Mitokondrier: vad är de, egenskaper och funktioner

Mitokondrier är små organeller finns i våra celler och i praktiskt taget alla eukaryota organismer.

Deras funktion är mycket viktig för organismens liv, eftersom de är producenter av ett slags bränsle så att metaboliska processer kan genomföras inuti cellen.

Nedan ser vi mer ingående vad dessa organeller är, vad är deras delar, deras funktioner och vilken hypotes som har lyfts för att förklara hur de härstammar.

• Relaterad artikel: "De viktigaste celldelarna och organellerna: en översikt"

Vad är mitokondrier

Mitokondrier är en organeller som finns i den eukaryota cellinre som har en mycket viktig funktion för livet, eftersom de är ansvariga för att ge energi till cellen, så att den kan utföra olika metaboliska processer. Dess form är cirkulär och sträckt, med flera lager och åsar inuti, där de passar ihop. proteiner som gör att olika processer kan genomföras för att ge denna energi, i form av ATP (adenosin trifosfat).

Dessa organeller kan visas i ett variabelt antal i cellmiljön, och deras kvantitet är direkt relaterad till cellens energibehov. Det är därför, beroende på vävnaden som bildar cellen, kan mer eller mindre mitokondrier förväntas. Till exempel, i levern, där det finns hög enzymaktivitet, har leverceller ofta flera av dessa organeller.

Morfologi

Mitokondrionen är, som du kan förvänta dig, en mycket liten struktur som sträcker sig från 0,5 till 1 μm (mikrometer) i diameter och upp till 8 μm i längd, med en sträckt, halvklotform, som en fet korv.

Mängden mitokondrier inuti cellen är direkt relaterad till dess energibehov. Ju mer energi som krävs, desto mer mitokondrier behöver cellen. Uppsättningen av mitokondrier kallas cellulärt kondriom.

Mitokondrier är omgivna av två membran med olika funktioner när det gäller enzymatisk aktivitet, separerade i tre utrymmen: cytosol (eller cytoplasmatisk matris), intermembranutrymme och mitokondriell matris.

1. Yttre membran

Det är ett yttre lipid dubbelskikt, permeabelt för joner, metaboliter och många polypeptider. Innehåller porbildande proteiner, kallade poriner, som utgör en spänningsstyrd anjonkanal. Dessa kanaler möjliggör passage av stora molekyler på upp till 5 000 dalton och en ungefärlig diameter på 20 Å (ångström)

Snarare utför det yttre membranet få enzymatiska eller transportfunktioner. Innehåller mellan 60% och 70% protein.

2. Inre membran

Det inre membranet består av cirka 80% proteiner, och till skillnad från dess motsvarighet, det yttre, saknar det porer och är mycket selektivt. Innehåller många enzymkomplex och transmembrantransportsystem, som är involverade i translokationen av molekyler, det vill säga att flytta dem från en plats till en annan.

3. Mitokondriella åsar

I de flesta eukaryota organismer framträder mitokondriella åsar som platta, vinkelräta septa. Antalet åsar i mitokondrierna antas vara en återspegling av deras cellulära aktivitet. Kanter representerar en signifikant ökning av ytan så att proteiner som är användbara för olika processer kan kopplas som äger rum inne i mitokondrier.

De är anslutna till det inre membranet vid specifika punkter, där transporten av metaboliter mellan de olika facken i mitokondrierna kommer att underlättas. I denna del av mitokondrierna utförs funktioner relaterade till oxidativ metabolism, såsom andningskedjan eller oxidativ fosforylering. Här vi kan lyfta fram följande biokemiska föreningar:

• Elektrontransportkedjan, som består av fyra fasta enzymkomplex och två mobila elektrontransportörer.
• Ett enzymkomplex, vätejonkanalen och ATP-syntas, som katalyserar syntesen av ATP (oxidativ fosforylering).
• Transporterproteiner, som möjliggör passage av joner och molekyler genom det, bland de mest anmärkningsvärda har vi fettsyror, pyruvsyra, ADP, ATP, O2 och vatten; kan markeras:

4. Intermembranutrymme

Mellan båda membranen finns det ett utrymme som innehåller en vätska som liknar cytoplasman, med en hög koncentration av protoner, på grund av pumpning av dessa subatomära partiklar av enzymkomplexen i kedjan andningsvägar.

Inom detta intramembrana medium finns olika enzymer, involverade i överföringen av ATP: s högenergibindningsåsom adenylatkinas eller kreatinkinas. Dessutom kan karnitin hittas, ett ämne som är involverat i transporten av fettsyror från cytoplasman till mitokondriens inre, där de kommer att oxideras.

5. Mitokondriell matris

Den mitokondriella matrisen, även kallad mitosol, innehåller färre molekyler än cytosol, även om det också finns joner, metaboliter som ska oxideras, cirkulärt DNA som liknar bakterier och vissa ribosomer (mytribosomer), som utför syntesen av vissa mitokondriella proteiner och faktiskt innehåller RNA mitokondriell.

Den har samma organeller som fritt levande prokaryota organismer, som skiljer sig från våra celler genom att sakna en kärna.

I denna matris finns det flera grundläggande metaboliska vägar för livet, såsom Krebs-cykeln och beta-oxidation av fettsyror.

