Spesielle strukturer - mitokondrier - spiller en viktig rolle i livet til hver celle. Strukturen til mitokondrier gjør at organellen kan operere i en semi-autonom modus.
generelle egenskaper
Mitokondrier ble oppdaget i 1850. Imidlertid ble det mulig å forstå strukturen og funksjonelle formålet med mitokondrier først i 1948.
På grunn av deres ganske store størrelse er organellene godt synlige i et lysmikroskop. Maksimal lengde er 10 mikron, diameteren overstiger ikke 1 mikron.
Mitokondrier finnes i alle eukaryote celler. Disse er doble membranorganeller, vanligvis bønneformede. Mitokondrier finnes også i sfæriske, filamentøse og spiralformede former.
Antall mitokondrier kan variere betydelig. For eksempel er det omtrent tusen av dem i leverceller, og 300 tusen i oocytter. Planteceller inneholder færre mitokondrier enn dyreceller.
TOP 4 artiklersom leser med dette
Ris. 1. Plasseringen av mitokondrier i cellen.
Mitokondrier er plastikk. De endrer form og beveger seg til de aktive sentrene i cellen. Vanligvis er det flere mitokondrier i de cellene og delene av cytoplasmaet hvor behovet for ATP er høyere.
Struktur
Hvert mitokondrie er atskilt fra cytoplasmaet med to membraner. Den ytre membranen er glatt. Strukturen til den indre membranen er mer kompleks. Den danner mange folder - cristae, som øker den funksjonelle overflaten. Mellom de to membranene er det et rom på 10-20 nm fylt med enzymer. Inne i organellen er det en matrise - en gel-lignende substans.
Ris. 2. Intern struktur av mitokondrier.
Tabellen "Struktur og funksjoner til mitokondrier" beskriver i detalj komponentene i organellen.
|
Sammensatt |
Beskrivelse |
Funksjoner |
|
Ytre membran |
Består av lipider. Inneholder en stor mengde porinprotein, som danner hydrofile tubuli. Hele den ytre membranen er gjennomsyret av porer gjennom hvilke molekyler av stoffer kommer inn i mitokondriene. Inneholder også enzymer involvert i lipidsyntese |
Beskytter organellen, fremmer transport av stoffer |
|
De er plassert vinkelrett på mitokondrieaksen. De kan se ut som plater eller rør. Antall cristae varierer avhengig av celletype. Det er tre ganger flere av dem i hjerteceller enn i leverceller. Inneholder fosfolipider og proteiner av tre typer: Katalyserende - delta i oksidative prosesser; Enzymatisk - delta i dannelsen av ATP; Transport - transportere molekyler fra matrisen ut og tilbake |
Utfører den andre fasen av pusten ved hjelp av respirasjonskjeden. Hydrogenoksidasjon skjer, og produserer 36 molekyler ATP og vann |
|
|
Består av en blanding av enzymer, fettsyrer, proteiner, RNA, mitokondrielle ribosomer. Det er her mitokondrienes eget DNA befinner seg. |
Utfører den første fasen av respirasjonen - Krebs-syklusen, som et resultat av at 2 ATP-molekyler dannes |
Hovedfunksjonen til mitokondrier er generering av celleenergi i form av ATP-molekyler på grunn av reaksjonen av oksidativ fosforylering - cellulær respirasjon.
I tillegg til mitokondrier inneholder planteceller ytterligere semi-autonome organeller - plastider.
Avhengig av det funksjonelle formålet, skilles tre typer plastider ut:
- kromoplaster - akkumulere og lagre pigmenter (karotener) av forskjellige nyanser som gir farge til planteblomster;
- leukoplaster - lagre næringsstoffer, som stivelse, i form av korn og granulat;
- kloroplaster - de viktigste organellene som inneholder det grønne pigmentet (klorofyll), som gir plantene farge, og utfører fotosyntese.
Ris. 3. Plastider.
Hva har vi lært?
Vi undersøkte de strukturelle egenskapene til mitokondrier - dobbeltmembranorganeller som utfører cellulær respirasjon. Den ytre membranen består av proteiner og lipider og transporterer stoffer. Den indre membranen danner folder - cristae, som hydrogenoksidasjon skjer på. Cristae er omgitt av en matrise - en gel-lignende substans der noen av reaksjonene ved cellulær respirasjon finner sted. Matrisen inneholder mitokondrielt DNA og RNA.
Test om emnet
Evaluering av rapporten
Gjennomsnittlig rangering: 4.4. Totale vurderinger mottatt: 101.
