Mitochondria są jednym z najważniejszych elementów każdej komórki. Nazywane są również chondriosomami. Są to organelle ziarniste lub nitkowate, które są integralną częścią cytoplazmy roślin i zwierząt. Są producentami cząsteczek ATP, które są tak niezbędne w wielu procesach w komórce.
Czym są mitochondria?
Mitochondria stanowią bazę energetyczną komórek, ich działanie opiera się na utlenianiu związków organicznych i wykorzystaniu energii uwalnianej podczas rozpadu cząsteczek ATP. Biolodzy w prostym języku nazywają to stacją do generowania energii dla komórek.
W 1850 roku mitochondria zostały zidentyfikowane jako granulki w mięśniach. Ich liczba była zróżnicowana w zależności od warunków wzrostu: gromadzą się więcej w komórkach, w których występuje duży niedobór tlenu. Dzieje się tak najczęściej podczas wysiłku fizycznego. W takich tkankach występuje dotkliwy brak energii, którą uzupełniają mitochondria.
Pojawienie się terminu i miejsce w teorii symbiogenezy
W 1897 roku Bend po raz pierwszy wprowadził pojęcie „mitochondrium” na określenie ziarnistej i nitkowatej struktury cytoplazmy komórek. Kształtem i rozmiaremsą zróżnicowane: grubość 0,6 mikrona, długość od 1 do 11 mikronów. W rzadkich sytuacjach mitochondria mogą być duże i rozgałęzione.
Teoria symbiogenezy daje jasny obraz tego, czym są mitochondria i jak pojawiły się w komórkach. Mówi, że chondriosom powstał w wyniku uszkodzenia przez komórki bakteryjne, prokariota. Ponieważ nie mogli samodzielnie wykorzystywać tlenu do wytwarzania energii, uniemożliwiło to ich pełny rozwój, a potomstwo mogło rozwijać się bez przeszkód. W toku ewolucji połączenie między nimi umożliwiło progenotom przekazanie swoich genów obecnym eukariotom. Dzięki temu postępowi mitochondria nie są już niezależnymi organizmami. Ich pula genów nie może być w pełni wykorzystana, ponieważ jest częściowo blokowana przez enzymy znajdujące się w dowolnej komórce.
Gdzie oni mieszkają?
Mitochondria są skoncentrowane w tych obszarach cytoplazmy, w których istnieje zapotrzebowanie na ATP. Na przykład w tkance mięśniowej serca znajdują się w pobliżu miofibryli, aw plemnikach tworzą ochronne przebranie wokół osi opaski uciskowej. Tam wytwarzają dużo energii, aby „ogon” się kręcił. W ten sposób plemniki poruszają się w kierunku komórki jajowej.
W komórkach nowe mitochondria powstają w wyniku prostego podziału poprzednich organelli. Podczas tego wszystkie informacje dziedziczne są zachowywane.
Mitochondria: jak wyglądają
Kształt mitochondriów przypomina cylinder. Często spotyka się je u eukariontów, zajmując od 10 do 21% objętości komórki. Ich rozmiary iformy różnią się pod wieloma względami i mogą się zmieniać w zależności od warunków, ale szerokość jest stała: 0,5-1 mikrona. Ruchy chondriosomów zależą od miejsc w komórce, w których następuje szybki wydatek energii. Poruszaj się po cytoplazmie, używając do poruszania się struktur cytoszkieletu.
Zastępujące mitochondria o różnych rozmiarach, pracujące oddzielnie od siebie i dostarczające energię do określonych obszarów cytoplazmy, są długimi i rozgałęzionymi mitochondriami. Są w stanie dostarczyć energię do obszarów komórek, które są od siebie oddalone. Taką wspólną pracę chondriosomów obserwuje się nie tylko w organizmach jednokomórkowych, ale także wielokomórkowych. Najbardziej złożona struktura chondriosomów występuje w mięśniach szkieletowych ssaków, gdzie największe rozgałęzione chondriosomy są połączone ze sobą za pomocą połączeń międzymitochondrialnych (IMC).
