Čo sa deje v mitochondriách? Mitochondrie
Mitochondrie
Mitochondrie sú tyčinkovité alebo oválne štruktúry (gr. mitos- niť, chondros- granule). Nachádzajú sa vo všetkých živočíšnych bunkách (okrem zrelých červených krviniek): vo vyšších rastlinách, riasach a prvokoch. Chýbajú len v prokaryotických baktériách.
Tieto organely prvýkrát objavil a opísal koncom minulého storočia Altman. O niečo neskôr sa tieto štruktúry nazývali mitochondrie. V roku 1948 Hogeboom poukázal na dôležitosť mitochondrií ako centra bunkového dýchania a v roku 1949 Kennedy a Lehninger zistili, že v mitochondriách prebieha cyklus oxidačnej fosforylácie. Bolo teda dokázané, že mitochondrie slúžia ako miesto na výrobu energie.
Mitochondrie sú viditeľné v bežnom svetelnom mikroskope pomocou špeciálnych metód farbenia. Vo fázovom kontrastnom mikroskope a v „tmavom poli“ ich možno pozorovať v živých bunkách.
Štruktúra, rozmery, tvar mitochondrie sú veľmi variabilné. To závisí predovšetkým od funkčného stavu buniek. Napríklad sa zistilo, že v motorických neurónoch múch, ktoré lietajú nepretržite 2 hodiny, sa objavuje veľké množstvo sférických mitochondrií, zatiaľ čo u muchy so zlepenými krídlami je počet mitochondrií oveľa menší a majú tyčinkovitý tvar (L. B. Levinson). V tvare môžu byť vláknité, tyčovité, zaoblené a činkové, dokonca aj v rámci tej istej bunky.
Mitochondrie sú lokalizované v bunke spravidla buď v tých oblastiach, kde sa spotrebúva energia, alebo v blízkosti akumulácie substrátu (napríklad lipidové kvapôčky), ak nejaké existujú.
Striktná orientácia mitochondrií sa nachádza pozdĺž bičíka spermií, v pruhovanom svalové tkanivo, kde sú lokalizované pozdĺž myofibríl, v epiteli renálnych tubulov sú lokalizované v invagináciách bazálnej membrány atď.
Počet mitochondrií v bunkách má orgánové charakteristiky, napríklad pečeňové bunky potkanov obsahujú 100 až 2500 mitochondrií a bunky zberných kanálikov obličiek - 300, v spermiách rôznych živočíšnych druhov od 20 do 72, v obrovskej amébe Chaos chaos ich počet dosahuje 500 000. Veľkosti mitochondrií sa pohybujú od 1 do 10 mikrónov.
Ultramikroskopická štruktúra mitochondrií je rovnaká, bez ohľadu na ich tvar a veľkosť. Sú pokryté dvoma lipoproteínovými membránami: vonkajšou a vnútornou. Medzi nimi je medzimembránový priestor.
Invaginácie vnútornej membrány, ktoré vyčnievajú do tela mitochondrií, sa nazývajú Christami. Usporiadanie kristov v mitochondriách môže byť priečne alebo pozdĺžne. Tvar cristae môže byť jednoduchý alebo rozvetvený. Niekedy tvoria komplexnú sieť. V niektorých bunkách, napríklad v bunkách zona glomerulosa nadobličiek, vyzerajú cristae ako rúrky. Počet kristov je priamo úmerný intenzite oxidačných procesov prebiehajúcich v mitochondriách. Napríklad v mitochondriách kardiomyocytov je ich niekoľkonásobne viac ako v mitochondriách hepatocytov. Priestor uzavretý vnútornou membránou tvorí vnútornú komoru mitochondrií. V ňom, medzi kristami, sa nachádza mitochondriálna matrica – látka s relatívne hustotou elektrónov.
Proteíny vnútornej membrány sú syntetizované mitoribozómami a proteíny vonkajšej membrány sú syntetizované cytoribozómami.
