Mitokondri: nelerdir, özellikleri ve işlevleri

Mitokondri küçük organellerdir hücrelerimizde ve hemen hemen tüm ökaryotik organizmaların hücrelerinde bulunur.

İşlevleri organizmanın yaşamı için çok önemlidir, çünkü hücre içinde metabolik işlemlerin gerçekleştirilebilmesi için bir tür yakıt üreticisidirler.

Aşağıda bu organellerin ne olduğunu, bölümlerinin ne olduğunu, işlevlerini ve nasıl ortaya çıktıklarını açıklamak için hangi hipotezin ortaya atıldığını daha derinlemesine göreceğiz.

• İlgili makale: "En önemli hücre parçaları ve organeller: genel bir bakış"

Mitokondri nedir

Mitokondri bir ökaryot hücrenin içinde bulunan ve yaşam için çok önemli bir işlevi olan organellerhücreye enerji sağlamaktan sorumlu olduklarından, çeşitli metabolik süreçleri gerçekleştirmesine izin verirler. Şekli dairesel ve gergindir, içlerinde birbirine oturdukları birkaç katman ve çıkıntıya sahiptir. Bu enerjiyi vermek için çeşitli işlemlerin yapılmasına izin veren proteinler, ATP (adenozin) formundadır. trifosfat).

Bu organeller hücre ortamında değişken sayıda görünebilir ve bunların miktarı hücrenin enerji ihtiyacı ile doğrudan ilişkilidir. Bu nedenle hücreyi oluşturan dokuya göre az ya da çok mitokondri beklenebilir. Örneğin, enzim aktivitesinin yüksek olduğu karaciğerde, karaciğer hücreleri genellikle bu organellerden birkaçına sahiptir.

morfoloji

Mitokondri, tahmin edebileceğiniz gibi, 0,5 ile 1 µm arasında değişen çok küçük bir yapıdır. (mikrometre) çapında ve 8 μm'ye kadar uzunlukta, gerilmiş, yarım küre şeklinde, yağlı sosis.

Hücre içindeki mitokondri miktarı, hücrenin enerji ihtiyacı ile doğrudan ilişkilidir.. Ne kadar fazla enerji gerekiyorsa, hücre o kadar fazla mitokondriye ihtiyaç duyacaktır. Mitokondri kümesine hücresel kondriyom denir.

Mitokondri, enzimatik aktivite açısından farklı işlevlere sahip iki zarla çevrilidir. üç boşluk: sitozol (veya sitoplazmik matris), zarlar arası boşluk ve mitokondriyal matris.

1. Dış zar

İyonlara, metabolitlere ve birçok polipeptitlere karşı geçirgen bir dış lipid çift tabakasıdır. Voltaj kapılı bir anyon kanalı oluşturan porin adı verilen gözenek oluşturucu proteinler içerir.. Bu kanallar, 5.000 daltona kadar büyük moleküllerin geçişine ve yaklaşık 20 Å (ångström) çapa izin verir.

Aksine, dış zar birkaç enzimatik veya taşıma işlevi gerçekleştirir. %60 ile %70 arasında protein içerir.

2. iç zar

İç zar yaklaşık %80 proteinden oluşur ve muadili olan dış zardan farklı olarak gözeneklerden yoksundur ve oldukça seçicidir. Birçok enzim kompleksi ve transmembran taşıma sistemi içerirmoleküllerin yer değiştirmesine katılan, yani onları bir yerden diğerine taşımak.

3. mitokondriyal sırtlar

Ökaryotik organizmaların çoğunda, mitokondriyal sırtlar yassı, dikey bölmeler olarak görünür. Mitokondrideki çıkıntıların sayısının hücresel aktivitelerinin bir yansıması olduğuna inanılmaktadır. sırtlar yüzey alanında önemli bir artışı temsil eder, böylece farklı işlemler için faydalı proteinler birleştirilebilir mitokondri içinde gerçekleşir.