Mitokondrier er organellene som leverer energi til metabolske prosesser i cellen. Størrelsene deres varierer fra 0,5 til 5-7 mikron, antallet i en celle varierer fra 50 til 1000 eller mer. I hyaloplasmaet er mitokondrier vanligvis spredt diffust, men i spesialiserte celler er de konsentrert i de områdene hvor det er størst behov for energi. For eksempel, i muskelceller og symplaster, er et stort antall mitokondrier konsentrert langs arbeidselementene - kontraktile fibriller. I celler hvis funksjoner innebærer spesielt høyt energiforbruk, danner mitokondrier flere kontakter, som forenes til et nettverk eller klynger (kardiomyocytter og symplaster av skjelettmuskelvev). I cellen utfører mitokondrier respirasjonsfunksjonen. Cellulær respirasjon er en sekvens av reaksjoner der en celle bruker energien til bindinger av organiske molekyler til å syntetisere høyenergiforbindelser som ATP. ATP-molekyler dannet inne i mitokondriet overføres utenfor, og bytter mot ADP-molekyler som ligger utenfor mitokondriet. I en levende celle kan mitokondrier bevege seg ved hjelp av cytoskjelettelementer. På det ultramikroskopiske nivået består mitokondrieveggen av to membraner - ytre og indre. Den ytre membranen har en relativt glatt overflate, den indre danner folder eller cristae rettet mot midten. Mellom ytre og indre membran vises et smalt (ca. 15 nm) rom, som kalles mitokondriets ytre kammer; den indre membranen definerer det indre kammeret. Innholdet i mitokondrienes ytre og indre kammer er forskjellig, og akkurat som selve membranene skiller de seg betydelig ikke bare i overflateavlastning, men også i en rekke biokjemiske og funksjonelle egenskaper. Den ytre membranen ligner i kjemisk sammensetning og egenskaper til andre intracellulære membraner og plasmalemma.
Det er preget av høy permeabilitet på grunn av tilstedeværelsen av hydrofile proteinkanaler. Denne membranen inneholder reseptorkomplekser som gjenkjenner og binder stoffer som kommer inn i mitokondriene. Enzymspekteret til den ytre membranen er ikke rikt: disse er enzymer for metabolisme av fettsyrer, fosfolipider, lipider, etc. Hovedfunksjonen til den ytre membranen til mitokondriene er å skille organellen fra hyaloplasma og transportere de nødvendige substratene for cellulær respirasjon. Den indre membranen til mitokondrier i de fleste vevsceller i forskjellige organer danner plateformede cristae (lamellar cristae), som øker overflatearealet til den indre membranen betydelig. I sistnevnte er 20-25 % av alle proteinmolekyler enzymer i respirasjonskjeden og oksidativ fosforylering. I de endokrine cellene i binyrene og gonadene er mitokondrier involvert i syntesen av steroidhormoner. I disse cellene har mitokondrier cristae i form av rør (tubuli), ordnet plassert i en bestemt retning. Derfor kalles mitokondrielle cristae i de steroidproduserende cellene i disse organene tubulære. Mitokondriematrisen, eller innholdet i det indre kammeret, er en gellignende struktur som inneholder omtrent 50 % proteiner. Osmiofile legemer, beskrevet ved elektronmikroskopi, er kalsiumreserver. Matrisen inneholder enzymer fra sitronsyresyklusen, som katalyserer oksidasjonen av fettsyrer, syntesen av ribosomer og enzymer involvert i syntesen av RNA og DNA. Det totale antallet enzymer overstiger 40. I tillegg til enzymer inneholder mitokondriematrisen mitokondrielt DNA (mitDNA) og mitokondrielle ribosomer. MitDNA-molekylet er ringformet. Mulighetene for intramitokondriell proteinsyntese er begrenset - transportproteiner av mitokondrielle membraner og noen enzymatiske proteiner involvert i ADP-fosforylering syntetiseres her. Alle andre mitokondrielle proteiner er kodet av kjernefysisk DNA, og deres syntese skjer i hyaloplasmaet, og de blir deretter transportert inn i mitokondriet. Livssyklusen til mitokondrier i en celle er kort, så naturen har utstyrt dem med et dobbelt reproduksjonssystem - i tillegg til delingen av modermitokondriene, er dannelsen av flere datterorganeller gjennom knoppskyting mulig.
Mitokondrier er organeller på størrelse med bakterier (ca. 1 x 2 mikron). De finnes i stort antall i nesten alle eukaryote celler. Vanligvis inneholder en celle omtrent 2000 mitokondrier, hvis totale volum er opptil 25 % av det totale cellevolumet. Mitokondriet er avgrenset av to membraner - en glatt ytre og en foldet indre, som har en veldig stor overflate. Foldene på den indre membranen trenger dypt inn i mitokondriematrisen, og danner tverrgående skillevegger - cristae. Rommet mellom ytre og indre membran kalles vanligvis intermembranrommet.Mitokondriet er cellenes eneste energikilde. Ligger i cytoplasmaet til hver celle, er mitokondrier sammenlignbare med "batterier" som produserer, lagrer og distribuerer energien som er nødvendig for cellen.
Menneskeceller inneholder i gjennomsnitt 1500 mitokondrier.De er spesielt mange i celler med intens metabolisme (for eksempel i muskler eller lever).
