Czym są mitochondria i jaką funkcję pełnią w organizmie?

Mitochondria to struktury komórkowe odpowiedzialne za przekształcanie składników odżywczych w związki, które dostarczają komórkom energia niezbędna do ich funkcjonowania . Związki te uzyskuje się po syntezie glukozy, aminokwasów i różnych kwasów tłuszczowych w organizmie, przekształcając je w cząsteczki zwane trifosforanem adenozyny (ATP).

Ze względu na ich znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania komórek są to struktury elementarne: ich ilość i rozmiar mogą się różnić w zależności od typu ogniwa i są uważane za silnik energetyczny , ponieważ dostarczają największej ilości potrzebnej energii i wspomagają oddychanie komórkowe. .

Struktura mitochondriów

Mitochondria mają owalny kształt, o długości od 0.5 do 1 mikrometra, wyróżniający się dużym rozmiarem w stosunku do pozostałych organelli.

Pokryte są podwójną membraną, zewnętrzną lub gładką i wewnętrzną, oddzieloną od siebie warstwą przestrzeń międzybłonowa . Ten ostatni zatrzymuje protony lub cząstki energetyzowane otrzymane w procesach enzymatycznych.

Połączenia zewnętrzna męmbrana pełni funkcje ochronne, a także zatrzymuje integralne białka typu porin. Ze swojej strony wewnętrzna membrana zawiera biologiczne katalizatory lub enzymy i charakteryzuje się fałdami tzw grzbiety mitochondrialne .

Ta ostatnia membrana ma płynna matryca z mitochondrialnym kwasem dezoksyrybonukleinowym (mDNA), który zawiera informacje genetyczne dotyczące syntezy białek. W tej macierzy odbywa się cykl Krebsa, w którym energia jest wytwarzana poprzez metabolizację składników odżywczych.

Ze swojej strony grzebienie mitochondrialne sprzyjają oddychaniu komórek, transportowi białek i elektronów oraz syntezie ATP.

W odniesieniu do ich składu chemicznego, te organelle mają w swojej strukturze lipidy, białka i fosfolipidy, które sprzyjają funkcjonowaniu komórek. Podobnie zawierają kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA), kwas rybonukleinowy (RNA), jony fosforanowe i wapniowe (ATP-ADP), mitribosomy, enzymy i inne związki elementarne.

Funkcja mitochondriów

Główną funkcją mitochondriów jest generowanie energii wymaganej przez komórki , który jest syntetyzowany w trifosforanie adenozyny (ATP). Z tego powodu uważa się, że są one „silnikiem spalinowym” komórki, gdyż sprzyjają aktywności komórek dzięki procesom oddychania tlenowego.

Ze względu na swoje znaczenie mitochondria są badane od dawna, odzwierciedlając różne ważne funkcje dla prawidłowego funkcjonowania organizmu, w tym:

Produkcja energii dla komórek

Jest rozważane najważniejsza funkcja mitochondriów, ponieważ umożliwia prawidłowe funkcjonowanie komórek. Te organelle wykorzystują tlen uzyskany podczas oddychania komórkowego do generowania energii cząsteczek organicznych, uwalniając i syntetyzując ATP.

Proces oddychania komórkowego zachodzi głównie w mitochondriach poprzez następujące etapy:

1. Metabolizacja glukozy lub glikoliza: to odbywa się głównie w macierzy cytoplazmatycznej komórki, czyli poza mitochondriami. Proces ten sprzyja transformacji glukozy w celu uzyskania dwóch cząsteczek pirogronianu i ATP, niezbędnych w kolejnych etapach.
2. Transformacja lub utlenianie pirogronianu : na tym etapie przetworzone kwasy tłuszczowe trafiają do mitochondriów, wiążąc się z koenzymem A, zwanym również acylo-CoA. Te koenzymy są cząsteczkami transportującymi karnitynę, związek chemiczny syntetyzowany z aminokwasów lizyny i miioniny, uważanych za niezbędne. Następnie enzymy macierzy komórkowej przekształcają pirogronian w acetylo-CoA w wyniku oksydacyjnej dekarboksylacji.
3. Cykl Krebsa: zwany także cyklem kwasu trikarboksylowego (TCA) lub cyklem kwasu cytrynowego. Na tym etapie acetylo-CoA ulega degradacji do momentu uzyskania wody, dwutlenku węgla i dwóch cząsteczek: dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NADH) i dinukleotydu flawino-adeninowego (FADH ₂ ).
   W trakcie tego procesu uzyskuje się największą ilość koenzymów potrzebnych do produkcji ATP w oddychaniu komórkowym. W cyklu Krebsa 24 z 38 niezbędnych trifosforanów adenozyny jest syntetyzowanych w macierzy mitochondrialnej komórek eukariotycznych; w przypadku komórek prokariotycznych ten etap rozwija się w cytoplazmie.
4. Fosforylacja oksydacyjna lub synteza trifosforanu adenozyny: na tym etapie cząsteczki NADH i FADH ₂ , które mają elektrony, są syntetyzowane do ATP w wyniku reakcji białek w wewnętrznej błonie mitochondriów. Na tym etapie cząsteczki przekazują swoje elektrony do tlenu, generując łańcuch oddechowy lub łańcuch transportowy w celu syntezy ATP i uzyskania energii.

Termogeneza lub regulator temperatury

Mitochondria dzięki przemianie cząsteczek poprzez ich aktywność kataboliczną, mają zdolność generowania ciepła . W ten sam sposób oni pozwalają regulować temperaturę w ciepłokrwisty żyjące istoty .

Apoptoza lub kontrola cyklu komórkowego

Mitochondria mają zdolność programowania śmierci komórek w sposób kontrolowany. Ta funkcja umożliwia interweniować w ich wzrost, rozwój i wymianę. Apoptozy nie należy wiązać z martwicą, czyli niekontrolowanym procesem śmierci komórek.

Magazynowanie jonów wapnia (ok ²⁺ )

Mitochondria wpływają na procesy biochemiczne komórek, przechowując jony wapnia i zarządzając nimi. Jony te promują zdrowie kości, reakcję neuroprzekaźników w neuronach i skurcz mięśni .

Synteza białek i samoreplikacja, główna funkcja mitochondriów

Mitochondria mają rozszerzenie zdolność do syntezy białek, przekształcania informacji z ich charakterystycznego DNA na inne cząsteczki RNA , bez udziału innych organelli komórkowych, takich jak rybosomy.

Interwencja i regulacja hormonów płciowych

Mitochondria biorą udział w procesie produkcji hormonów płciowych, takich jak testosteron i estrogen. Dzięki zdolności do samoreplikacji poprzez posiadanie własnego DNA, mogą transkrybować informację genetyczną tych hormonów podczas podziału komórki.

konkluzja

Mitochondria to organelle lub struktury elementarne w komórkach eukariotycznych (charakteryzujące się dobrze zdefiniowanym jądrem i wieloma chromosomami) istot żywych. Jego główną funkcją jest transformacja białek w energię użyteczną dla komórek , syntetyzując cząsteczki chemiczne zwane trisfofatem adenozyny (ATP).

Podobnie, ze względu na ich zdolność kataboliczną i ponieważ mają własne DNA, mają zdolność do regulowania temperatury ciała i ingerowania w ważne procesy w organizmie, takie jak synteza białek , magazynowanie wapnia i regeneracja komórek, uważane za elementarny motor komórek.

Referencje

• Friedman, J. i Nunnari, J. (2014). Forma i funkcja mitochondriów. Natura . doi: 10.1038 / natura12985
• Goodenough, U. and Heitman, J. (2014). Geneza eukariotycznej reprodukcji płciowej. Prasa laboratoryjna Cold Spring Harbor . doi: 10.1101 / cshperspect.a016154
• Microsoft Encarta. (2009). Mitochondria. Dla Microsoft Corporation. [Wersja poprawiona w lutym 2020 r.].
• Vidyasagar, A. 2015. Co to są mitochondria? Na żywo. [Wersja poprawiona w lutym 2020 r.].