Mis toimub mitokondrites. Mitokondrid
Mitokondrid
Mitokondrid on vardakujulised või ovaalsed struktuurid (gr. mitod- niit, chondros- graanulid). Neid leidub kõigis loomarakkudes (v.a küpsed erütrotsüüdid): kõrgemates taimedes, vetikates ja algloomades. Need puuduvad ainult bakterite prokarüootides.
Need organellid avastas ja kirjeldas esimest korda eelmise sajandi lõpus Altman. Veidi hiljem hakati neid struktuure nimetama mitokondriteks. 1948. aastal juhtis Hogeboom tähelepanu mitokondrite tähtsusele rakulise hingamise keskpunktina ning 1949. aastal tegid Kennedy ja Lehninger kindlaks, et mitokondrites toimub oksüdatiivse fosforüülimise tsükkel. Nii tõestati, et mitokondrid toimivad energia tootmise kohana.
Mitokondrid on nähtavad tavapärase valgusmikroskoobiga spetsiaalsete värvimismeetoditega. Faasi-kontrastmikroskoobis ja "pimedas väljas" saab neid jälgida elusrakkudes.
Struktuur, mõõtmed, kuju mitokondrid on väga varieeruvad. See sõltub eelkõige rakkude funktsionaalsest seisundist. Näiteks on kindlaks tehtud, et 2 tundi järjest lendavate kärbeste motoneuronites tekib tohutul hulgal sfäärilisi mitokondreid, liimitud tiibadega kärbestel on mitokondreid palju vähem ja need on vardakujulise kujuga ( L. B. Levinson). Kujult võivad need olla niitjad, vardakujulised, ümmargused ja hantlikujulised, isegi samas lahtris.
Mitokondrid paiknevad rakus reeglina kas nendes piirkondades, kus energiat tarbitakse, või substraadi kogunemise lähedal (näiteks lipiidide tilgad), kui neid on.
Mitokondrid on rangelt orienteeritud piki spermatosoidide lippe, vöötmetega lihaskoe, kus paiknevad piki müofibrillid, neerutuubulite epiteelis lokaliseeritakse basaalmembraani invaginatsioonides jne.
Mitokondrite arvul rakkudes on elundiomadused, näiteks roti maksarakud sisaldavad 100 kuni 2500 mitokondrit ja neerude kogumiskanalite rakkudes - 300, erinevate loomaliikide spermatosoidides 20 kuni 72, hiiglaslik amööb Kaos kaos nende arv ulatub 500 000. Mitokondrite suurused jäävad vahemikku 1-10 mikronit.
Mitokondrite ultramikroskoopiline struktuur on sama, olenemata nende kujust ja suurusest. Need on kaetud kahe lipoproteiini membraaniga: välimine ja sisemine. Nende vahel on membraanidevaheline ruum.
Sisemembraani invaginatsioone, mis ulatuvad mitokondri kehasse, nimetatakse cristae. Cristae paigutus mitokondrites võib olla risti või pikisuunaline. Cristae kuju võib olla lihtne või hargnenud. Mõnikord moodustavad nad keeruka võrgu. Mõnedes rakkudes, näiteks neerupealise glomerulaarvööndi rakkudes, näevad kristallid välja nagu tuubulid. Cristae arv on otseselt võrdeline mitokondrites toimuvate oksüdatiivsete protsesside intensiivsusega. Näiteks kardiomüotsüütide mitokondrites on neid mitu korda rohkem kui hepatotsüütide mitokondrites. Sisemembraaniga piiratud ruum moodustab mitokondrite sisemise kambri. Selles, kristallide vahel, on mitokondriaalne maatriks – suhteliselt elektrontihe aine.
Sisemembraani valke sünteesivad mitoribosoomid, välismembraani valke aga tsütoribosoomid.
"Mitokondrite välismembraan on paljudes aspektides sarnane EPS-i membraanidega. See on oksüdatiivsete ensüümide poolest vaene. Membraaniruumis on neid vähe. Kuid sisemembraan ja mitokondriaalne maatriks on nendega sõna otseses mõttes küllastunud. Seega Krebsi tsükli ja rasvhapete oksüdatsiooni ensüümid on koondunud mitokondriaalsesse maatriksisse.Sisemas lokaliseerivad membraani elektronide transpordiahel, fosforüülimise ensüümid (ATP teke ADP-st), arvukad transpordisüsteemid.