"Vonkajšia membrána mitochondrií je v mnohých ohľadoch podobná membránam ER. Je chudobná na oxidačné enzýmy. V membránovom priestore je ich málo. Ale vnútorná membrána a mitochondriálna matrica sú nimi doslova nasýtené. Teda, enzýmy Krebsovho cyklu a oxidácie mastných kyselín sú sústredené v mitochondriálnej matrici Vo vnútornej V membráne sú lokalizované elektrónové transportné reťazce, fosforylačné enzýmy (tvorba ATP z ADP) a početné transportné systémy.
Okrem proteínov a lipidov zahŕňa zloženie mitochondriálnych membrán RNA a DNA, ktorá má genetickú špecifickosť a líši sa svojimi fyzikálno-chemickými vlastnosťami od jadrovej DNA.
Štúdie elektrónového mikroskopu odhalili, že povrch vonkajšej membrány je pokrytý malými sférickými elementárnymi časticami. Vnútorná membrána a cristae obsahujú podobné elementárne častice na „nohách“, takzvaných hríbových telách. Pozostávajú z troch častí: guľovej hlavy (priemer 90-100 A°), valcovej nohy s dĺžkou 5 nm a šírkou 3-4 nm a základne s rozmermi 4 x 11 nm. Hlavy tiel húb sú spojené s fosforyláciou a potom sa zistí, že hlavy obsahujú enzým s aktivitou ATP-ide.
V medzimembránovom priestore sa nachádza látka s nižšou elektrónovou hustotou ako matrica. Zabezpečuje komunikáciu medzi membránami a dodáva pomocné koenzýmové katalyzátory pre enzýmy umiestnené v oboch membránach.
Teraz je známe, že vonkajšia membrána mitochondrií je vysoko priepustná pre látky s nízkou molekulovou hmotnosťou, najmä proteínové zlúčeniny. Vnútorná membrána mitochondrií je selektívne priepustná. Je prakticky nepriepustný pre anióny (Cl -1, Br -1, SO 4 -2, HCO 3 -1, Sn +2, Mg +2 katióny, množstvo cukrov a väčšinu aminokyselín, kým Ca 2+, Mn 2 +, fosfát , polykarboxylové kyseliny cez ňu ľahko prenikajú.Vo vnútornej membráne je dokázaná prítomnosť viacerých transportérov špecifických pre určité skupiny prenikajúcich aniónov a katiónov.Aktívny transport látok cez membrány sa uskutočňuje pomocou energie systému ATPázy alebo elektrický potenciál generovaný na membráne ako výsledok práce dýchacieho reťazca Dokonca aj ATP syntetizovaný v mitochondriách môže byť uvoľnený transportérom (coupled transport).
Mitochondriálna matrica je reprezentovaná jemnozrnnou elektrónovo hustou látkou. Obsahuje mitoribozómy, fibrilárne štruktúry pozostávajúce z molekúl DNA a granúl s priemerom viac ako 200A ◦ tvorené soľami: Ca 3 (PO 4), Ba 3 (PO 4) 2, Mg 3 (PO 4). Predpokladá sa, že granule slúžia ako zásobník iónov Ca+2 a Mg+2. Ich počet sa zvyšuje so zmenami permeability mitochondriálnych membrán.
Prítomnosť DNA v mitochondriách zabezpečuje účasť mitochondrií na syntéze RNA a špecifických proteínov a tiež naznačuje existenciu cytoplazmatickej dedičnosti. Každá mitochondria obsahuje v závislosti od veľkosti jednu alebo niekoľko molekúl DNA (od 2 do 10). Molekulová hmotnosť mitochondriálnej DNA je asi (30-40) * 106 v prvokoch, kvasinkách a hubách. U vyšších zvierat je asi (9–10) * 10 6.
Jeho dĺžka v kvasinkách je približne 5 mikrónov, v rastlinách - 30 mikrónov. Množstvo genetickej informácie obsiahnuté v mitochondriálnej DNA je malé: pozostáva z 15-75 tisíc párov báz, ktoré môžu kódovať v priemere 25-125 proteínových reťazcov s molekulovou hmotnosťou asi 40 000.
