Strukturat e veçanta - mitokondria - luajnë një rol të rëndësishëm në jetën e çdo qelize. Struktura e mitokondrive lejon organelën të funksionojë në një mënyrë gjysmë autonome.
karakteristikat e përgjithshme
Mitokondria u zbulua në 1850. Sidoqoftë, u bë e mundur të kuptohej struktura dhe qëllimi funksional i mitokondrive vetëm në 1948.
Për shkak të madhësisë së tyre mjaft të madhe, organelet janë qartë të dukshme në një mikroskop të lehtë. Gjatësia maksimale është 10 mikron, diametri nuk kalon 1 mikron.
Mitokondria janë të pranishme në të gjitha qelizat eukariote. Këto janë organele me membranë të dyfishtë, zakonisht në formë fasule. Mitokondritë gjenden gjithashtu në forma sferike, filamentoze dhe spirale.
Numri i mitokondrive mund të ndryshojë ndjeshëm. Për shembull, ka rreth një mijë prej tyre në qelizat e mëlçisë dhe 300 mijë në ovocite. Qelizat bimore përmbajnë më pak mitokondri sesa qelizat shtazore.
TOP 4 artikujttë cilët po lexojnë së bashku me këtë
Oriz. 1. Vendndodhja e mitokondrive në qelizë.
Mitokondritë janë plastike. Ata ndryshojnë formën dhe lëvizin në qendrat aktive të qelizës. Në mënyrë tipike, ka më shumë mitokondri në ato qeliza dhe pjesë të citoplazmës ku nevoja për ATP është më e lartë.
Struktura
Çdo mitokondri ndahet nga citoplazma me dy membrana. Membrana e jashtme është e lëmuar. Struktura e membranës së brendshme është më komplekse. Formon palosje të shumta - kristae, të cilat rrisin sipërfaqen funksionale. Midis dy membranave ka një hapësirë prej 10-20 nm të mbushur me enzima. Brenda organelës ka një matricë - një substancë e ngjashme me xhel.
Oriz. 2. Struktura e brendshme e mitokondrive.
Tabela "Struktura dhe funksionet e mitokondrive" përshkruan në detaje përbërësit e organelës.
|
Kompleksi |
Përshkrim |
Funksione |
|
Membrana e jashtme |
Përbëhet nga lipide. Përmban një sasi të madhe të proteinës porine, e cila formon tubula hidrofile. E gjithë membrana e jashtme përshkohet me pore përmes të cilave molekulat e substancave hyjnë në mitokondri. Gjithashtu përmban enzima të përfshira në sintezën e lipideve |
Mbron organelën, nxit transportin e substancave |
|
Ato janë të vendosura pingul me boshtin mitokondrial. Ato mund të duken si pllaka ose tuba. Numri i kristave ndryshon në varësi të llojit të qelizës. Ka tre herë më shumë prej tyre në qelizat e zemrës sesa në qelizat e mëlçisë. Përmban fosfolipide dhe proteina të tre llojeve: Katalizues - marrin pjesë në proceset oksiduese; enzimatike - marrin pjesë në formimin e ATP; Transport - transporton molekulat nga matrica jashtë dhe prapa |
Kryen fazën e dytë të frymëmarrjes duke përdorur zinxhirin respirator. Ndodh oksidimi i hidrogjenit, duke prodhuar 36 molekula ATP dhe ujë |
|
|
Përbëhet nga një përzierje e enzimave, acideve yndyrore, proteinave, ARN-së, ribozomeve mitokondriale. Këtu ndodhet ADN-ja e vetë mitokondrisë. |
Kryen fazën e parë të frymëmarrjes - ciklin Krebs, si rezultat i të cilit formohen 2 molekula ATP |
Funksioni kryesor i mitokondrive është gjenerimi i energjisë qelizore në formën e molekulave ATP për shkak të reagimit të fosforilimit oksidativ - frymëmarrjes qelizore.
Përveç mitokondrive, qelizat bimore përmbajnë organele shtesë gjysmë autonome - plastide.
Në varësi të qëllimit funksional, dallohen tre lloje të plastideve:
- kromoplastet - grumbullohen dhe ruhen pigmente (karotene) të nuancave të ndryshme që i japin ngjyrë luleve të bimëve;
- leukoplastet - ruani lëndët ushqyese, si niseshteja, në formën e kokrrave dhe kokrrizave;
- kloroplastet - organelet më të rëndësishme që përmbajnë pigmentin e gjelbër (klorofil), i cili u jep ngjyrë bimëve dhe kryejnë fotosintezën.
