Митохондрия

от Уикипедия, свободната енциклопедия

Митохондрия:1 Вътрешна мембрана;2 Външна мембрана;3 Кристи;4 Матрикс
Митохондрия:1 Вътрешна мембрана;2 Външна мембрана;3 Кристи;4 Матрикс

В Клетъчната биология митохондрията (мн. митохондрии) (от Гръцки μιτος или mitos, нишка + χονδριον или khondrion, гранула) е универсален клетъчен органел, срещан в почти всички еукариотни клетки.[1]

Понякога митохондриите са описвани като "клетъчните енергиини фабрики", защото те произвеждат повечето от АТФ-а, който от своя страна е източникът на химическа енергия за клетката. Броят на митохондриите в една клетка варира в широки граници според вида на организмът и типът на тъканта. Една клетка може да има една митохондрия или няколко милиона броя митохондрии.[2][3]

Въпреки, че повечето от клетъчното ДНК се съдържа в клетъчното ядро, митохондриите също съдържат своя собствена генетична информация.

Според ендосимбиотната теория, митохондриите произлизат от свободноживеещи прокариоти.

Съдържание

[редактиране] Структура на митохондриите

Електронномикроскопски се разграничават няколко типа структури в митохондрията — двойна мембрана, притежаваща характерните за плазмалемата (клетъчната, плазмената мембрана) особености, която е разграничена от междумембранно пространство (перимитохондрилано пронстранство), клетъчно съдържимо — матрикс, 2–10 молекули ДНК, миторибозоми (митохондрийни рибозоми). Размерите на митохондриите варират от 2 до 10 микрометра (μm).

[редактиране] Външна мембрана

Основна статия Външна митондриална мембрана

Двете мембрани не са равностойни както по функции, така и по структура. Външната е гладка, а вътрешната — нагъната, образувайки гребенчета (кристи). Външната мембрана огражда целия органел, има съотношение между протеините и фосфолипидите подобно на това на плазмената мембрана (1:1 в широчина). Съдържа много интегрални белтъци наречени порини.

[редактиране] Междумембранно пространство

Между двете митохондриални мембрани се ограничава междумембранно пространство, характеризиращо се с по-ниско pH поради повишеното количество протони в него.


[редактиране] Вътрешна мембрана

Основна статия Вътрешна митондриална мембрана

Вътрешната мембрана е непропусклива за редуцираната форма на НАД, поради което в нея се наблюдава т. нар. совалчест механизъм, чиято роля е да пренася протоните и електроните до НАД, намиращ се в матрикса. Поради този факт НАД в цитозола и НАД в матрикса никога не се смесват.

Във вътрешната митохондриална мембрана се намират редокссистемите от дихателните вериги, както и АТФ-азата, чиято роля е да синтезира АТФ благодарение на създадената разлика в зарядите от двете страни на тази мембрана. Процесът се нарича окислително фосфорилиране.

По нея има множество нагъвания, наречени кристи. Те увеличават многократно повърхноста й. Точно по тях се намират дихателните вериги и колкото по-нагъната мембраната толкова повече дихателни вериги има.

[редактиране] Митохондриален матрикс

Основна статия Митондриален матрикс

Матриксът е пространството ограждано от вътрешната мембрана в митохондрия. Матрикса е важен за синтеза на АТФ. Той е богато на белтъци, калциеви (Са2+) и магнезиеви (Мg2+) йони, както и от стотици ензими, тРНК, рибозоми и няколко копия митохондриална ДНК. Основни функции на ензимите са окисление на пирувата, мастните киселини и осъществяване на реакциите от Цикъла на Кребс.[2]

Митохондриите притежават собствен генетичен материал и механизми за собствени РНК-и и белтъци. Тяхната ДНК-а притежава последователност равна на 16,569 нуклеотидни двойки, кодиращи общо 37 гена, 24 тРНК и рРНК и 13 пептида.[4] Тези 13 митохондриални пептида са интегрирани във вътрешната митохондриална мембрана, заедно с протеини кодирани от гени намиращи се в клетъчното ядро.