Mitokondrier er mobile og beveger seg i cytoplasmaet avhengig av cellens behov. På grunn av tilstedeværelsen av deres eget DNA, formerer de seg og selvdestruerer uavhengig av celledeling.
Celler kan ikke fungere uten mitokondrier; livet er ikke mulig uten dem.
Ulike typer celler skiller seg fra hverandre både i antall og form på mitokondrier og i antall cristae. Mitokondrier i vev med aktive oksidative prosesser, for eksempel i hjertemuskelen, har spesielt mange cristae. Variasjoner i mitokondriell form, som avhenger av deres funksjonelle tilstand, kan også observeres i vev av samme type. Mitokondrier er variable og plastiske organeller.
Mitokondrielle membraner inneholder integrerte membranproteiner. Den ytre membranen inneholder poriner, som danner porer og gjør membranen permeabel for stoffer med en molekylvekt på opptil 10 kDa. Den indre membranen til mitokondrier er ugjennomtrengelig for de fleste molekyler; unntakene er O2, CO2, H20. Den indre membranen i mitokondriene er preget av et uvanlig høyt proteininnhold (75%). Disse inkluderer transportbærerproteiner), enzymer, komponenter i respirasjonskjeden og ATP-syntase. I tillegg inneholder den et uvanlig fosfolipid, kardiolipin. Matrisen er også beriket med proteiner, spesielt enzymer fra sitratsyklusen. Mitokondrier er "kraftstasjonen" i cellen, siden de på grunn av den oksidative nedbrytningen av næringsstoffer syntetiserer det meste av ATP (ATP) som cellen trenger. Et mitokondrie består av en ytre membran, som er dens skall, og en indre membran, stedet for energitransformasjoner. Den indre membranen danner mange folder som fremmer intens energiomdannelsesaktivitet.
Spesifikt DNA: Det mest bemerkelsesverdige trekk ved mitokondrier er at de har sitt eget DNA: mitokondrielt DNA. Uavhengig av kjernefysisk DNA har hvert mitokondrie sitt eget genetiske apparat. Som navnet antyder, finnes mitokondrielt DNA (mtDNA) inne i mitokondrier, små strukturer som ligger i cytoplasmaet til cellen, i motsetning til kjernefysisk DNA, som er pakket inn i kromosomer inne i kjernen . Mitokondrier er tilstede i de fleste eukaryoter og har en enkelt opprinnelse, antas det, fra en eldgammel bakterie, som i begynnelsen av evolusjonen en gang ble absorbert av cellen og omgjort til dens komponentdel, som ble "betrodd" med svært viktige funksjoner. Mitokondrier kalles ofte cellenes "energistasjoner" av den grunn at de produserer adenosintrifosforsyre (ATP), den kjemiske energien som cellen kan bruke nesten overalt, akkurat som en person bruker energien til drivstoff eller elektrisitet til sin egen. formål. Og på samme måte krever produksjon av drivstoff og elektrisitet en betydelig mengde menneskelig arbeidskraft og koordinert arbeid fra et stort antall spesialister; produksjonen av ATP inne i mitokondriene (eller "cellulær respirasjon", som det kalles) bruker en enorm mengde cellulære ressurser, inkludert "drivstoff" i form av oksygen og noen organiske stoffer, og involverer selvfølgelig deltakelse av hundrevis av proteiner i denne prosessen, som hver utfører sine egne spesifikke funksjoner.
Å kalle denne prosessen ganske enkelt "kompleks" vil sannsynligvis ikke være nok, fordi den er direkte eller indirekte forbundet med de fleste andre metabolske prosesser i cellen, på grunn av det faktum at evolusjonen har gitt hvert "tannhjul" av denne mekanismen mange tilleggsfunksjoner. Grunnprinsippet er å skape forhold når det inne i mitokondriemembranen blir mulig å tilføre et annet fosfat til ADP-molekylet, noe som er «energetisk» urealistisk under normale forhold. Motsatt er den påfølgende bruken av ATP evnen til å bryte denne bindingen, og frigjøre energi som cellen kan bruke til sine mange formål. Strukturen til mitokondriemembranen er veldig kompleks; den inkluderer et stort antall proteiner av forskjellige typer, som er kombinert til komplekser, eller, som de sier, "molekylære maskiner" som utfører strengt definerte funksjoner. Biokjemiske prosesser som skjer inne i mitokondriell membran (trikarboksylsyklus, etc.) tar inn glukose som input og produserer karbondioksid og NADH-molekyler som utgangsprodukter, som er i stand til å splitte av et hydrogenatom, overføre det til membranproteiner. I dette tilfellet overføres et proton til utsiden av membranen, og elektronet blir til slutt tatt av et oksygenmolekyl på innsiden. Når potensialforskjellen når en viss verdi, begynner protoner å bevege seg inn i cellen gjennom spesielle proteinkomplekser, og kombineres med oksygenmolekyler (som allerede har mottatt et elektron), danner de vann, og energien til protoner i bevegelse brukes i dannelsen. av ATP. Dermed er innspillet til hele prosessen karbohydrater (glukose) og oksygen, og utgangen er karbondioksid, vann og en tilførsel av "cellulært drivstoff" - ATP, som kan transporteres til andre deler av cellen.