Fusion och fission

Mitokondrier har förmågan att dela sig och smälta relativt lätt, och det här är två åtgärder som ständigt förekommer i celler. Detta innebär blandning och uppdelning av mitokondriellt DNA för var och en av dessa organelleenheter..

I eukaryota celler finns inga individuella mitokondrier, utan snarare ett nätverk kopplat till ett variabelt antal mitokondriellt DNA. En av de möjliga funktionerna för detta fenomen är att dela syntetiserade produkter med olika delar av nätverket, korrigera lokala defekter eller helt enkelt dela deras DNA.

Om två celler som har olika mitokondrier smälter, blir nätverket av mitokondrier som kommer ut ur facket homogent efter bara 8 timmar. Eftersom mitokondrier ständigt går med och delar sig är det svårt att fastställa det totala antalet av dessa organeller i en cell av en viss vävnad, även om det kan antas att de vävnader som fungerar mest eller kräver mest energi kommer att ha många mitokondrier som ett resultat av fissioner.

Mitokondriell uppdelning förmedlas av proteiner, mycket lik dynaminer, som är involverade i alstringen av vesiklar. Den punkt vid vilken dessa organeller börjar dela sig är mycket beroende av deras interaktion med det endoplasmiska nätverket. Kikarmembranen omger mitokondrionen, förtränger den och delar den så småningom i två.

• Du kanske är intresserad: "Huvudsakliga celltyper i människokroppen"

Funktioner

Huvudfunktionen för mitokondrier är produktionen av ATP, som är känt som bränsle för cellulära processer. Ändå, de utför också en del av metabolismen av fettsyror genom beta-oxidation, förutom att de fungerar som en butik för kalcium.

Dessutom har denna organell i forskning under senare år varit relaterad till apoptos, detta är celldöd, förutom cancer och åldrande i kroppen, och uppkomsten av degenerativa sjukdomar som Parkinsons eller diabetes.

En av fördelarna med genetisk testning som mitokondrier erbjuder är deras DNA, som kommer direkt från moderlinjen. Forskare inom släktforskning och antropologi använder detta DNA för att etablera släktträd. Detta DNA är inte föremål för genetisk rekombination på grund av sexuell reproduktion.

1. ATP-syntes

Det är i mitokondrierna som det mesta av ATP produceras för icke-fotosyntetiska eukaryota celler.

De metaboliserar acetylkoenzym A, med hjälp av en enzymatisk cykel av citronsyra, och producerar koldioxid (CO2) och NADH. NADH ger upp elektroner till en elektrontransportkedja i det inre mitokondriella membranet. Dessa elektroner färdas tills de når en syremolekyl (O2) och producerar en vattenmolekyl (H2O).

Denna transport av elektroner är kopplad till protoner, som kommer från matrisen och når intermembranutrymmet. Det är protongradienten som gör att ATP kan syntetiseras tack vare en substans, ATP syntas, fästa ett fosfat till ADP och använda syre som den slutliga elektronacceptorn (fosforylering oxidativ).

Elektrontransportkedjan är känd som andningskedjan, innehåller 40 proteiner.

2. Lipidmetabolism

En god mängd lipider som finns i celler är tack vare mitokondriell aktivitet. Lysofosfatidinsyra produceras i mitokondrierna, från vilka triacylglyceroler syntetiseras.

Fosfatidinsyra och fosfatidylglycerol syntetiseras också, vilket är nödvändigt för produktion av kardiolipin och fosfatidyletanolamin.

Mitokondriernas ursprung: Celler inom celler?

1980 återhämtade Lynn Margulis, en av de viktigaste kvinnorna inom vetenskapen, en gammal teori om ursprunget till denna organell och omformulerade den till en endosymbiotisk teori. Enligt sin version, mer uppdaterad och baserad på vetenskapliga bevis, för cirka 1 500 miljoner år sedan, en prokaryot cell, det vill säga utan kärna, kunde få energi från organiska näringsämnen med hjälp av molekylärt syre som en oxidant.

Under processen smälter den med en annan prokaryot cell, eller med vad som kan ha varit de första eukaryota cellerna, som fagocytoseras utan att smälta. Detta fenomen är baserat på verkligheten, eftersom bakterier har sett uppslukande andra men utan att sluta sina liv. Den absorberade cellen skapade ett symbiotiskt förhållande med sin värd, vilket gav den energi i form av ATP.och värden tillhandahöll en stabil och näringsrik miljö. Denna stora ömsesidiga fördel konsoliderades och blev så småningom en del av den, och detta skulle vara mitokondriernas ursprung.

Denna hypotes är ganska logisk om man tar hänsyn till de morfologiska likheterna mellan bakterier, fritt levande prokaryota organismer och mitokondrier. Till exempel är båda långsträckta i form, har liknande lager, och viktigast av allt är att deras DNA är cirkulärt. Dessutom skiljer sig mitokondriell DNA mycket från cellkärnans, vilket ger intrycket att det är två olika organismer.

Bibliografiska referenser:

• Friedman, J. R., Nunnari, J.. (2014). Mitokondriell form och funktioner. Natur. 505: 335-343.
• Kiefel, B. R., Gilson, P. R., bok P. L. (2006). Cellbiologi av mitokondriell dynamik. Internationell granskning av cytologi. 254: 151-213.
• MacAskill, A. F., Kittler, J. T. (2010). Kontroll av mitokondriell transport och lokalisering i nervceller. Trender inom cellbiologi. 20: 102-112