Mitochondria: producenci energii

CNRI/naukowa biblioteka zdjęć/Getty Images

Komórki są podstawowymi składnikami żywych organizmów. Dwa główne typy komórek to komórki prokariotyczne i eukariotyczne . Komórki eukariotyczne są związane z błoną organelle które pełnią podstawowe funkcje komórkowe. Mitochondria uważane są za „elektrownie” komórek eukariotycznych. Co to znaczy, że mitochondria są producentami energii w komórce? Te organelle wytwarzają moc poprzez przekształcanie energii w formy, które są używane przez komórka . Zlokalizowany w cytoplazma , mitochondria są miejscami oddychania komórkowego . Oddychanie komórkowe to proces, który ostatecznie wytwarza paliwo do działania komórki z pożywienia, które spożywamy. Mitochondria wytwarzają energię niezbędną do wykonywania procesów takich jak: podział komórek , wzrost i śmierć komórki .

Mitochondria mają charakterystyczny podłużny lub owalny kształt i są ograniczone podwójną błoną. Wewnętrzna membrana jest złożona tworząc struktury znane jako herb . W obu znajdują się mitochondria komórki zwierzęce i roślinne . Znajdują się we wszystkich typy komórek ciała , z wyjątkiem dojrzałych Czerwone krwinki . Liczba mitochondriów w komórce różni się w zależności od typu i funkcji komórki. Jak wspomniano, czerwone krwinki w ogóle nie zawierają mitochondriów. Brak mitochondriów i innych organelli w krwinkach czerwonych pozostawia miejsce dla milionów cząsteczek hemoglobiny potrzebnych do transportu tlenu w organizmie. Z drugiej strony komórki mięśniowe mogą zawierać tysiące mitochondriów potrzebnych do dostarczenia energii potrzebnej do aktywności mięśni. Mitochondria są również obfite komórki tłuszczowe oraz wątroba komórki.

Mitochondrialny DNA

Mitochondria mają swoje DNA , rybosomy i mogą tworzyć własne białka . DNA mitochondrialne (mtDNA) koduje białka zaangażowane w transport elektronów i fosforylacja oksydacyjna, która występuje podczas oddychania komórkowego. W fosforylacji oksydacyjnej w macierzy mitochondrialnej wytwarzana jest energia w postaci ATP. Białka syntetyzowane z mtDNA również kodują produkcję cząsteczek RNA transfer RNA i rybosomalny RNA.

DNA mitochondrialne różni się od DNA znajdującego się w komórce jądro w tym, że nie posiada mechanizmów naprawy DNA, które pomagają zapobiegać mutacje w jądrowym DNA. W rezultacie mtDNA ma znacznie wyższy wskaźnik mutacji niż jądrowy DNA. Ekspozycja na reaktywny tlen wytwarzany podczas fosforylacji oksydacyjnej również uszkadza mtDNA.

Anatomia i reprodukcja mitochondriów

Mariana Ruiz Villarreal

Błony mitochondrialne

Mitochondria są połączone podwójną błoną. Każda z tych membran jest fosfolipid dwuwarstwowa z osadzonymi białkami. The najbardziej zewnętrzna membrana jest gładka, podczas gdy wewnętrzna membrana ma wiele fałd. Te fałdy nazywają się herb . Fałdy zwiększają „wydajność” oddychania komórkowego poprzez zwiększenie dostępnej powierzchni. W wewnętrznej błonie mitochondrialnej znajduje się szereg kompleksów białkowych i cząsteczek nośników elektronów, które tworzą łańcuch transportu elektronów (ITP) . ETC reprezentuje trzeci etap tlenowego oddychania komórkowego i etap, w którym powstaje ogromna większość cząsteczek ATP. ATP jest głównym źródłem energii organizmu i jest wykorzystywane przez komórki do wykonywania ważnych funkcji, takich jak skurcze mięśni i podział komórek.

Przestrzenie mitochondrialne

Podwójne błony dzielą mitochondrium na dwie odrębne części: przestrzeń międzybłonowa i macierz mitochondrialna . Przestrzeń międzybłonowa to wąska przestrzeń pomiędzy błoną zewnętrzną a błoną wewnętrzną, podczas gdy macierz mitochondrialna to obszar całkowicie zamknięty przez błonę najbardziej wewnętrzną. The macierz mitochondrialna zawiera mitochondrialne DNA (mtDNA), rybosomy i enzymy. Kilka etapów oddychania komórkowego, w tym: Cykl kwasu cytrynowego a fosforylacja oksydacyjna występuje w matrycy ze względu na wysokie stężenie enzymów.

Reprodukcja mitochondrialna

Mitochondria są na wpół autonomiczne, ponieważ są one tylko częściowo zależne od komórki w zakresie replikacji i wzrostu. Mają własne DNA, rybosomy, wytwarzają własne białka i mają pewną kontrolę nad swoim rozmnażaniem. Podobnie jak bakterie, mitochondria mają kolisty DNA i replikują się w procesie rozrodczym zwanym rozszczepieniem binarnym. Przed replikacją mitochondria łączą się w procesie zwanym fuzją. Fuzja jest potrzebna do utrzymania stabilności, ponieważ bez niej mitochondria będą się zmniejszać w miarę podziału. Te mniejsze mitochondria nie są w stanie wyprodukować wystarczającej ilości energii potrzebnej do prawidłowego funkcjonowania komórki.

Podróż do celi

Inne ważne organelle komórek eukariotycznych obejmują:

• Jądro — przechowuje DNA i kontroluje wzrost i rozmnażanie komórek.
• Rybosomy - pomoc w produkcji białek.
• Retikulum endoplazmatyczne - syntetyzuje węglowodany i lipidy.
• Kompleks Golgiego - produkuje, przechowuje i eksportuje cząsteczki komórkowe.
• Lizosomy - trawi makrocząsteczki komórkowe.
• Peroksysomy - odtruwają alkohol, tworzą kwasy żółciowe i rozkładają tłuszcze.
• Cytoszkielet - sieć włókien podtrzymujących komórkę.
• rzęski i wici - przydatki komórkowe, które pomagają w lokomocji komórkowej.

Źródła

• Encyclopaedia Britannica Online, s. v. „mitochondrion”, dostęp 7 grudnia 2015 r., http://www.britannica.com/science/mitochondrion.
• Cooper GM. Komórka: podejście molekularne. Wydanie II. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000. Mitochondria. Dostępne na: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9896/.