denne transporten av elektroner er koblet til protonene, kommer fra matrisen og når intermembranområdet. Det er protongradienten som gjør at ATP kan syntetiseres takket være virkningen av et stoff, kalt ATP syntase, feste et fosfat til ADP, og bruke oksygen som den siste elektronakseptoren (fosforylering oksidativ).

Elektrontransportkjeden er kjent som luftveiskjedeninneholder 40 proteiner.

2. Lipidmetabolisme

En god mengde lipider i celler er takket være mitokondriell aktivitet. Lysofosfatidsyre produseres i mitokondrienehvorfra triacylglyseroler syntetiseres.

Fosfatidinsyre og fosfatidylglyserol blir også syntetisert, noe som er nødvendig for produksjon av kardiolipin og fosfatidyletanolamin.

Opprinnelsen til mitokondriene: Cells Within Cells?

I 1980 gjenopprettet Lynn Margulis, en av de viktigste kvinnene i vitenskapen, en gammel teori om opprinnelsen til denne organellen, og omformulerte den til en endosymbiotisk teori. Ifølge sin versjon, mer oppdatert og basert på vitenskapelig bevis, for rundt 1500 millioner år siden, en prokaryot celle, det vil si uten en kjerne, var i stand til å skaffe energi fra organiske næringsstoffer ved å bruke molekylært oksygen som en oksidant.

Under prosessen smeltet den med en annen prokaryot celle, eller med det som kan ha vært de første eukaryote cellene, som ble fagocytosert uten å bli fordøyd. Dette fenomenet er basert på virkeligheten, siden bakterier har blitt sett oppslukende andre, men uten å avslutte livet. Den absorberte cellen etablerte et symbiotisk forhold til verten, og ga den energi i form av ATP., og verten ga et stabilt og næringsrikt miljø. Denne store gjensidige fordelen ble konsolidert, og ble til slutt en del av den, og dette ville være opphavet til mitokondriene.

Denne hypotesen er ganske logisk hvis man tar hensyn til de morfologiske likhetene mellom bakterier, frilevende prokaryote organismer og mitokondrier. For eksempel er begge langstrakte i form, har lignende lag, og viktigst av alt, deres DNA er sirkulært. I tillegg er mitokondrie-DNA veldig forskjellig fra cellekjernen, noe som gir inntrykk av at det er to forskjellige organismer.

Bibliografiske referanser:

• Friedman, J. R., Nunnari, J.. (2014). Mitokondriell form og funksjoner. Natur. 505: 335-343.
• Kiefel, B. R., Gilson, P. R., Bøk P. L. (2006). Cellebiologi av mitokondrie dynamikk. Internasjonal gjennomgang av cytologi. 254: 151-213.
• MacAskill, A. F., Kittler, J. T. (2010). Kontroll av mitokondrie transport og lokalisering i nevroner. Trender innen cellebiologi. 20: 102-112