Mitochondriálna DNA sa od jadrovej DNA líši v niekoľkých znakoch: má vyššiu rýchlosť syntézy (5-7 krát), je odolnejšia voči pôsobeniu DNázy, je to dvojkruhová molekula, obsahuje viac guanínu a cytozínu, je denaturovaný pri vyššej teplote a ľahšie sa obnovuje. Avšak nie všetky mitochondriálne proteíny sú syntetizované mitochondriálnym systémom. Syntéza cytochrómu C a iných enzýmov je teda zabezpečená informáciou obsiahnutou v jadre. Vitamíny A, B2, B12, K, E, ako aj glykogén sú lokalizované v mitochondriálnej matrici.
Mitochondriálna funkcia spočíva vo vytváraní energie potrebnej pre život buniek. Ako zdroj energie v bunke môžu slúžiť rôzne zlúčeniny: bielkoviny, tuky, sacharidy. Jediným substrátom, ktorý je okamžite zahrnutý do energetických procesov, je však glukóza.
Biologické procesy, v dôsledku ktorých sa v mitochondriách vytvára energia, možno rozdeliť do 3 skupín: Skupina I - oxidačné reakcie zahŕňajúce dve fázy: anaeróbne (glykolýza) a aeróbne. Skupina II - defosforylácia, rozklad ATP a uvoľňovanie energie. Skupina III - fosforylácia spojená s oxidačným procesom.
Proces oxidácie glukózy spočiatku prebieha bez účasti kyslíka (anaeróbne alebo glykolyticky) na kyselinu pyrohroznovú alebo mliečnu.
Uvoľní sa však len malé množstvo energie. Následne sa tieto kyseliny zapájajú do oxidačných procesov, ktoré prebiehajú za účasti kyslíka, t.j. sú aeróbne. V dôsledku oxidačného procesu kyseliny pyrohroznovej a kyseliny mliečnej, nazývaného Krebsov cyklus, vzniká oxid uhličitý, voda a veľké množstvo energie.
Výsledná energia sa neuvoľňuje vo forme tepla, ktoré by viedlo k prehriatiu buniek a smrti celého organizmu, ale akumuluje sa vo forme vhodnej na skladovanie a transport vo forme kyseliny adenozíntrifosforečnej (ATP). K syntéze ATP dochádza z ADP a kyseliny fosforečnej a preto sa nazýva fosforylácia.
V zdravých bunkách je fosforylácia spojená s oxidáciou. Pri ochoreniach môže dôjsť k rozpojeniu konjugácie, teda k oxidácii substrátu, ale k fosforylácii nedochádza a oxidácia sa mení na teplo a obsah ATP v bunkách klesá. V dôsledku toho stúpa teplota a znižuje sa funkčná aktivita buniek.
Hlavnou funkciou mitochondrií je teda produkovať takmer všetku energiu bunky a dochádza k syntéze zložiek potrebných pre činnosť samotnej organely, enzýmov „respiračného súboru“, fosfolipidov a proteínov.
Ďalším aspektom aktivity mitochondrií je ich účasť na špecifických syntézach, napríklad na syntéze steroidných hormónov a jednotlivých lipidov. V oocytoch rôznych zvierat sa v mitochondriách tvoria akumulácie žĺtka, ktoré strácajú svoj základný systém. Utratené mitochondrie môžu tiež akumulovať produkty vylučovania.
V niektorých prípadoch (pečeň, obličky) sú mitochondrie schopné akumulovať škodlivé látky a jedy, ktoré sa dostávajú do bunky, izolovať ich od hlavnej cytoplazmy a čiastočne blokovať škodlivé účinky týchto látok. Mitochondrie sú teda schopné prevziať funkcie iných bunkových organel, keď je to potrebné na úplné zabezpečenie konkrétneho procesu za normálnych podmienok alebo za extrémnych podmienok.
Biogenéza mitochondrií. Mitochondrie sú obnoviteľné štruktúry s pomerne krátkym životným cyklom (napríklad v pečeňových bunkách potkanov je polčas mitochondrií asi 10 dní). Mitochondrie vznikajú ako výsledok rastu a delenia predchádzajúcich mitochondrií. K ich deleniu môže dôjsť tromi spôsobmi: zovretím, pučaním malých úsekov a vznikom dcérskych mitochondrií vo vnútri matky. Deleniu (rozmnožovaniu) mitochondrií predchádza rozmnoženie vlastného genetického systému – mitochondriálnej DNA.
