Mitohondriji: proizvajalci energije

CNRI/Science Photo Library/Getty Images

Celice so osnovne sestavine živih organizmov. Dve glavni vrsti celic sta prokariontske in evkariontske celice . Evkariontske celice so vezane na membrano organele ki opravljajo bistvene celične funkcije. Mitohondrije veljajo za „elektrarne“ evkariontskih celic. Kaj pomeni reči, da so mitohondriji proizvajalci energije v celici? Ti organeli ustvarjajo moč s pretvorbo energije v oblike, ki jih lahko uporabi celica . Nahaja se v citoplazma , mitohondriji so mesta celično dihanje . Celično dihanje je proces, ki na koncu ustvari gorivo za delovanje celice iz hrane, ki jo zaužijemo. Mitohondriji proizvajajo energijo, potrebno za izvajanje procesov, kot je npr delitev celic , rast in celična smrt .

Mitohondriji imajo značilno podolgovato ali ovalno obliko in so omejeni z dvojno membrano. Notranja membrana je prepognjena, kar ustvarja strukture, znane kot greben . V obeh najdemo mitohondrije živalske in rastlinske celice . Najdemo jih v vseh vrste telesnih celic , razen za zrele rdeče krvne celice . Število mitohondrijev v celici se razlikuje glede na vrsto in funkcijo celice. Kot rečeno, rdeče krvne celice sploh ne vsebujejo mitohondrijev. Odsotnost mitohondrijev in drugih organelov v rdečih krvnih celicah pušča prostor za milijone molekul hemoglobina, potrebnih za prenos kisika po telesu. Po drugi strani pa lahko mišične celice vsebujejo na tisoče mitohondrijev, potrebnih za zagotavljanje energije, potrebne za mišično aktivnost. Mitohondrijev je tudi v izobilju maščobne celice in jetra celice.

Mitohondrijska DNK

Mitohondriji imajo svoje DNK , ribosomi in lahko naredijo svoje beljakovine . Mitohondrijska DNA (mtDNA) kodira za beljakovine, ki sodelujejo pri transport elektronov in oksidativno fosforilacijo, ki se pojavi pri celičnem dihanju. Pri oksidativni fosforilaciji se energija v obliki ATP ustvari znotraj mitohondrijskega matriksa. Proteini, sintetizirani iz mtDNA, kodirajo tudi proizvodnjo molekul RNA prenosna RNA in ribosomsko RNA.

Mitohondrijska DNK se razlikuje od DNK v celici jedro v tem, da nima mehanizmov popravljanja DNK, ki pomagajo preprečevati mutacije v jedrski DNK. Posledično ima mtDNA veliko večjo stopnjo mutacije kot jedrska DNA. Izpostavljenost reaktivnemu kisiku, ki nastane med oksidativno fosforilacijo, poškoduje tudi mtDNA.

Anatomija in razmnoževanje mitohondrijev

Mariana Ruiz Villarreal

Mitohondrijske membrane

Mitohondriji so omejeni z dvojno membrano. Vsaka od teh membran je a fosfolipid dvosloj z vgrajenimi proteini. The najbolj zunanja membrana je gladka, medtem ko notranja membrana ima veliko gub. Te gube se imenujejo greben . Gube povečajo 'produktivnost' celičnega dihanja s povečanjem razpoložljive površine. Znotraj notranje mitohondrijske membrane je niz proteinskih kompleksov in molekul nosilcev elektronov, ki tvorijo transportna veriga elektronov (ETC) . ETC predstavlja tretjo stopnjo aerobnega celičnega dihanja in stopnjo, kjer se ustvari velika večina molekul ATP. ATP je glavni vir energije v telesu in ga celice uporabljajo za izvajanje pomembnih funkcij, kot sta krčenje mišic in delitev celic.

Mitohondrijski prostori

Dvojne membrane delijo mitohondrije na dva ločena dela: medmembranski prostor in mitohondrijski matriks . Medmembranski prostor je ozek prostor med zunanjo membrano in notranjo membrano, medtem ko je mitohondrijski matriks območje, ki je popolnoma zaprto z najbolj notranjo membrano. The mitohondrijski matriks vsebuje mitohondrijsko DNA (mtDNA), ribosome in encime. Več korakov v celičnem dihanju, vključno z Cikel citronske kisline in oksidativna fosforilacija se pojavita v matriksu zaradi visoke koncentracije encimov.

Mitohondrijska reprodukcija

Mitohondriji so delno avtonomni, saj so le delno odvisni od celice, da se razmnožujejo in rastejo. Imajo svojo DNK, ribosome, izdelujejo lastne beljakovine in imajo določen nadzor nad svojim razmnoževanjem. Podobno kot bakterije imajo mitohondriji krožno DNK in se razmnožujejo z reproduktivnim procesom, imenovanim binarna fisija. Pred replikacijo se mitohondriji združijo v procesu, imenovanem fuzija. Fuzija je potrebna za ohranitev stabilnosti, saj se bodo brez nje mitohondriji med delitvijo zmanjšali. Ti manjši mitohondriji ne morejo proizvesti zadostne količine energije, potrebne za pravilno delovanje celice.

Potovanje v celico

Drugi pomembni organeli evkariontske celice so:

• Jedro - hrani DNK in nadzoruje rast in razmnoževanje celic.
• Ribosomi - pomoč pri proizvodnji beljakovin.
• Endoplazemski retikulum - sintetizira ogljikove hidrate in lipide.
• Golgijev kompleks - proizvaja, skladišči in izvaža celične molekule.
• Lizosomi - prebavljajo celične makromolekule.
• Peroksisomi - razstrupljajo alkohol, tvorijo žolčno kislino in razgrajujejo maščobe.
• Citoskelet - mreža vlaken, ki podpirajo celico.
• Cilia in Flagella - celični dodatki, ki pomagajo pri celičnem gibanju.

Viri

• Encyclopædia Britannica Online, s. v. 'mitochondrion', dostopno 7. decembra 2015, http://www.britannica.com/science/mitochondrion.
• Cooper GM. Celica: molekularni pristop. 2. izdaja. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000. Mitohondriji. Dostopno na: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9896/.