Som nevnt ovenfor, arvet mitokondriet alle disse funksjonene fra sin forfar - en aerob bakterie. Siden en bakterie er en uavhengig encellet organisme, er det inne i den et DNA-molekyl som inneholder sekvenser som bestemmer strukturen til alle proteinene til en gitt organisme, det vil si, direkte eller indirekte, alle funksjonene den utfører. Da en protomitokondriell bakterie og en eldgammel eukaryot celle (også en bakterie av opprinnelse) slo seg sammen, mottok den nye organismen to forskjellige DNA-molekyler - kjernefysiske og mitokondrielle, som tilsynelatende i utgangspunktet kodet for to helt uavhengige livssykluser. Men inne i en ny enkeltcelle viste en slik overflod av metabolske prosesser seg å være unødvendig, siden de stort sett dupliserte hverandre. Den gradvise gjensidige tilpasningen av de to systemene førte til erstatning av de fleste mitokondrielle proteiner med den eukaryote cellens egne proteiner, i stand til å utføre lignende funksjoner. Som et resultat ble deler av mitokondriell DNA-kode som tidligere utførte visse funksjoner ikke-kodende og gikk tapt over tid, noe som førte til reduksjon av molekylet. På grunn av det faktum at noen former for liv, som sopp, har svært lange (og fullt fungerende!) kjeder av mitokondrielt DNA, kan vi bedømme historien til forenklingen av dette molekylet ganske pålitelig ved å observere hvordan, i løpet av millioner år, visse eller forskjellige grener av Livets tre gikk tapt, dets andre funksjoner. Moderne chordater, inkludert pattedyr, har mtDNA som varierer fra 15 000 til 20 000 nukleotider i lengde, og de gjenværende genene er lokalisert veldig tett sammen. Bare litt mer enn 10 proteiner og bare to typer strukturelt RNA er kodet i selve mitokondriet; alt annet som kreves for cellulær respirasjon (mer enn 500 proteiner) leveres av kjernen. Kanskje det eneste undersystemet som er fullstendig bevart er overførings-RNA, hvis gener fortsatt ligger i mitokondrielt DNA. Overførings-RNA, som hver inkluderer en tre-nukleotidsekvens, tjener til syntese av proteiner, med den ene siden som "leser" trebokstavskodonet som spesifiserer det fremtidige proteinet, og med den andre legger til en strengt definert aminosyre; korrespondansen mellom trinukleotidsekvenser og aminosyrer kalles "oversettelsestabellen" eller "genetisk kode". Mitokondriell overførings-RNA er bare involvert i syntesen av mitokondrielle proteiner og kan ikke brukes av kjernen fordi små forskjeller har samlet seg mellom kjernefysiske og mitokondrielle koder over millioner av år med evolusjon.
La oss også nevne at strukturen til mitokondrielt DNA i seg selv har blitt betydelig forenklet, siden mange komponenter i DNA-transkripsjons(lese)-prosessen har gått tapt, som et resultat av at behovet for spesiell strukturering av mitokondriell kode har forsvunnet. Polymeraseproteiner som utfører transkripsjon (lesing) og replikasjon (dobling) av mitokondrielt DNA er kodet ikke i seg selv, men i kjernen.
Den viktigste og umiddelbare årsaken til mangfoldet av livsformer er mutasjoner av DNA-koden, det vil si utskifting av ett nukleotid med et annet, innsetting av nukleotider og sletting av dem. Som kjernefysiske DNA-mutasjoner, forekommer mtDNA-mutasjoner hovedsakelig under multiplikasjonen av molekylet - replikasjon. Imidlertid er mitokondriedelingssykluser uavhengige av celledeling, og derfor kan mutasjoner i mtDNA oppstå uavhengig av celledeling. Spesielt kan det være noen mindre forskjeller mellom mtDNA lokalisert i forskjellige mitokondrier i samme celle, samt mellom mitokondrier i forskjellige celler og vev i samme organisme. Dette fenomenet kalles heteroplasmi. Det er ingen eksakt analog av heteroplasmi i kjernefysisk DNA: en organisme utvikler seg fra en enkelt celle som inneholder en enkelt kjerne, der hele genomet er representert av en enkelt kopi. Senere, i løpet av livet til et individ, kan ulike vev akkumulere den såkalte. somatiske mutasjoner, men alle kopier av genomet kommer til syvende og sist fra én. Situasjonen med mitokondrie-genomet er noe annerledes: et modent egg inneholder hundretusenvis av mitokondrier, som, ettersom de deler seg, raskt kan akkumulere små forskjeller, med hele settet av varianter som arves av en ny organisme etter befruktning. Således, hvis uoverensstemmelser mellom nukleære DNA-varianter av forskjellige vev bare er forårsaket av somatiske (livstids) mutasjoner, er forskjeller i mitokondrielt DNA forårsaket av både somatiske og germinale (kimlinje) mutasjoner.