Mitokondriaalsete membraanide koostis sisaldab lisaks valkudele ja lipiididele RNA-d, DNA-d, viimane on geneetilise spetsiifilisusega ja erineb tuuma DNA-st oma füüsikalis-keemiliste omaduste poolest.
Elektronmikroskoopilised uuringud näitasid, et välismembraani pind on kaetud väikeste sfääriliste elementaarosakestega. Sisemembraan ja kristallid sisaldavad sarnaseid elementaarosakesi "jalgadel", nn seenekehadel. Need koosnevad kolmest osast: sfäärilisest peast (läbimõõt 90–100 A°), silindrilistest jalgadest, pikkusega 5 nm ja laiusega 3–4 nm, ning alusest mõõtmetega 4 x 11 nm. Seene kehapead on seotud fosforüülimisega, seejärel leitakse, et need sisaldavad ATP-id aktiivsusega ensüümi.
Membraanidevahelises ruumis on aine, mille elektrontihedus on väiksem kui maatriksil. See tagab side membraanide vahel ja varustab mõlemas membraanis paiknevaid ensüüme abikatalüsaatorite-koensüümidega.
Nüüdseks on teada, et mitokondrite välismembraan on madala molekulmassiga ainetele, eriti valguühenditele, hästi läbilaskev. Mitokondrite sisemembraan on selektiivselt läbilaskev. See on praktiliselt läbimatu anioonidele (Cl -1, Br -1, SO 4 -2, HCO 3 -1, Sn +2, Mg +2 katioonid, mitmed suhkrud ja enamik aminohappeid, samas kui Ca 2+, Mn 2 + , fosfaat , polükarboksüülhapped tungivad sellest kergesti läbi.On tõendeid selle kohta, et sisemembraanis leidub mitmeid üksikutele läbitungivate anioonide ja katioonide rühmadele omaseid kandjaid. Ainete aktiivne transport läbi membraanide toimub tänu energiakasutusele ATP-aasi süsteemist või töö hingamisahela tulemusena membraanil tekkivast elektrilisest potentsiaalist.Isegi mitokondrites sünteesitud ATP võib väljuda kandja abil (sidetransport).
Mitokondriaalset maatriksit esindab peeneteraline elektrontihe aine. See sisaldab mitoribosoome, DNA molekulidest koosnevaid fibrillaarseid struktuure ja graanuleid läbimõõduga üle 200A ◦, mis on moodustunud sooladest: Ca 3 (PO 4) , Ba 3 (PO 4) 2 , Mg 3 (PO 4) . Arvatakse, et graanulid toimivad Ca +2 ja Mg +2 ioonide reservuaarina. Nende arv suureneb koos mitokondriaalsete membraanide läbilaskvuse muutumisega.
DNA olemasolu mitokondrites tagab mitokondrite osalemise RNA ja spetsiifiliste valkude sünteesis ning viitab ka tsütoplasmaatilise pärilikkuse olemasolule. Iga mitokondrid sisaldab olenevalt selle suurusest ühte või mitut DNA molekuli (2 kuni 10). Mitokondriaalse DNA molekulmass on algloomadel, pärmis, seentel umbes (30-40) * 10 6. Kõrgematel loomadel umbes (9–10) * 10 6.
Selle pikkus pärmis on ligikaudu 5 mikronit, taimedes - 30 mikronit. Mitokondriaalses DNA-s sisalduva geneetilise informatsiooni hulk on väike: see koosneb 15-75 tuhandest aluspaarist, mis võivad kodeerida keskmiselt 25-125 valguahelat molekulmassiga umbes 40 000.