Oriz. 3. Plastida.
Çfarë kemi mësuar?
Ne ekzaminuam tiparet strukturore të mitokondrive - organelet me membranë të dyfishtë që kryejnë frymëmarrjen qelizore. Membrana e jashtme përbëhet nga proteina dhe lipide dhe transporton substanca. Membrana e brendshme formon palosje - cristae, mbi të cilat ndodh oksidimi i hidrogjenit. Kristat janë të rrethuara nga një matricë - një substancë e ngjashme me xhel, në të cilën ndodhin disa nga reaksionet e frymëmarrjes qelizore. Matrica përmban ADN dhe ARN mitokondriale.
Test mbi temën
Vlerësimi i raportit
Vleresim mesatar: 4.4. Gjithsej vlerësimet e marra: 101.
Mitokondritë janë organele që furnizojnë energji në proceset metabolike në qelizë. Madhësitë e tyre variojnë nga 0,5 në 5-7 mikron, numri në një qelizë varion nga 50 në 1000 ose më shumë. Në hialoplazmë, mitokondritë zakonisht shpërndahen në mënyrë difuze, por në qelizat e specializuara ato janë të përqendruara në ato zona ku ka nevojë më të madhe për energji. Për shembull, në qelizat e muskujve dhe simplastet, një numër i madh i mitokondrive janë të përqendruara përgjatë elementeve të punës - fibrilet kontraktuese. Në qelizat, funksionet e të cilave përfshijnë konsumin veçanërisht të lartë të energjisë, mitokondritë formojnë kontakte të shumta, duke u bashkuar në një rrjet ose grupime (kardiomiocitet dhe simplastet e indit muskulor skeletor). Në qelizë, mitokondritë kryejnë funksionin e frymëmarrjes. Frymëmarrja qelizore është një sekuencë reaksionesh me të cilat një qelizë përdor energjinë e lidhjeve të molekulave organike për të sintetizuar komponime me energji të lartë si ATP. Molekulat ATP të formuara brenda mitokondriut transferohen jashtë, duke shkëmbyer me molekulat ADP të vendosura jashtë mitokondriut. Në një qelizë të gjallë, mitokondria mund të lëvizë duke përdorur elementë citoskeletorë. Në nivelin ultramikroskopik, muri mitokondrial përbëhet nga dy membrana - të jashtme dhe të brendshme. Membrana e jashtme ka një sipërfaqe relativisht të lëmuar, ajo e brendshme formon palosje ose krista të drejtuara drejt qendrës. Midis membranave të jashtme dhe të brendshme shfaqet një hapësirë e ngushtë (rreth 15 nm), e cila quhet dhoma e jashtme e mitokondriut; membrana e brendshme përcakton dhomën e brendshme. Përmbajtja e dhomës së jashtme dhe të brendshme të mitokondrive është e ndryshme, dhe ashtu si vetë membranat, ato ndryshojnë ndjeshëm jo vetëm në reliev sipërfaqësor, por edhe në një sërë karakteristikash biokimike dhe funksionale. Membrana e jashtme është e ngjashme në përbërjen dhe vetitë kimike me membranat e tjera ndërqelizore dhe plazmalemën.