En annen forskjell er at det mitokondrielle DNA-molekylet er sirkulært, mens kjernefysisk DNA er pakket inn i kromosomer, som (med en viss grad av konvensjon) kan betraktes som lineære sekvenser av nukleotider.
Til slutt, den siste egenskapen til mitokondrielt DNA som vi vil nevne i denne innledende delen er dens manglende evne til å rekombinere. Med andre ord, utveksling av homologe (dvs. lignende) regioner er umulig mellom forskjellige evolusjonære varianter av mitokondrielt DNA av samme art, og derfor endres hele molekylet bare gjennom langsom mutasjon over tusenvis av år. I alle chordater er mitokondrier arvet bare fra moren, så det evolusjonære treet av mitokondrielt DNA tilsvarer slektsforskning i den direkte kvinnelige linjen. Imidlertid er denne funksjonen ikke unik; i forskjellige evolusjonære familier er visse kjernefysiske kromosomer heller ikke gjenstand for rekombinasjon (uten par) og arves bare fra en av foreldrene. Så. for eksempel kan Y-kromosomet hos pattedyr bare overføres fra far til sønn. Mitokondrielt DNA arves kun gjennom morslinjen og overføres fra generasjon til generasjon utelukkende av kvinner.Denne spesielle formen for arv av mitokondrielt genom har gjort det mulig å lage et slektstre av forskjellige menneskelige etniske grupper, og lokalisere våre felles forfedre i Etiopia for ca. 200 000 år siden. Har ekstraordinære evner til å tilpasse seg, med økende energibehov Mitokondrier er også i stand til å formere seg uavhengig av celledeling. Dette fenomenet er mulig takket være mitokondrielt DNA. Mitokondrielt DNA overføres utelukkende av kvinner. Mitokondrielt DNA arves ikke i henhold til Mendelske lover, men i henhold til lovene for cytoplasmatisk arv. Under befruktningen mister sædcellene som trenger inn i egget sitt flagellum, som inneholder alle mitokondriene. Bare mitokondriene i morens egg overføres til embryoet. Dermed arver cellene sin eneste energikilde fra morens mitokondrier Mitokondrier: cellens kraftsenter En unik energikilde I hverdagen er det ulike måter å utvinne energi og bruke den til husbehov: solcellepaneler, kjernekraft. kraftverk, vindkraftverk... Cellen har kun én løsning for å utvinne, konvertere og lagre energi: mitokondrier. Bare mitokondriet kan omdanne ulike typer energi til ATP, energien som brukes av cellen.
Cellulær energikonverteringsprosess Mitokondrier bruker 80 % av oksygenet vi puster inn for å konvertere potensiell energi til energi som kan brukes av cellen. Under oksidasjonsprosessen frigjøres en stor mengde energi, som lagres av mitokondrier i form av ATP-molekyler.
40 kg omregnes per dag. ATP Energi i en celle kan ha mange former. Funksjonsprinsippet for cellemekanismen er konvertering av potensiell energi til energi som kan brukes direkte av cellen Potensielle energityper kommer inn i cellen gjennom ernæring i form av karbohydrater, fett og proteiner Cellulær energi består av et molekyl kalt ATP: Adenosintrifosfat. Det syntetiseres som et resultat av transformasjonen av karbohydrater, fett og proteiner inne i mitokondriene. I løpet av dagen syntetiseres og dekomponeres tilsvarende 40 kg ATP i den voksne menneskekroppen. Følgende metabolske prosesser er lokalisert i mitokondriene: omdannelse av pyruvat til acetyl-CoA, katalysert av pyruvatdehydrogenasekomplekset: sitratsyklus; respirasjonskjeden assosiert med ATP-syntese (kombinasjonen av disse prosessene kalles "oksidativ fosforylering"); nedbryting av fettsyrer ved oksidasjon og delvis ureasyklusen. Mitokondrier forsyner også cellen med produkter av middels metabolisme og fungerer sammen med ER som et depot av kalsiumioner, som ved hjelp av ionepumper holder Ca2+-konsentrasjonen i cytoplasmaet på et konstant lavt nivå (under 1 µmol/l) .