Mitokondrinin farklı bölümleri arasında metabolitlerin taşınmasının kolaylaştırılacağı belirli noktalarda iç zara bağlanırlar. Mitokondrinin bu bölümünde, solunum zinciri veya oksidatif fosforilasyon gibi oksidatif metabolizma ile ilgili işlevler gerçekleştirilir. Buraya aşağıdaki biyokimyasal bileşikleri vurgulayabiliriz:

• Dört sabit enzim kompleksi ve iki hareketli elektron taşıyıcıdan oluşan elektron taşıma zinciri.
• ATP (oksidatif fosforilasyon) sentezini katalize eden bir enzim kompleksi, hidrojen iyon kanalı ve ATP sentaz.
• İyonların ve moleküllerin içinden geçişine izin veren taşıyıcı proteinler, en önemlileri arasında yağ asitleri, pirüvik asit, ADP, ATP, O2 ve su bulunur; vurgulanabilir:

4. Zarlar arası boşluk

Her iki zar arasında, sitoplazmaya benzer, yüksek konsantrasyonlu bir sıvı içeren bir boşluk vardır. zincirin enzim kompleksleri tarafından bu atom altı parçacıkların pompalanması nedeniyle protonların solunum.

Bu intramembranöz ortam içinde yer alır ATP'nin yüksek enerjili bağının transferinde yer alan çeşitli enzimleradenilat kinaz veya kreatin kinaz gibi. Ek olarak, yağ asitlerinin sitoplazmadan oksitlenecekleri mitokondriyal iç kısma taşınmasında rol oynayan bir madde olan karnitin bulunabilir.

5. Mitokondriyal matriks

mitokondriyal matris, mitosol olarak da adlandırılır, sitozolden daha az molekül içerirİçinde iyonlar, oksitlenecek metabolitler, bakterilerinkine benzer dairesel DNA ve bazılarını da bulabilirsiniz. bazı mitokondriyal proteinlerin sentezini gerçekleştiren ve aslında RNA içeren ribozomlar (mitribozomlar) mitokondriyal.

Hücrelerimizden çekirdeksiz olarak ayrılan, serbest yaşayan prokaryotik organizmalarla aynı organellere sahiptir.

Bu matriste, Krebs döngüsü ve yağ asitlerinin beta oksidasyonu gibi yaşam için birkaç temel metabolik yol vardır.

Füzyon ve fisyon

Mitokondri nispeten kolay bölünme ve kaynaşma yeteneğine sahiptir ve bunlar hücrelerde sürekli olarak meydana gelen iki eylemdir. Bu, bu organel birimlerinin her birinin mitokondriyal DNA'sının karıştırılmasını ve bölünmesini içerir..

Ökaryotik hücrelerde bireysel mitokondri yoktur, bunun yerine değişken sayıda mitokondriyal DNA'ya bağlı bir ağ vardır. Bu fenomenin olası işlevlerinden biri, ağın farklı bölümleri tarafından sentezlenen ürünleri paylaşmak, yerel kusurları düzeltmek veya basitçe DNA'larını paylaşmaktır.

Farklı mitokondrilere sahip iki hücre birleşirse, birleşmeden ortaya çıkacak mitokondri ağı sadece 8 saat sonra homojen olacaktır. Mitokondri sürekli olarak birleşip bölündüğünden, bir hücredeki bu organellerin toplam sayısını belirlemek zordur. En çok çalışan veya en fazla enerjiye ihtiyaç duyan dokuların birçok mitokondriye sahip olacağı varsayılabilir. bölünmeler.

Mitokondriyal bölünmeye, dinaminlere çok benzeyen proteinler aracılık eder.veziküllerin oluşumunda yer alan. Bu organellerin bölünmeye başladığı nokta, büyük ölçüde endoplazmik retikulum ile etkileşimlerine bağlıdır. Retikulum zarları mitokondriyi çevreler, onu daraltır ve sonunda ikiye böler.

• İlginizi çekebilir: "İnsan vücudunun ana hücre tipleri"

Özellikleri

Mitokondrinin ana işlevi, hücresel süreçlerin yakıtı olarak bilinen ATP'nin üretilmesidir. Yine de, Kalsiyum için bir depo görevi görmenin yanı sıra beta oksidasyon yoluyla yağ asitlerinin metabolizmasının bir kısmını da gerçekleştirirler..

Ayrıca son yıllarda yapılan araştırmalarda bu organel apoptoz ile ilişkilendirilmiştir, bu hücre ölümüdür, kansere ve vücudun yaşlanmasına ve Parkinson gibi dejeneratif hastalıkların ortaya çıkmasına ek olarak şeker hastalığı.