Mitokondriaalne DNA erineb tuuma DNA-st mitmel viisil: selle sünteesikiirus on suurem (5–7 korda), see on DNaasi toimele vastupidavam, kahe rõngaga molekul, sisaldab rohkem guaniini ja tsütosiini, see denatureerub kõrgemal temperatuuril ja seda on lihtsam taastada. Kuid mitte kõiki mitokondriaalseid valke ei sünteesi mitokondriaalne süsteem. Seega tagab tsütokroom C ja teiste ensüümide sünteesi tuumas sisalduv informatsioon. Mitokondrite maatriksis paiknevad vitamiinid A, B 2, B 12, K, E, samuti glükogeen.
Mitokondriaalne funktsioon See seisneb rakkude elutegevuseks vajaliku energia moodustamises. Rakus võivad energiaallikana toimida mitmesugused ühendid: valgud, rasvad, süsivesikud. Ainus substraat, mis koheselt energiaprotsessidesse kaasatakse, on aga glükoos.
Bioloogilised protsessid, mille tulemusena tekib mitokondrites energia, võib jagada 3 rühma: I rühm - oksüdatiivsed reaktsioonid, sealhulgas kaks faasi: anaeroobne (glükolüüs) ja aeroobne. II rühm - defosforüülimine, ATP lõhenemine ja energia vabastamine. III rühm - oksüdatsiooniprotsessiga seotud fosforüülimine.
Glükoosi oksüdatsiooniprotsess toimub kõigepealt ilma hapniku osaluseta (anaeroobsel või glükolüütilisel teel) püroviinamari- või piimhappeks.
Siiski vabaneb vaid väike kogus energiat. Tulevikus osalevad need happed oksüdatsiooniprotsessides, mis toimuvad hapniku osalusel, see tähendab, et nad on aeroobsed. Püroviinamari- ja piimhappe oksüdatsiooniprotsessi tulemusena, mida nimetatakse Krebsi tsükliks, süsihappegaas, vesi ja suur hulk energiat.
Tekkiv energia ei eraldu soojuse kujul, mis tooks kaasa rakkude ülekuumenemise ja kogu organismi surma, vaid koguneb säilitamiseks ja transpordiks mugaval kujul adenosiintrifosforhappe (ATP) kujul. ATP süntees pärineb ADP-st ja fosforhappest ning seetõttu nimetatakse seda fosforüülimine.
Tervetes rakkudes on fosforüülimine seotud oksüdatsiooniga. Haiguste korral saab konjugatsiooni lahti siduda, mistõttu substraat oksüdeerub ja fosforüülimist ei toimu ning oksüdatsioon muutub soojuseks ning ATP sisaldus rakkudes väheneb. Selle tulemusena tõuseb temperatuur ja väheneb rakkude funktsionaalne aktiivsus.
Niisiis on mitokondrite põhiülesanne toota peaaegu kogu raku energiat ja seal toimub organoidi enda, "hingamissüsteemi ensüümide", fosfolipiidide ja valkude aktiivsuseks vajalike komponentide süntees.
Mitokondrite tegevuse teine külg on nende osalemine spetsiifilistes sünteesides, näiteks steroidhormoonide ja üksikute lipiidide sünteesis. Erinevate loomade munarakkudes moodustuvad mitokondrites munakollased, samal ajal kui nad kaotavad oma põhisüsteemi. Kurnatud mitokondrid võivad koguda ka eritusprodukte.
Mõningatel juhtudel (maks, neerud) on mitokondrid võimelised akumuleerima rakku sisenevaid kahjulikke aineid ja mürke, eraldades need põhitsütoplasmast ja blokeerides osaliselt nende ainete kahjuliku mõju. Seega on mitokondrid võimelised võtma üle teiste rakuorganellide funktsioonid, kui see on vajalik teatud protsessi täielikuks toetamiseks normaalsetes või äärmuslikes tingimustes.
Mitokondrite biogenees. Mitokondrid on üsna lühikese elutsükliga uuenevad struktuurid (näiteks roti maksarakkudes on mitokondrite poolväärtusaeg umbes 10 päeva). Mitokondrid moodustuvad eelnevate mitokondrite kasvu ja jagunemise tulemusena. Nende jagunemine võib toimuda kolmel viisil: ahenemine, väikeste alade tärkamine ja tütarmitokondrite tekkimine ema sees. Mitokondrite jagunemisele (paljunemisele) eelneb omaenda geneetilise süsteemi – mitokondriaalse DNA – taastootmine.