Takže podľa názorov väčšiny výskumníkov dochádza k tvorbe mitochondrií hlavne prostredníctvom sebareprodukcie de novo.
Mitochondrie sú jednou z najdôležitejších zložiek každej bunky. Nazývajú sa tiež chondriozómy. Sú to zrnité alebo vláknité organely, ktoré sú súčasťou cytoplazmy rastlín a živočíchov. Sú producentmi molekúl ATP, ktoré sú tak potrebné pre mnohé procesy v bunke.
Čo sú mitochondrie?
Mitochondrie sú energetickou základňou buniek, ich činnosť je založená na oxidácii a využití energie uvoľnenej pri rozklade molekúl ATP. Biológovia na jednoduchým jazykom nazýva sa to stanica na výrobu energie pre bunky.
V roku 1850 boli mitochondrie identifikované ako granuly vo svaloch. Ich počet sa menil v závislosti od podmienok rastu: hromadia sa viac v tých bunkách, kde je vysoký nedostatok kyslíka. To sa stáva najčastejšie, keď fyzická aktivita. V takýchto tkanivách sa objavuje akútny nedostatok energie, ktorú mitochondrie dopĺňajú.
Vzhľad pojmu a miesto v teórii symbiogenézy
V roku 1897 Bend prvýkrát predstavil koncept „mitochondrií“ na označenie zrnitej a vláknitej štruktúry, v ktorej sa líšia tvarom a veľkosťou: hrúbka je 0,6 µm, dĺžka - od 1 do 11 µm. V zriedkavých situáciách môžu byť mitochondrie veľká veľkosť a rozvetvený uzol.
Teória symbiogenézy dáva jasnú predstavu o tom, čo sú mitochondrie a ako sa objavili v bunkách. Hovorí, že chondriozóm vznikol v procese poškodenia bakteriálnych buniek, prokaryotov. Keďže nemohli autonómne využívať kyslík na výrobu energie, bránilo im to v úplnom vývoji, zatiaľ čo progenoty sa mohli vyvíjať bez prekážok. Počas evolúcie spojenie medzi nimi umožnilo progenotom preniesť svoje gény na eukaryoty. Vďaka tomuto pokroku už mitochondrie nie sú samostatnými organizmami. Ich genofond nemôže byť plne realizovaný, pretože je čiastočne blokovaný enzýmami, ktoré sú prítomné v akejkoľvek bunke.
Kde žijú?
Mitochondrie sú sústredené v tých oblastiach cytoplazmy, kde sa objavuje potreba ATP. Napríklad vo svalovom tkanive srdca sa nachádzajú v blízkosti myofibríl a v spermiách tvoria ochrannú kamufláž okolo osi miechy. Tam generujú veľa energie na roztočenie „chvostu“. Takto sa spermie pohybuje smerom k vajíčku.
V bunkách vznikajú nové mitochondrie jednoduchým delením predchádzajúcich organel. Počas nej sa zachovávajú všetky dedičné informácie.
Mitochondrie: ako vyzerajú
Tvar mitochondrií pripomína valec. Často sa nachádzajú v eukaryotoch, ktoré zaberajú 10 až 21 % objemu bunky. Ich veľkosti a tvary sa značne líšia a môžu sa meniť v závislosti od podmienok, ale šírka je konštantná: 0,5-1 mikrónu. Pohyby chondriozómov závisia od miest v bunke, kde dochádza k rýchlemu plytvaniu energiou. Pohybujú sa cytoplazmou pomocou cytoskeletálnych štruktúr na pohyb.
Náhradou za mitochondrie rôznych veľkostí, ktoré pracujú oddelene od seba a dodávajú energiu určitým zónam cytoplazmy, sú dlhé a rozvetvené mitochondrie. Sú schopné poskytnúť energiu oblastiam buniek umiestneným ďaleko od seba. Takáto spoločná práca chondriozómov sa pozoruje nielen v jednobunkových organizmoch, ale aj v mnohobunkových organizmoch. Najzložitejšia štruktúra chondriozómov sa nachádza vo svaloch kostry cicavcov, kde sú najväčšie rozvetvené chondriozómy navzájom spojené pomocou intermitochondriálnych kontaktov (IMC).