Są to wąskie szczeliny między sąsiednimi błonami mitochondrialnymi. Ta przestrzeń ma wysoką gęstość elektronową. MMK są bardziej powszechne w komórkach mięśnia sercowego, gdzie wiążą się z pracującymi chondriosomami.
Aby lepiej zrozumieć problem, musisz krótko opisać znaczenie mitochondriów, strukturę i funkcje tych niesamowitych organelli.
Jak powstają?
Aby zrozumieć, czym są mitochondria, musisz poznać ich strukturę. To niezwykłe źródło energii ma kształt kuli, ale częściej jest wydłużony. Dwie membrany są blisko siebie:
- zewnętrzny (gładki);
- wewnętrzne,która tworzy wyrostki o kształcie liścia (cristae) i rurkowatego (kanaliki).
Jeśli nie weźmiesz pod uwagę wielkości i kształtu mitochondriów, mają one taką samą strukturę i funkcję. Chondrosom jest ograniczony dwiema błonami o wielkości 6 nm. Zewnętrzna błona mitochondriów przypomina pojemnik, który chroni je przed hialoplazmą. Wewnętrzna membrana jest oddzielona od zewnętrznej sekcją o szerokości 11-19 nm. Charakterystyczną cechą błony wewnętrznej jest jej zdolność do wchodzenia do mitochondriów w postaci spłaszczonych grzbietów.
Wnęka wewnętrzna mitochondriów jest wypełniona matrycą o drobnoziarnistej strukturze, w której czasami znajdują się nitki i granulki (15-20 nm). Nici matrycy tworzą cząsteczki DNA organelli, a małe granulki tworzą mitochondrialne rybosomy.
Synteza ATP na pierwszym etapie odbywa się w hialoplazmie. Na tym etapie następuje wstępne utlenianie substratów lub glukozy do kwasu pirogronowego. Procedury te odbywają się bez tlenu - utlenianie beztlenowe. Kolejnym etapem produkcji energii jest tlenowe utlenianie i rozpad ATP, proces ten zachodzi w mitochondriach komórek.
Co robią mitochondria?
Główne funkcje tej organelli to:
- produkcja energii dla ogniw;
-
przechowywanie informacji dziedzicznych w postaci własnego DNA.
dzieje się w mitochondriach
Obecność własnego kwasu dezoksyrybonukleinowego w mitochondriach po raz kolejny potwierdza symbiotyczną teorię pojawienia się tychorganelle. Ponadto oprócz głównej pracy biorą udział w syntezie hormonów i aminokwasów.
Patologia mitochondrialna
Mutacje zachodzące w genomie mitochondriów prowadzą do przygnębiających konsekwencji. Nośnikiem informacji dziedzicznej człowieka jest DNA, które przekazywane jest potomkom od rodziców, a genom mitochondrialny jest przekazywany tylko od matki. Fakt ten wyjaśnia się bardzo prosto: dzieci otrzymują cytoplazmę z zamkniętymi w niej chondriosomami wraz z żeńskim jajem, nie ma ich w plemnikach. Kobiety z tym zaburzeniem mogą przekazać chorobę mitochondrialną swojemu potomstwu, ale chory nie może.
W normalnych warunkach chondrosomy mają tę samą kopię DNA - homoplazmię. W genomie mitochondrialnym mogą wystąpić mutacje, ze względu na współistnienie zdrowych i zmutowanych komórek dochodzi do heteroplazmii.
Dzięki nowoczesnej medycynie zidentyfikowano do tej pory ponad 200 chorób, których przyczyną była mutacja mitochondrialnego DNA. Nie we wszystkich przypadkach, ale choroby mitochondrialne dobrze reagują na terapię i leczenie.
Więc zadaliśmy sobie pytanie, czym są mitochondria. Jak wszystkie inne organelle są bardzo ważne dla komórki. Pośrednio biorą udział we wszystkich procesach wymagających energii.