Nii et enamiku teadlaste seisukohtade kohaselt toimub mitokondrite moodustumine peamiselt nende enesepaljunemise teel de novo.
Mitokondrid on iga raku üks olulisemaid komponente. Neid nimetatakse ka kondriosoomideks. Need on granuleeritud või filamentsed organellid, mis on taimede ja loomade tsütoplasma lahutamatu osa. Nad on ATP molekulide tootjad, mis on rakus paljude protsesside jaoks nii vajalikud.
Mis on mitokondrid?
Mitokondrid on rakkude energiabaas, nende tegevus põhineb ATP molekulide lagunemisel vabaneva energia oksüdatsioonil ja kasutamisel. Bioloogid edasi selge keel seda nimetatakse rakkude energiatootmisjaamaks.
1850. aastal tuvastati mitokondrid lihastes olevate graanulitena. Nende arv varieerus olenevalt kasvutingimustest: neid koguneb rohkem nendesse rakkudesse, kus on suur hapnikupuudus. See juhtub kõige sagedamini siis, kui kehaline aktiivsus. Sellistes kudedes ilmneb äge energiapuudus, mida täiendavad mitokondrid.
Termini ja koha tekkimine sümbiogeneesi teoorias
1897. aastal tutvustas Bend esmakordselt mõistet "mitokondrid", et tähistada graanulite ja filamentsete struktuuride kuju ja suurust, need on mitmekesised: paksus on 0,6 mikronit, pikkus 1 kuni 11 mikronit. Harvadel juhtudel võivad mitokondrid olla suur suurus ja hargnenud sõlm.
Sümbiogeneesi teooria annab selge ettekujutuse mitokondrite olemasolust ja nende ilmumisest rakkudesse. See ütleb, et kondriosoom tekkis bakterirakkude, prokarüootide poolt kahjustamise käigus. Kuna nad ei saanud iseseisvalt hapnikku energia tootmiseks kasutada, takistas see nende täielikku arengut ja eellasloomad said takistamatult areneda. Evolutsiooni käigus võimaldas nendevaheline ühendus eellasloomadel oma geene edasi anda praegustele eukarüootidele. Tänu sellele arengule ei ole mitokondrid enam iseseisvad organismid. Nende geenifondi ei saa täielikult realiseerida, kuna see on osaliselt blokeeritud ensüümide poolt, mis on mis tahes rakus.
Kus nad elavad?
Mitokondrid on koondunud nendesse tsütoplasma piirkondadesse, kus on vajadus ATP järele. Näiteks südame lihaskoes paiknevad need müofibrillide läheduses ja spermatosoidides moodustavad nad žguti telje ümber kaitsva maskeeringu. Seal toodavad nad palju energiat, et "saba" pöörlema hakkaks. Nii liigub sperma munaraku suunas.
Rakkudes moodustuvad uued mitokondrid eelmiste organellide lihtsa jagunemise teel. Selle käigus säilib kogu pärilik teave.
Mitokondrid: millised nad välja näevad?
Mitokondrid on silindrilise kujuga. Neid leidub sageli eukarüootides, moodustades 10–21% raku mahust. Nende suurused ja kujud on mitmes osas erinevad ja võivad olenevalt tingimustest muutuda, kuid laius on konstantne: 0,5-1 mikronit. Kondriosoomide liikumised sõltuvad kohtadest rakus, kus toimub kiire energiakulu. Nad liiguvad läbi tsütoplasma, kasutades liikumiseks tsütoskeleti struktuure.
Erineva suurusega mitokondrid, mis töötavad üksteisest eraldi ja varustavad energiaga tsütoplasma teatud tsoone, on pikad ja hargnenud mitokondrid. Nad on võimelised andma energiat üksteisest kaugel asuvatele rakkude piirkondadele. Sellist kondriosoomide ühist tööd ei täheldata mitte ainult üherakulistes, vaid ka mitmerakulistes organismides. Kondriosoomide kõige keerulisem struktuur esineb imetajate skeletilihastes, kus suurimad hargnenud kondriosoomid on omavahel ühendatud intermitokondrite ristmike (IMC) abil.