Sú to úzke medzery medzi susednými mitochondriálnymi membránami. Tento priestor má vysokú hustotu elektrónov. MMK sú bežnejšie v bunkách, kde sa viažu spolu s pracovnými chondriozómami.
Pre lepšie pochopenie problematiky je potrebné stručne popísať význam mitochondrií, štruktúru a funkcie týchto úžasných organel.
Ako sú postavené?
Aby ste pochopili, čo sú mitochondrie, musíte poznať ich štruktúru. Tento nezvyčajný zdroj energie má guľovitý tvar, ale často predĺžený. Dve membrány sú umiestnené blízko seba:
- vonkajšie (hladké);
- vnútorné, ktoré tvorí listovité (cristae) a rúrkovité (tubuly) výrastky.
Okrem veľkosti a tvaru mitochondrií je ich štruktúra a funkcie rovnaké. Chondriozóm je ohraničený dvoma membránami s rozmermi 6 nm. Vonkajšia membrána mitochondrií pripomína nádobu, ktorá ich chráni pred hyaloplazmou. Vnútorná membrána je oddelená od vonkajšej membrány oblasťou širokou 11-19 nm. Charakteristickým znakom vnútornej membrány je jej schopnosť vyčnievať do mitochondrií vo forme sploštených hrebeňov.
Vnútorná dutina mitochondrie je vyplnená matricou, ktorá má jemnozrnnú štruktúru, kde sa niekedy nachádzajú vlákna a granule (15-20 nm). Matricové vlákna vytvárajú organely a granule malé veľkosti- ribozómy, mitochondrie.
V prvej fáze prebieha v hyaloplazme. V tomto štádiu dochádza k počiatočnej oxidácii substrátov alebo glukózy k Tieto postupy prebiehajú bez kyslíka – anaeróbna oxidácia. Ďalšia fáza výroby energie pozostáva z aeróbnej oxidácie a rozkladu ATP, tento proces prebieha v mitochondriách buniek.
Čo robia mitochondrie?
Hlavné funkcie tejto organely sú:
Prítomnosť vlastnej deoxyribonukleovej kyseliny v mitochondriách opäť potvrdzuje symbiotickú teóriu o výskyte týchto organel. Okrem svojej hlavnej práce sa tiež podieľajú na syntéze hormónov a aminokyselín.
Mitochondriálna patológia
Mutácie vyskytujúce sa v mitochondriálnom genóme vedú k depresívnym následkom. Ľudským nosičom je DNA, ktorá sa prenáša na potomstvo od rodičov, zatiaľ čo mitochondriálny genóm sa prenáša len od matky. Táto skutočnosť je vysvetlená veľmi jednoducho: deti dostávajú cytoplazmu s chondriozómami v nej uzavretými spolu so ženským vajíčkom, chýbajú v spermiách. Ženy s touto poruchou môžu mitochondriálne ochorenie preniesť na svoje potomstvo, ale chorý muž nie.
Za normálnych podmienok majú chondriozómy rovnakú kópiu DNA - homoplazmu. V mitochondriálnom genóme sa môžu vyskytnúť mutácie a v dôsledku koexistencie zdravých a mutovaných buniek dochádza k heteroplazmii.
Vďaka modernej medicíne sa dnes podarilo identifikovať viac ako 200 chorôb, ktorých príčinou bola mutácia mitochondriálnej DNA. Nie vo všetkých prípadoch, ale mitochondriálne ochorenia dobre reagujú na terapeutickú údržbu a liečbu.
Takže sme prišli na otázku, čo sú mitochondrie. Rovnako ako všetky ostatné organely sú pre bunku veľmi dôležité. Nepriamo sa podieľajú na všetkých procesoch, ktoré si vyžadujú energiu.
Existuje pevne stanovený názor, že ľudská vytrvalosť je spojená s tréningom srdcového svalu a čo je na to potrebné dlho vykonávať práce s nízkou intenzitou.