Genetik testler için mitokondrinin faydalarından biri, doğrudan anneden gelen DNA'ları. Şecere ve antropoloji araştırmacıları bu DNA'yı aile ağaçları oluşturmak için kullanır. Bu DNA, cinsel üreme nedeniyle genetik rekombinasyona tabi değildir.

1. ATP sentezi

ATP'nin çoğu, fotosentetik olmayan ökaryotik hücreler için mitokondride üretilir.

Asetil-koenzim A'yı metabolize ederler., enzimatik bir sitrik asit döngüsü aracılığıyla ve karbondioksit (CO2) ve NADH üretir. NADH, elektronları iç mitokondriyal zardaki bir elektron taşıma zincirine verir. Bu elektronlar bir oksijen molekülüne (O2) ulaşana kadar hareket ederek bir su molekülü (H2O) üretir.

Elektronların bu taşınması, matristen gelen ve zarlar arası boşluğa ulaşan protonlarınkiyle birleştirilir. ATP adı verilen bir maddenin etkisi sayesinde ATP'nin sentezlenmesini sağlayan proton gradyanıdır. ADP'ye bir fosfat bağlanması ve son elektron alıcısı olarak oksijenin kullanılması (fosforilasyon) oksidatif).

Elektron taşıma zinciri solunum zinciri olarak bilinir., 40 protein içerir.

2. Lipid metabolizması

Hücrelerde bulunan iyi miktarda lipid mitokondriyal aktivite sayesindedir. Mitokondride lizofosfatidik asit üretilir., hangi triaçilgliseroller sentezlenir.

Kardiyolipin ve fosfatidil etanolamin üretimi için gerekli olan fosfatidik asit ve fosfatidilgliserol de sentezlenir.

Mitokondrinin Kökeni: Hücrelerdeki Hücreler?

1980'de bilimdeki en önemli kadınlardan biri olan Lynn Margulis, bu organelin kökeniyle ilgili eski bir teoriyi yeniden ortaya çıkardı ve onu endosimbiyotik bir teori olarak yeniden formüle etti. Versiyonuna göre, daha güncellenmiş ve bilimsel kanıtlara dayalı olarak, yaklaşık 1.500 milyon yıl önce, prokaryotik bir hücre, yani çekirdeği olmayan, moleküler oksijeni oksidan olarak kullanarak organik besinlerden enerji elde edebildi.

İşlem sırasında, başka bir prokaryotik hücreyle veya sindirilmeden fagosite edilen ilk ökaryotik hücrelerle kaynaştı. Bu fenomen gerçeğe dayanmaktadır, çünkü bakterilerin başkalarını yuttuğu ancak yaşamlarına son vermediği görülmüştür. Absorbe edilen hücre, ev sahibi ile ATP formunda enerji sağlayan simbiyotik bir ilişki kurdu., ve ev sahibi istikrarlı ve besin açısından zengin bir ortam sağladı. Bu büyük karşılıklı fayda pekiştirildi, sonunda bunun bir parçası oldu ve bu, mitokondrinin kökeni olacaktı.

Bakteriler, serbest yaşayan prokaryotik organizmalar ve mitokondri arasındaki morfolojik benzerlikler dikkate alınırsa, bu hipotez oldukça mantıklıdır. Örneğin, her ikisinin de şekli uzundur, benzer katmanlara sahiptir ve en önemlisi DNA'ları daireseldir. Ayrıca mitokondriyal DNA'nın hücre çekirdeğinden çok farklı olması, iki farklı organizma olduğu izlenimini verir.

Bibliyografik referanslar:

• Friedman, J. R., Nunnari, J.. (2014). Mitokondriyal form ve fonksiyonlar. Doğa. 505: 335-343.
• Kiefel, B. R., Gilson, P. R., Kayın P. L. (2006). Mitokondriyal dinamiklerin hücre biyolojisi. Uluslararası sitoloji incelemesi. 254: 151-213.
• MacAskill, A. F., Kittler, J. T. (2010). Nöronlarda mitokondriyal taşıma ve lokalizasyonun kontrolü. Hücre biyolojisindeki eğilimler. 20: 102-112