Need on kitsad vahed külgnevate mitokondriaalsete membraanide vahel. Sellel ruumil on suur elektrontihedus. MMK-d on sagedamini rakkudes, kus nad seonduvad töötavate kondriosoomidega.
Probleemi paremaks mõistmiseks peate lühidalt kirjeldama mitokondrite tähtsust, nende hämmastavate organellide struktuuri ja funktsioone.
Kuidas need on korraldatud?
Et mõista, mis on mitokondrid, peate teadma nende struktuuri. See ebatavaline energiaallikas on pallikujuline, kuid sagedamini piklik. Kaks membraani asuvad üksteise lähedal:
- välimine (sile);
- sisemine, mis moodustab lehekujulise (cristae) ja toruja (tuubulite) kujuga väljakasvu.
Kui te ei võta arvesse mitokondrite suurust ja kuju, on neil sama struktuur ja funktsioonid. Kondriosoom on piiritletud kahe membraaniga, mille suurus on 6 nm. Mitokondrite välismembraan meenutab anumat, mis kaitseb neid hüaloplasma eest. Sisemembraani eraldab välimisest 11–19 nm laiune sektsioon. Sisemembraani eripäraks on selle võime eenduda mitokondritesse, võttes lamedate ribide kujul.
Mitokondrite sisemine õõnsus on täidetud maatriksiga, millel on peeneteraline struktuur, kus mõnikord leidub filamente ja graanuleid (15-20 nm). Maatriksi niidid loovad organellid ja graanulid väike suurus- Mitokondriaalsed ribosoomid.
Esimesel etapil toimub see hüaloplasmas. Selles etapis toimub substraatide või glükoosi esialgne oksüdatsioon, kuni need protseduurid toimuvad ilma hapnikuta – anaeroobne oksüdatsioon. Energiatootmise järgmine etapp on ATP aeroobne oksüdatsioon ja lagunemine, see protsess toimub rakkude mitokondrites.
Mida mitokondrid teevad?
Selle organelli peamised funktsioonid on:
Omaenda desoksüribonukleiinhappe olemasolu mitokondrites kinnitab veel kord nende organellide väljanägemise sümbiootilist teooriat. Lisaks põhitööle osalevad nad hormoonide ja aminohapete sünteesis.
Mitokondriaalne patoloogia
Mitokondriaalses genoomis esinevad mutatsioonid põhjustavad masendavaid tagajärgi. Inimese kandjaks on DNA, mis antakse järglastele edasi vanematelt, mitokondri genoom aga ainult emalt. Seda asjaolu seletatakse väga lihtsalt: lapsed saavad tsütoplasma koos sellesse suletud kondriosoomidega koos emase munaga, need puuduvad spermatosoidides. Selle häirega naised võivad mitokondriaalse haiguse oma järglastele edasi anda, haige mees aga mitte.
Normaaltingimustes on kondriosoomidel sama DNA koopia – homoplasmia. Mitokondriaalses genoomis võivad esineda mutatsioonid ning tervete ja muteerunud rakkude kooseksisteerimise tõttu tekib heteroplasma.
Tänu kaasaegsele meditsiinile on tänaseks tuvastatud üle 200 haiguse, mille põhjuseks oli mitokondri DNA mutatsioon. Mitte kõigil juhtudel, kuid mitokondriaalsed haigused alluvad hästi terapeutilisele hooldusele ja ravile.
Nii me mõtlesime välja küsimuse, mis on mitokondrid. Nagu kõik teised organellid, on need raku jaoks väga olulised. Nad osalevad kaudselt kõigis energiat nõudvates protsessides.
On tugevalt juurdunud arvamus, et inimese vastupidavust seostatakse südamelihase treenimisega ja mida selleks vaja on kaua aega teha madala intensiivsusega tööd.
Tegelikult pole kõik nii: vastupidavus on lahutamatult seotud sees olevate mitokondritega lihaskiud. Seetõttu pole vastupidavustreening midagi muud kui arendamine maksimaalne arv mitokondrid igas lihaskius.