V skutočnosti nie je všetko tak: vytrvalosť je neoddeliteľne spojená s mitochondriami vo vnútri svalové vlákna. Preto vytrvalostný tréning nie je nič iné ako rozvoj maximálne množstvo mitochondrie vo vnútri každého svalového vlákna.
A preto Keďže maximálny počet mitochondrií je obmedzený priestorom vo vnútri svalového vlákna, rozvoj vytrvalosti je limitovaný počtom svalov, ktoré sa u konkrétneho človeka nachádzajú.
Stručne povedané: Čím viac mitochondrií má človek v rámci špecifických svalových skupín, tým väčšiu vytrvalosť tieto špecifické svalové skupiny majú.
A to najdôležitejšie: neexistuje všeobecná výdrž. Existuje len lokálna vytrvalosť špecifických svalových skupín.
Mitochondrie. Čo to je
Mitochondrie sú špeciálne organely (štruktúry) vo vnútri buniek Ľudské telo, ktoré sú zodpovedné za produkciu energie pre svalové kontrakcie. Niekedy sa nazývajú energetické stanice bunky.
V tomto prípade sa proces výroby energie vo vnútri mitochondrií vyskytuje v prítomnosti kyslíka. Kyslík robí proces získavania energie vo vnútri mitochondrií čo najefektívnejší v porovnaní s procesom získavania energie bez kyslíka.
Palivom na výrobu energie môžu byť úplne iné látky: tuk, glykogén, glukóza, laktát, vodíkové ióny.
Mitochondrie a vytrvalosť. Ako sa to stane
Počas svalovej kontrakcie sa vždy objaví zvyškový produkt. Zvyčajne ide o kyselinu mliečnu, chemickú zlúčeninu vyrobenú z iónov laktátu a vodíka.
Keď sa vodíkové ióny hromadia vo vnútri svalového vlákna (svalovej bunky), začnú zasahovať do procesu výroby energie na kontrakciu svalového vlákna. A akonáhle koncentrácia vodíkových iónov dosiahne kritickú úroveň, svalová kontrakcia sa zastaví. A tento moment môže indikovať maximálnu úroveň vytrvalosti určitej svalovej skupiny.
Mitochondrie majú schopnosť absorbovať vodíkové ióny a vnútorne ich spracovávať.
Výsledkom je nasledujúca situácia. Ak sa vo vnútri svalových vlákien nachádza veľké množstvo mitochondrií, potom sú schopné využiť a veľká kvantita vodíkové ióny. To znamená pracovať na určitom svale dlhšie bez toho, aby ste museli zastaviť úsilie.
V ideálnom prípade, ak je vo vnútri pracujúcich svalových vlákien dostatok mitochondrií na využitie celého množstva vytvorených vodíkových iónov, potom sa takéto svalové vlákno stane takmer neúnavným a je schopné pokračovať v práci, pokiaľ je k dispozícii dostatočné množstvo živiny pre svalovú kontrakciu.
Príklad.
Takmer každý z nás je schopný dlho kráčať rýchlym tempom, no pomerne skoro sme nútení rýchlym tempom prestať. Prečo sa to deje?
Pri rýchlej chôdzi tzv oxidačné a intermediárne svalové vlákna. Oxidačné svalové vlákna sa vyznačujú maximálnym možným počtom mitochondrií, zhruba povedané, je tam 100% mitochondrií.
V stredných svalových vláknach je mitochondrií výrazne menej, nech je to 50% maximálneho počtu. V dôsledku toho sa vodíkové ióny začnú postupne hromadiť vo vnútri medziľahlých svalových vlákien, čo by malo viesť k zastaveniu kontrakcie svalových vlákien.
To sa však nestane, pretože vodíkové ióny prenikajú do oxidačných svalových vlákien, kde sa mitochondrie ľahko vyrovnávajú s ich využitím.
Vďaka tomu sme schopní pokračovať v pohybe, pokiaľ je v tele dostatok glykogénu, ako aj tukových zásob vo vnútri fungujúcich oxidačných svalových vlákien. Potom budeme nútení odpočívať, aby sme doplnili zásoby energie.