Hovedfunksjonen til mitokondrier er fangst av energirike substrater (fettsyrer, pyruvat, karbonskjelettet av aminosyrer) fra cytoplasma og deres oksidative nedbrytning med dannelse av CO2 og H2O, kombinert med syntese av ATP. sitratsyklusen førte til fullstendig oksidasjon av karbonholdige forbindelser (CO2) og dannelse av reduserende forbindelserekvivalenter, hovedsakelig i form av reduserte koenzymer. De fleste av disse prosessene skjer i matrisen. Respiratoriske kjedeenzymer som reoksiderer reduserte koenzymer er lokalisert i den indre mitokondriemembranen. NADH og den enzymbundne FADH2 brukes som elektrondonorer for å redusere oksygen og danne vann. Denne svært eksergoniske reaksjonen er flertrinns og involverer overføring av protoner (H+) gjennom den indre membranen fra matrisen til intermembranrommet. Som et resultat dannes det en elektrokjemisk gradient på den indre membranen.I mitokondrier brukes den elektrokjemiske gradienten til å syntetisere ATP fra ADP (ADP) og uorganisk fosfat (Pi) katalysert av ATP-syntase. Den elektrokjemiske gradienten er også drivkraften bak en rekke transportsystemer
215).http://www.chem.msu.su/rus/teaching/kolman/212.htm
Tilstedeværelsen av sitt eget DNA i mitokondrier åpner nye veier i forskning på problemet med aldring, som kan være relatert til stabiliteten til mitokondrier. I tillegg antyder mutasjon av mitokondrielt DNA i kjente degenerative sykdommer (Alzheimer, Parkinson...) at de kan spille en spesiell rolle i disse prosessene. På grunn av den konstante sekvensielle inndelingen av mitokondrier som tar sikte på å produsere energi, "slites deres DNA ut" . Tilførselen av mitokondrier i god form er oppbrukt, noe som reduserer den eneste kilden til cellulær energi.Mitokondrielt DNA er 10 ganger mer følsomt for frie radikaler enn kjernefysisk DNA. Mutasjoner forårsaket av frie radikaler fører til mitokondriell dysfunksjon. Men sammenlignet med cellen er det selvhelbredende systemet til mitokondrielt DNA veldig svakt. Når skade på mitokondrier er betydelig, ødelegger de selv. Denne prosessen kalles "autofagi".
I 2000 ble det bevist at mitokondrier akselererer prosessen med fotoaldring. Hudområder som regelmessig utsettes for sollys har betydelig høyere forekomst av DNA-mutasjoner enn områder som er beskyttet. Sammenligning av biopsiresultater (tar hudprøver for analyse) fra et hudområde som er utsatt for ultrafiolette stråler og et beskyttet område viser at mitokondrielle mutasjoner på grunn av UV-eksponeringsstråling forårsaker kronisk oksidativt stress Celler og mitokondrier er for alltid knyttet sammen: energien som tilføres av mitokondrier er nødvendig for celleaktivitet. Å opprettholde mitokondriell aktivitet er avgjørende for bedre cellulær aktivitet og forbedret hudkvalitet, spesielt ansiktshud som for ofte blir utsatt for UV-stråler.
Konklusjon:
Skadet mitokondrielt DNA i løpet av få måneder gir opphav til mer enn 30 lignende mitokondrier, dvs. med samme skade.
Svekkede mitokondrier forårsaker en tilstand av energisult i "vertsceller", noe som resulterer i en forstyrrelse av cellulær metabolisme.
Å gjenopprette funksjonene til metakondrier og begrense prosessene som fører til aldring er mulig ved bruk av koenzym Q10. Som et resultat av eksperimentene ble det etablert en nedgang i aldringsprosessen og en økning i forventet levealder hos enkelte flercellede organismer som et resultat av introduksjonen av CoQ10-tilskudd.
Q10 (CoQ10) er "tennpluggen" til menneskekroppen: akkurat som en bil ikke kan kjøre uten en startgnist, kan ikke menneskekroppen klare seg uten CoQ10. Det er den viktigste komponenten i mitokondrier, og produserer energien som cellene trenger for å dele seg, bevege seg, trekke seg sammen og utføre alle andre funksjoner. CoQ10 spiller også en viktig rolle i produksjonen av adenosintrifosfat (ATP), energien som driver alle prosesser i kroppen. Dessuten er CoQ10 en veldig viktig antioksidant som beskytter cellene mot skade.
Selv om kroppen vår kan produsere CoQ10, produserer de ikke alltid nok av det. Siden hjernen og hjertet er blant de mest aktive vevene i kroppen, påvirker CoQ10-mangel dem mest negativt og kan føre til alvorlige problemer med disse organene. CoQ10-mangel kan være forårsaket av en rekke årsaker, inkludert dårlig ernæring, genetiske eller ervervede defekter og økt vevsbehov, for eksempel. Hjerte- og karsykdommer, inkludert høyt kolesterolnivå og høyt blodtrykk, krever også økte vevsnivåer av CoQ10. I tillegg, fordi CoQ10-nivåene synker med alderen, kan personer over 50 trenge mer av det. Mange studier har vist at en rekke medisiner (først og fremst lipidsenkende legemidler som statiner) reduserer CoQ10-nivået.