Ja sellest ajast peale maksimaalset mitokondrite arvu piirab lihaskiu sees olev ruum, siis vastupidavuse arengut piirab lihaste arv, mis konkreetsel inimesel on.
Lühidalt öeldes: mida rohkem on inimesel teatud lihasrühmades mitokondreid, seda vastupidavamad on need konkreetsed lihasrühmad.
Ja mis kõige tähtsam: puudub üldine vastupidavus. On ainult teatud lihasrühmade lokaalne vastupidavus.
Mitokondrid. Mis see on
Mitokondrid on spetsiaalsed organellid (struktuurid) rakkude sees. Inimkeha, mis vastutavad lihaste kontraktsioonide energia tootmise eest. Mõnikord nimetatakse neid raku energiajaamadeks.
Sel juhul toimub mitokondrites energiatootmise protsess hapniku juuresolekul. Hapnik muudab energia saamise protsessi mitokondrites võimalikult tõhusaks, kui võrrelda energia saamise protsessi ilma hapnikuta.
Energia tootmiseks kasutatavaks kütuseks võivad olla täiesti erinevad ained: rasv, glükogeen, glükoos, laktaat, vesinikioonid.
Mitokondrid ja vastupidavus. Kuidas see juhtub
Lihaste kokkutõmbumisel tekib alati jääkprodukt. Tavaliselt on see piimhape - laktaadi ja vesinikuioonide keemiline ühend.
Lihaskiu (lihasraku) sees kogunedes hakkavad vesinikioonid häirima lihaskiu kokkutõmbumiseks vajaliku energia hankimise protsessi. Ja niipea, kui vesinikuioonide kontsentratsiooni tase saavutab kriitilise taseme, peatub lihaste kokkutõmbumine. JA Sel hetkel võib näidata konkreetse lihasrühma maksimaalset vastupidavuse taset.
Mitokondritel on võime absorbeerida vesinikioone ja neid enda sees taaskasutada.
Selgub järgmine olukord. Kui lihaskiudude sees on suur hulk mitokondreid, siis suudavad nad ära kasutada ja suur kogus vesinikioonid. Ja see tähendab konkreetse lihase pikemat tööd, ilma et oleks vaja pingutust katkestada.
Ideaalis, kui töötavate lihaskiudude sees on piisavalt mitokondreid, et kasutada ära kogu toodetud vesinikioonide kogus, muutub selline lihaskiud peaaegu väsimatuks ja suudab jätkata tööd seni, kuni seda on piisavas koguses. toitaineid lihaste kokkutõmbumiseks.
Näide.
Peaaegu igaüks meist suudab pikka aega kiires tempos kõndida, kuid üsna pea oleme sunnitud kiires tempos jooksmise lõpetama. Miks see niimoodi välja tuleb?
Kiirel kõndimisel nn. oksüdatiivsed ja vahepealsed lihaskiud. Oksüdatiivseid lihaskiude iseloomustab maksimaalne võimalik mitokondrite arv, jämedalt öeldes on mitokondrid 100%.
Vahepealsetes lihaskiududes on mitokondreid oluliselt vähem, olgu see siis 50% maksimaalsest arvust. Selle tulemusena hakkavad vesinikioonid järk-järgult kogunema vahepealsete lihaskiudude sees, mis peaks viima lihaskiudude kokkutõmbumise katkemiseni.
Kuid seda ei juhtu, kuna vesinikioonid tungivad oksüdatiivsetesse lihaskiududesse, kus mitokondrid saavad nende kasutamisega hõlpsasti hakkama.
Tänu sellele on meil võimalik jätkata liikumist seni, kuni kehas on piisavalt glükogeeni, aga ka rasvavarusid töötavate oksüdatiivsete lihaskiudude sees. Siis oleme sunnitud puhkama, et energiavarusid täiendada.