V prípade rýchleho behu sa okrem spomínaných oxidačných a intermediálnych svalových vlákien, tzv. glykolytické svalové vlákna, v ktorých nie sú takmer žiadne mitochondrie. Preto sú glykolytické svalové vlákna schopné pracovať len krátko, no mimoriadne intenzívne. Takto sa zvyšuje rýchlosť vášho behu.
Potom sa celkový počet vodíkových iónov stane takým, že celý počet prítomných mitochondrií ich už nie je schopný využiť. Dochádza k odmietnutiu výkonu prác navrhovanej intenzity.
Čo by sa však stalo, keby všetky svalové skupiny mali v sebe iba oxidačné svalové vlákna?
V tomto prípade sa svalová skupina s oxidačnými vláknami stáva neúnavnou. Jej výdrž sa rovná nekonečnu (za predpokladu dostatočného množstva živín – tukov a glykogénu).
Z toho vyvodzujeme nasledujúci záver: Pre vytrvalostný tréning je rozvoj mitochondrií v rámci pracujúcich svalových vlákien prvoradý. Práve vďaka mitochondriám sa dosahuje vytrvalosť svalových skupín.
Neexistuje všeobecná telesná vytrvalosť, pretože vytrvalosť (schopnosť vykonávať prácu navrhovanej intenzity) je spojená s prítomnosťou mitochondrií v pracujúcich svaloch. Čím viac mitochondrií je, tým väčšiu vytrvalosť môžu svaly preukázať.
Mitochondrie- Toto dvojmembránová organela eukaryotická bunka, ktorej hlavnou funkciou je Syntéza ATP– zdroj energie pre život bunky.
Počet mitochondrií v bunkách nie je konštantný, v priemere od niekoľkých jednotiek po niekoľko tisíc. Tam, kde sú procesy syntézy intenzívne, je ich viac. Veľkosť mitochondrií a ich tvar sa tiež líšia (okrúhle, predĺžené, špirálovité, miskovité atď.). Častejšie majú okrúhly, podlhovastý tvar s priemerom do 1 mikrometra a dĺžkou do 10 mikrónov. Môžu sa pohybovať v bunke s prietokom cytoplazmy alebo zostať v jednej polohe. Sťahujú sa na miesta, kde je výroba energie najviac potrebná.
Treba mať na pamäti, že ATP sa v bunkách syntetizuje nielen v mitochondriách, ale aj v cytoplazme počas glykolýzy. Účinnosť týchto reakcií je však nízka. Zvláštnosťou funkcie mitochondrií je, že v nich prebiehajú nielen oxidačné reakcie bez kyslíka, ale aj kyslíkové štádium energetického metabolizmu.
Inými slovami, funkciou mitochondrií je aktívna účasť na bunkovom dýchaní, ktoré zahŕňa mnohé oxidačné reakcie organickej hmoty, prenos vodíkových protónov a elektrónov, uvoľnenie energie, ktorá je nahromadená v ATP.
Mitochondriálne enzýmy
Enzýmy translokuje Vnútorná membrána mitochondrií vykonáva aktívny transport ADP a ATP.
V štruktúre cristae sa rozlišujú elementárne častice pozostávajúce z hlavy, stopky a základne. Na hlavách pozostávajúcich z enzýmu ATPázy, dochádza k syntéze ATP. ATPáza zabezpečuje spojenie fosforylácie ADP s reakciami dýchacieho reťazca.
Komponenty dýchacieho reťazca sú na základni elementárne častice v hrúbke membrány.
Matica obsahuje väčšinu Enzýmy Krebsovho cyklu a oxidácia mastných kyselín.
V dôsledku činnosti elektrického transportného dýchacieho reťazca do neho vstupujú vodíkové ióny z matrice a uvoľňujú sa na vonkajšej strane vnútornej membrány. Vykonávajú to určité membránové enzýmy. Rozdiel v koncentrácii vodíkových iónov na rôznych stranách membrány vedie k gradientu pH.
Energia na udržanie gradientu je dodávaná prenosom elektrónov pozdĺž dýchacieho reťazca. V opačnom prípade by vodíkové ióny difundovali späť.