Електронно микроскопска снимка на митохондрии
Електронно микроскопска снимка на митохондрии

[редактиране] Митохондриални функции

Известно е, че митохиндриите превръщат органичния материал в енергия под формата на АТФ, но освен това тези органели играят главна роля и в много метаболитни процеси като:

Някои митохондриални функции се извършват само в определени клетки, като например в черния дроб, където митохондриите съдържат ензими детоксикиращи амоняка, излишен продукт от метаболизма на белтъците. Мутация в който и да е от гените регулиращи тези функции може да доведе до митоходнриални заболявания.

[редактиране] Превръщане на енергията

Доминираща роля за митохондрията е производство на АТФ, за което в голяма услуга са огромното количество белтъци разположени по вътрешната мембрана. Превръщането става чрез окисление на основните продукти от гликолизата: пируватът и НАДН, които са образувани в цитозола. Този процес на клетъчно дишане, познат още като аеробно дишане е зависим от присъствието на кислород. Когато кислорадът е ограничен само до гликолитични продукти се осъществява анаеробно дишане, процес независещ от митохондриите.Производството на АТФ от глюкоза има приблизително 15 пъти по-голямо при аеробното дишане в сравнение с анаеробното дишане.

[редактиране] Произход

Предполага се, че митохондриите са произлезли по ендосимбионтен път — една по-голяма еукариотна анаеробна клетка е погълнала чрез ендоцитоза една по-малка прокариотна аеробна клетка, но не е последвало образуване на смилателна вакуола около погълнатата клетка. Така се е получила комбинацията от две мембрани —- външната е образувана от вгъването на плазмалемата при ендоцитозата и по състав прилича на нея, а вътрешната е всъщност мембраната на погълнатата клетка. Доказателства в подкрепа на тази хипотеза са следните факти:

  1. Външната мембрана на митохондрия съвпада по състав с плазмалемата, а вътрешната — с мембраната на прокариотите.
  2. Миторибозомите по степента си на утаяване са 70s, колкото са и тези при прокариотите.
  3. Митохондриите са независими по отношение синтезата на белтъци и ДНК. Те имат своя собствена наследствена информация и свои рибозоми. Независими са и по отношение на размножаването си, което може да бъде паралелно с деленето на клетката, както и в зависимост от интензивността на протичащите в клетката процеси, при което се изисква повече енергия.
  4. В митохондриите се среща белтък, наречен кардиолипин, който е харктерен само за прокариотите.
  5. Тези органели притежават ДНК — двойноверижна молекула — аналогично на плазмидите при бактериите.
  6. По своята големина митохондриите приличат на бактериална клетка — те са с размери 1-5 микрометра, а бактериите — 0,2–2 микрометра.

Не случайно митохондриите са наречени „електроцентрали на клетката“. Те имат изключително важен принос за живота — доставят енергия на най-ниското възможно ниво — клетъчното.

[редактиране] Източници

  1. Henze, K., W. Martin (2003). „Evolutionary biology: Essence of mitochondria“. Nature 426: стр. 127-128.
  2. 2,0 2,1 Alberts, Bruce; Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter (1994). „Molecular Biology of the Cell“. New York: Garland Publishing Inc.. ISBN 0-815-33218-1.
  3. Voet, Donald; Judith G. Voet, Charlotte W. Pratt (2006). „Fundamentals of Biochemistry, 2nd Edition“, John Wiley and Sons, Inc., стр. 547. ISBN 0-471-21495-7.
  4. Anderson S, Bankier AT, Barrell BG, de Bruijn MH, Coulson AR, et al. (1981 Apr 9). „Sequence and organization of the human mitochondrial genome“. Nature. 290 (5806): стр. 4-65.

[редактиране] Външни препратки



Органели в клетката

Апарат на Голджи | Акрозома | Вакуола | Везикула | Ендоплазмен ретикулум | Ендозома | Клетъчна стена | Клетъчна мембрана | Лизозома | Меланозома | Митохондрия | Миофибрила | Пластид | Пероксизома | Рибозома | Флагелум | Хлоропласт | Центрозома | Цитоплазма | Ядро | Ядърце