Kiire jooksu puhul on lisaks mainitud oksüdatiivsetele ja vahepealsetele lihaskiududele nn. glükolüütilised lihaskiud, milles mitokondrid peaaegu puuduvad. Seetõttu on glükolüütilised lihaskiud võimelised töötama vaid lühikest aega, kuid äärmiselt intensiivselt. Nii tõuseb jooksukiirus.
Seejärel muutub vesinikuioonide koguarv selliseks, et kogu seal olevate mitokondrite arv ei suuda neid enam ära kasutada. Kavandatud intensiivsusega töö tegemisest keeldutakse.
Aga mis juhtuks, kui kõigis lihasrühmades oleks ainult oksüdatiivsed lihaskiud?
Sel juhul muutub oksüdatiivsete kiududega lihasrühm väsimatuks. Tema vastupidavus võrdub lõpmatusega (eeldusel, et on olemas piisav kogus toitaineid - rasvu ja glükogeeni).
Teeme järgmise järelduse: Vastupidavustreeningu jaoks on ülimalt oluline mitokondrite areng töötavates lihaskiududes. Just tänu mitokondritele saavutatakse lihasgruppide vastupidavus.
Keha üldine vastupidavus puudub, sest vastupidavus (võime teha kavandatud intensiivsusega tööd) on seotud mitokondrite olemasoluga töötavates lihastes. Mida rohkem on mitokondreid, seda rohkem suudavad lihased üles näidata.
Mitokondrid- See kahe membraaniga organoid eukarüootne rakk, mille põhifunktsioon ATP süntees- energiaallikas raku eluks.
Mitokondrite arv rakkudes ei ole konstantne, keskmiselt mitmest ühikust mitme tuhandeni. Seal, kus sünteesiprotsessid on intensiivsed, on neid rohkem. Mitokondrite suurus ja kuju on samuti erinevad (ümarad, piklikud, spiraalsed, tassikujulised jne). Sagedamini on neil ümar piklik kuju, läbimõõt kuni 1 mikromeeter ja pikkus kuni 10 mikronit. Nad võivad liikuda rakus tsütoplasma vooluga või jääda ühte asendisse. Nad liiguvad kohtadesse, kus energiatootmist on kõige rohkem vaja.
Tuleb meeles pidada, et rakkudes sünteesitakse ATP glükolüüsi ajal mitte ainult mitokondrites, vaid ka tsütoplasmas. Nende reaktsioonide efektiivsus on aga madal. Mitokondrite funktsiooni eripäraks on see, et neis ei toimu mitte ainult hapnikuvabad oksüdatsioonireaktsioonid, vaid ka energiavahetuse hapnikustaadium.
Teisisõnu, mitokondrite funktsioon on aktiivne osalemine rakuhingamises, mis hõlmab paljusid oksüdatsioonireaktsioone. orgaaniline aine vesiniku prootonite ja elektronide ülekanne, mis kaasneb energia vabanemisega, mis akumuleerub ATP-s.
Mitokondriaalsed ensüümid
Ensüümid translokaasid Sisemine mitokondriaalne membraan transpordib aktiivselt ADP-d ja ATP-d.
Cristae struktuuris eristatakse elementaarosakesi, mis koosnevad peast, jalast ja alusest. Ensüümist valmistatud peadel ATPaas toimub ATP süntees. ATPaas tagab ADP fosforüülimise konjugatsiooni hingamisahela reaktsioonidega.
Hingamisahela komponendid on baasis elementaarosakesed membraani sügavuses.
Maatriks sisaldab kõige rohkem Krebsi tsükli ensüümid ja rasvhapete oksüdatsioon.
Elektrotranspordi hingamisahela aktiivsuse tulemusena sisenevad maatriksist sinna vesinikioonid ja vabanevad sisemembraani välisküljel. Seda teostavad teatud membraaniensüümid. Vesinikuioonide kontsentratsiooni erinevus membraani erinevatel külgedel põhjustab pH gradiendi ilmnemist.
Gradiendi säilitamiseks vajalik energia saadakse elektronide ülekandega läbi hingamisahela. Vastasel juhul hajuvad vesinikuioonid tagasi.