Energia z gradientu pH sa používa na syntézu ATP z ADP:
ADP + P = ATP + H20 (reakcia je reverzibilná)
Výsledná voda sa odstráni enzymaticky. To spolu s ďalšími faktormi uľahčuje reakciu zľava doprava.
Mitochondrie sú „elektrárňami“ eukaryotov, ktoré produkujú energiu pre bunkovú aktivitu. Tie vytvárajú energiu tak, že ju premieňajú na formy, ktoré môže bunka využiť. Mitochondrie, ktoré sa v nich nachádzajú, slúžia ako „základňa“ pre bunkové dýchanie. - proces, ktorý vytvára energiu pre činnosť buniek. Mitochondrie sa podieľajú aj na iných bunkových procesoch, ako je rast a.
Charakteristické vlastnosti
Mitochondrie majú charakteristický podlhovastý alebo oválny tvar a sú pokryté dvojitou membránou. Nachádzajú sa v aj v. Počet mitochondrií v bunke sa líši v závislosti od typu a funkcie bunky. Niektoré bunky, ako napríklad zrelé červené krvinky, mitochondrie vôbec neobsahujú. Absencia mitochondrií a iných organel ponecháva priestor pre milióny molekúl hemoglobínu, ktoré sú potrebné na transport kyslíka do celého tela. Na druhej strane svalové bunky môžu obsahovať tisíce mitochondrií, ktoré generujú energiu potrebnú pre svalovú činnosť. Mitochondrie sú tiež bohaté na tukové bunky a pečeňové bunky.
Mitochondriálna DNA
Mitochondrie majú svoju vlastnú DNA (mtDNA) a dokážu si syntetizovať vlastné proteíny. mtDNA kóduje proteíny zapojené do prenosu elektrónov a oxidatívnej fosforylácie, ktoré sa vyskytujú počas bunkového dýchania. Oxidačná fosforylácia v mitochondriálnej matrici vytvára energiu vo forme ATP. Proteíny syntetizované z mtDNA sú tiež kódované tak, aby produkovali molekuly RNA, ktoré prenášajú RNA a ribozomálnu RNA.
Mitochondriálna DNA sa líši od DNA nachádzajúcej sa v , v tom, že nemá mechanizmy na opravu DNA, ktoré pomáhajú predchádzať mutáciám v jadrovej DNA. Výsledkom je, že mtDNA má oveľa vyššiu mieru mutácií ako jadrová DNA. Vystavenie reaktívnemu kyslíku produkovanému oxidačnou fosforyláciou tiež poškodzuje mtDNA.
Štruktúra mitochondrií
Mitochondrie sú obklopené dvojitým . Každá z týchto membrán je fosfolipidová dvojvrstva so zabudovanými proteínmi. Vonkajšia membrána je hladká, ale vnútorná membrána má veľa záhybov. Tieto záhyby sa nazývajú cristae. Zvyšujú „produktivitu“ bunkového dýchania zväčšením dostupnej plochy.
Dvojité membrány rozdeľujú mitochondrie na dve odlišné časti: medzimembránový priestor a mitochondriálnu matricu. Medzimembránový priestor je úzka časť medzi dvoma membránami, zatiaľ čo mitochondriálna matrica je časť uzavretá v membránach.
Mitochondriálna matrica obsahuje mtDNA, ribozómy a enzýmy. Niektoré štádiá bunkového dýchania vrátane cyklu kyselina citrónová a oxidatívna fosforylácia sa vyskytuje v matrici v dôsledku vysokej koncentrácie enzýmov.
Mitochondrie sú semi-autonómne, pretože sú len čiastočne závislé od replikácie a rastu bunky. Majú vlastnú DNA, ribozómy, proteíny a kontrolu nad ich syntézou. Rovnako ako baktérie, mitochondrie majú kruhovú DNA a replikujú sa reprodukčným procesom nazývaným binárne štiepenie. Pred replikáciou sa mitochondrie spájajú v procese nazývanom fúzia. Je to nevyhnutné na udržanie stability, pretože bez nej sa mitochondrie pri delení zmenšia. Redukované mitochondrie nie sú schopné produkovať dostatok energie potrebnej pre normálne fungovanie buniek.
Načítava...