Gitt CoQ10s nøkkelrolle i mitokondriell funksjon og cellebeskyttelse, kan dette koenzymet være gunstig for en rekke helseproblemer. CoQ10 kan være til nytte for et så bredt spekter av sykdommer at det ikke er tvil om dets betydning som næringsstoff. CoQ10 er ikke bare en generell antioksidant, men kan også hjelpe mot følgende sykdommer:
Kardiovaskulær sykdom: høyt blodtrykk, kongestiv hjertesvikt, kardiomyopati, beskyttelse under hjertekirurgi, høyt kolesterol behandlet med medisiner, spesielt statiner
Kreft (for å forbedre immunfunksjonen og/eller oppveie bivirkningene av kjemoterapi)
Diabetes
Mannlig infertilitet
Alzheimers sykdom (forebygging)
Parkinsons sykdom (forebygging og behandling)
Tannkjøttsykdom
Makuladegenerasjon
Dyre- og menneskestudier har bekreftet fordelene med CoQ10 for alle de ovennevnte sykdommene, spesielt kardiovaskulære. Faktisk har studier vist at 50 til 75 prosent av personer med ulike hjerte- og karsykdommer lider av CoQ10-mangel i hjertevevet. Å korrigere denne mangelen kan ofte føre til dramatiske resultater hos pasienter med en eller annen type hjertesykdom. For eksempel har CoQ10-mangel vist seg å forekomme hos 39 prosent av pasienter med høyt blodtrykk. Dette funnet alene gjør det nødvendig å ta CoQ10-tilskudd. Det ser imidlertid ut til at CoQ10s fordeler strekker seg utover å reversere hjerte- og karsykdommer.
En studie fra 2009 publisert i tidsskriftet Pharmacology & Therapeutics antyder at effekten av CoQ10 på blodtrykket bare er merkbar 4 til 12 uker etter behandling, og den typiske reduksjonen i systolisk og diastolisk blodtrykk hos pasienter med høyt blodtrykk er ganske beskjeden - innen 10 prosent.
Statinmedisiner, som Crestor, Lipitor og Zocor, virker ved å hemme et enzym som leveren trenger for å lage kolesterol. Dessverre blokkerer de også produksjonen av andre stoffer som er nødvendige for at kroppen skal fungere, inkludert CoQ10. Dette kan forklare de vanligste bivirkningene av disse legemidlene, spesielt tretthet og muskelsmerter. En stor studie, ENDOTACT, publisert i International Journal of Cardiology i 2005, viste at statinbehandling reduserte plasma-CoQ10-nivåene betydelig, men at denne nedgangen kunne forhindres ved å ta et 150 mg CoQ10-tilskudd. I tillegg forbedrer CoQ10-tilskudd betydelig funksjonen til slimhinnen i blodårene, som er et av hovedmålene i behandling og forebygging av aterosklerose.
I dobbeltblinde studier har CoQ10-tilskudd vist seg å være ganske gunstig for noen pasienter med Parkinsons sykdom. Alle pasientene i disse studiene hadde de tre kjernesymptomene på Parkinsons sykdom - skjelvinger, stivhet og langsom bevegelse - og hadde blitt diagnostisert med sykdommen i løpet av de siste fem årene.
En studie fra 2005 publisert i Archives of Neurology viste også en nedgang i funksjonell nedgang hos pasienter med Parkinsons sykdom som tok CoQ10. Etter innledende screening og baseline blodprøver ble pasientene randomisert i fire grupper. Tre grupper fikk CoQ10 i forskjellige doser (300 mg, 600 mg og 1200 mg per dag) i 16 måneder, mens den fjerde gruppen fikk placebo. Gruppen som tok dosen på 1200 mg viste mindre nedgang i mental og motorisk funksjon og evnen til å utføre daglige aktiviteter som å spise eller kle på seg selv. Den største effekten ble notert i hverdagen. Gruppene som fikk 300 mg og 600 mg per dag utviklet mindre funksjonshemming enn de i placebogruppen, men resultatene for medlemmer av disse gruppene var mindre dramatiske enn de som fikk den høyeste dosen av stoffet. Disse resultatene indikerer at de gunstige effektene av CoQ10 ved Parkinsons sykdom kan oppnås ved de høyeste dosene av stoffet. Ingen av pasientene opplevde noen signifikante bivirkninger.
Koenzym Q10 er veldig trygt. Ingen alvorlige bivirkninger har noen gang blitt rapportert, selv ved langvarig bruk. Fordi sikkerhet ikke er vist under graviditet og amming, bør ikke CoQ10 brukes i disse periodene med mindre en lege fastslår at de kliniske fordelene oppveier risikoen. Jeg anbefaler generelt å ta 100 til 200 mg CoQ10 per dag. For best absorpsjon bør softgels tas med mat. Ved høyere dosenivåer er det bedre å ta stoffet i delte doser i stedet for i én dose (200 mg tre ganger daglig er bedre enn 600 mg på en gang).