PH gradiendi energiat kasutatakse ATP sünteesimiseks ADP-st:
ADP + F \u003d ATP + H 2 O (reaktsioon on pöörduv)
Saadud vesi eemaldatakse ensümaatiliselt. See koos muude teguritega hõlbustab reaktsiooni liikumist vasakult paremale.
Mitokondrid on eukarüootide "jõujaamad", mis toodavad rakutegevuseks energiat. Need genereerivad energiat, muutes selle vormideks, mida rakk saab kasutada. Sees asuvad mitokondrid toimivad rakulise hingamise "alusena". – protsess, mis toodab energiat raku tegevuseks. Mitokondrid osalevad ka teistes rakuprotsessides nagu kasv ja.
Iseloomulikud omadused
Mitokondrid on iseloomuliku pikliku või ovaalse kujuga ja kaetud topeltmembraaniga. Neid leidub nii linnas kui ka . Mitokondrite arv rakus varieerub sõltuvalt raku tüübist ja funktsioonist. Mõned rakud, näiteks küpsed punased verelibled, ei sisalda üldse mitokondreid. Mitokondrite ja muude organellide puudumine jätab ruumi miljonitele hemoglobiini molekulidele, mis on vajalikud hapniku transportimiseks kogu kehas. Teisest küljest võivad lihasrakud sisaldada tuhandeid mitokondreid, mis toodavad lihastegevuseks vajalikku energiat. Mitokondreid leidub rohkesti ka rasvarakkudes ja maksarakkudes.
Mitokondriaalne DNA
Mitokondritel on oma DNA (mtDNA) ja nad võivad sünteesida oma valke. mtDNA kodeerib valke, mis osalevad rakuhingamise ajal elektronide ülekandes ja oksüdatiivses fosforüülimises. Oksüdatiivne fosforüülimine mitokondriaalses maatriksis tekitab energiat ATP kujul. MtDNA-st sünteesitud valgud on samuti kodeeritud tootma RNA molekule, mis kannavad RNA-d ja ribosomaalset RNA-d.
Mitokondriaalne DNA erineb aastal leitud DNA-st selle poolest, et sellel puuduvad DNA parandamise mehhanismid, mis aitaksid ära hoida tuuma DNA mutatsioone. Selle tulemusena on mtDNA mutatsioonimäär palju suurem kui tuuma DNA-l. Oksüdatiivse fosforüülimise teel toodetud reaktiivse hapnikuga kokkupuude kahjustab ka mtDNA-d.
Mitokondrite struktuur
Mitokondrid on ümbritsetud kahekordsega. Kõik need membraanid on sisseehitatud valkudega fosfolipiidide kaksikkiht. Välismembraan on sile, sisemisel membraanil aga palju volte. Neid volte nimetatakse cristaeks. Need suurendavad rakuhingamise "tootlikkust", suurendades olemasolevat pinda.
Topeltmembraanid jagavad mitokondrid kaheks erinevaks osaks: membraanidevaheliseks ruumiks ja mitokondriaalseks maatriksiks. Membraanidevaheline ruum on kitsas osa kahe membraani vahel, mitokondriaalne maatriks aga membraanide sees olev osa.
Mitokondriaalne maatriks sisaldab mtDNA-d, ribosoome ja ensüüme. Mõned rakuhingamise etapid, sealhulgas tsükkel sidrunhape ja oksüdatiivne fosforüülimine, esinevad maatriksis ensüümide kõrge kontsentratsiooni tõttu.
Mitokondrid on poolautonoomsed, kuna nende paljunemine ja kasvamine sõltuvad rakust ainult osaliselt. Neil on oma DNA, ribosoomid, valgud ja kontroll nende sünteesi üle. Nagu bakteritel, on ka mitokondritel ümmargune DNA ja need replitseerivad paljunemisprotsessis, mida nimetatakse binaarseks lõhustumiseks. Enne replikatsiooni sulanduvad mitokondrid kokku protsessis, mida nimetatakse fusiooniks. See on vajalik stabiilsuse säilitamiseks, sest ilma selleta vähenevad mitokondrid jagunedes. Vähenenud mitokondrid ei suuda toota piisavalt raku normaalseks toimimiseks vajalikku energiat.
Laadimine...