Karakteristisk for de aller fleste cellene. Hovedfunksjonen er oksidasjon av organiske forbindelser og produksjon av ATP-molekyler fra den frigjorte energien. Det lille mitokondriet er hovedenergistasjonen i hele kroppen.
Opprinnelsen til mitokondriene
I dag er det en veldig populær oppfatning blant forskere at mitokondrier ikke dukket opp i cellen uavhengig under evolusjonen. Mest sannsynlig skjedde dette på grunn av fangsten av en primitiv celle, som på den tiden ikke var i stand til uavhengig å bruke oksygen, av en bakterie som kunne gjøre dette og følgelig var en utmerket energikilde. En slik symbiose viste seg å være vellykket og tok tak i påfølgende generasjoner. Denne teorien støttes av tilstedeværelsen av sitt eget DNA i mitokondrier.
Hvordan er mitokondrier bygget opp?
Mitokondrier har to membraner: ytre og indre. Hovedfunksjonen til den ytre membranen er å skille organellen fra cellens cytoplasma. Den består av et bilipidlag og proteiner som trenger inn i det, gjennom hvilke transporten av molekyler og ioner som er nødvendige for arbeid utføres. Mens den er glatt, danner den indre mange folder - cristae, som øker området betydelig. Den indre membranen er i stor grad sammensatt av proteiner, inkludert respiratoriske kjedeenzymer, transportproteiner og store ATP-syntetasekomplekser. Det er på dette stedet at ATP-syntese skjer. Mellom ytre og indre membran er det et intermembranrom med dets iboende enzymer.
Det indre rommet til mitokondriene kalles matrisen. Her ligger enzymsystemene for oksidasjon av fettsyrer og pyruvat, enzymer fra Krebs-syklusen, samt arvestoffet til mitokondrier - DNA, RNA og proteinsynteseapparatet.
Hva trengs mitokondrier til?
Hovedfunksjonen til mitokondrier er syntesen av en universell form for kjemisk energi - ATP. De deltar også i trikarboksylsyresyklusen, konverterer pyruvat og fettsyrer til acetyl-CoA og oksiderer det deretter. I denne organellen lagres og arves mitokondrielt DNA, som koder for reproduksjonen av tRNA, rRNA og noen proteiner som er nødvendige for normal funksjon av mitokondrier.
1 - ytre membran;
3 - matrise;
2 - indre membran;
4 - perimitokondrielt rom.
Egenskapene til mitokondrier (proteiner, struktur) er kodet dels i mitokondrie-DNA og dels i kjernen. Dermed koder mitokondriegenomet for ribosomale proteiner og delvis elektrontransportkjedebærersystemet, og kjernegenomet koder for informasjon om enzymproteinene i Krebs-syklusen. En sammenligning av størrelsen på mitokondrielt DNA med antall og størrelse på mitokondrielle proteiner viser at det inneholder informasjon for nesten halvparten av proteinene. Dette lar oss vurdere mitokondrier, som kloroplaster, for å være semi-autonome, det vil si ikke helt avhengige av kjernen. De har sitt eget DNA og sitt eget proteinsyntetiserende system, og det er med dem og med plastider den såkalte cytoplasmatiske arven er knyttet. I de fleste tilfeller er dette mors arv, siden de første partiklene av mitokondrier er lokalisert i egget. Dermed dannes mitokondrier alltid fra mitokondrier. Hvordan man kan se mitokondrier og kloroplaster fra et evolusjonært perspektiv har vært mye diskutert. Tilbake i 1921 ble den russiske botanikeren B.M. Kozo-Polyansky uttrykte den oppfatning at en celle er et symbiotrofisk system der flere organismer sameksisterer. For tiden er den endosymbiotiske teorien om opprinnelsen til mitokondrier og kloroplaster generelt akseptert. I følge denne teorien var mitokondrier uavhengige organismer i fortiden. I følge L. Margelis (1983) kan dette være eubakterier som inneholder en rekke respiratoriske enzymer. På et visst stadium av evolusjonen trengte de inn i en primitiv celle som inneholdt en kjerne. Det viste seg at DNA fra mitokondrier og kloroplaster i sin struktur skiller seg kraftig fra kjerne-DNA til høyere planter og ligner på bakterie-DNA (sirkulær struktur, nukleotidsekvens). Likheten finnes også i størrelsen på ribosomene. De er mindre enn cytoplasmatiske ribosomer. Proteinsyntese i mitokondrier, som bakteriesyntese, undertrykkes av antibiotikumet kloramfenikol, som ikke påvirker proteinsyntesen på eukaryote ribosomer. I tillegg er elektrontransportsystemet i bakterier lokalisert i plasmamembranen, som ligner organiseringen av elektrontransportkjeden i den indre mitokondriemembranen.