Karakterizohet nga përshkueshmëria e lartë për shkak të pranisë së kanaleve të proteinave hidrofile. Kjo membranë përmban komplekse receptorësh që njohin dhe lidhin substancat që hyjnë në mitokondri. Spektri enzimë i membranës së jashtme nuk është i pasur: këto janë enzima për metabolizmin e acideve yndyrore, fosfolipideve, lipideve, etj. Funksioni kryesor i membranës së jashtme të mitokondrisë është të ndajë organelën nga hialoplazma dhe të transportojë substratet e nevojshme. për frymëmarrjen qelizore. Membrana e brendshme e mitokondrive në shumicën e qelizave të indeve të organeve të ndryshme formon krista në formë pllake (krista lamelare), e cila rrit ndjeshëm sipërfaqen e membranës së brendshme. Në këtë të fundit, 20-25% e të gjitha molekulave të proteinave janë enzima të zinxhirit të frymëmarrjes dhe fosforilimit oksidativ. Në qelizat endokrine të gjëndrave mbiveshkore dhe gonadave, mitokondritë përfshihen në sintezën e hormoneve steroide. Në këto qeliza, mitokondritë kanë krista në formën e tubave (tubulave), të vendosura të renditura në një drejtim të caktuar. Prandaj, kristat mitokondriale në qelizat që prodhojnë steroide të këtyre organeve quhen tubulare. Matrica mitokondriale, ose përmbajtja e dhomës së brendshme, është një strukturë xhel-like që përmban rreth 50% proteina. Trupat osmiofile, të përshkruar me mikroskop elektronik, janë rezerva të kalciumit. Matrica përmban enzima të ciklit të acidit citrik, të cilat katalizojnë oksidimin e acideve yndyrore, sintezën e ribozomeve dhe enzimat e përfshira në sintezën e ARN-së dhe ADN-së. Numri i përgjithshëm i enzimave kalon 40. Përveç enzimave, matrica mitokondriale përmban ADN-në mitokondriale (mitDNA) dhe ribozome mitokondriale. Molekula e mitDNA është në formë unaze. Mundësitë e sintezës së proteinave intramitokondriale janë të kufizuara - këtu sintetizohen proteinat transportuese të membranave mitokondriale dhe disa proteina enzimatike të përfshira në fosforilimin e ADP. Të gjitha proteinat e tjera mitokondriale janë të koduara nga ADN-ja bërthamore, dhe sinteza e tyre ndodh në hialoplazmë, dhe më pas ato transportohen në mitokondri. Cikli jetësor i mitokondrive në një qelizë është i shkurtër, kështu që natyra i ka pajisur ata me një sistem riprodhimi të dyfishtë - përveç ndarjes së mitokondrive amë, formimi i disa organeleve bija përmes lulëzimit është i mundur.
Mitokondritë janë organele me madhësinë e baktereve (rreth 1 x 2 mikron). Ato gjenden në një numër të madh pothuajse në të gjitha qelizat eukariote. Në mënyrë tipike, një qelizë përmban rreth 2000 mitokondri, vëllimi i përgjithshëm i të cilave është deri në 25% të vëllimit total të qelizës. Mitokondri është i kufizuar nga dy membrana - një e jashtme e lëmuar dhe një e brendshme e palosur, e cila ka një sipërfaqe shumë të madhe. Palosjet e membranës së brendshme depërtojnë thellë në matricën mitokondriale, duke formuar septa tërthore - krista. Hapësira ndërmjet membranave të jashtme dhe të brendshme zakonisht quhet hapësira ndërmembranore.Mitokondri është burimi i vetëm i energjisë i qelizave. Të vendosura në citoplazmën e çdo qelize, mitokondritë janë të krahasueshme me "bateritë" që prodhojnë, ruajnë dhe shpërndajnë energjinë e nevojshme për qelizën.
Qelizat njerëzore përmbajnë mesatarisht 1500 mitokondri, të cilat janë veçanërisht të shumta në qelizat me metabolizëm intensiv (për shembull, në muskuj ose në mëlçi).
Mitokondritë janë të lëvizshme dhe lëvizin në citoplazmë në varësi të nevojave të qelizës. Për shkak të pranisë së ADN-së së tyre, ato shumohen dhe vetëshkatërrohen pavarësisht nga ndarja e qelizave.
Qelizat nuk mund të funksionojnë pa mitokondri; jeta nuk është e mundur pa to.
Llojet e ndryshme të qelizave ndryshojnë nga njëra-tjetra si në numrin dhe formën e mitokondrive ashtu edhe në numrin e kristave. Mitokondritë në indet me procese oksiduese aktive, për shembull në muskulin e zemrës, kanë veçanërisht shumë krista. Ndryshimet në formën mitokondriale, të cilat varen nga gjendja e tyre funksionale, mund të vërehen edhe në inde të të njëjtit lloj. Mitokondritë janë organele të ndryshueshme dhe plastike.
Membranat mitokondriale përmbajnë proteina integrale të membranës. Membrana e jashtme përmban porina, të cilat formojnë pore dhe e bëjnë membranën të përshkueshme nga substancat me peshë molekulare deri në 10 kDa. Membrana e brendshme e mitokondrive është e papërshkueshme nga shumica e molekulave; përjashtim bëjnë O2, CO2, H20. Membrana e brendshme e mitokondrive karakterizohet nga një përmbajtje jashtëzakonisht e lartë e proteinave (75%). Këto përfshijnë proteinat transportuese), enzimat, përbërësit e zinxhirit të frymëmarrjes dhe sintazën ATP. Përveç kësaj, ai përmban një fosfolipid të pazakontë, kardiolipinë. Matrica është e pasuruar edhe me proteina, veçanërisht me enzima të ciklit të citrateve.Mitokondritë janë “stacioni i energjisë” i qelizës, pasi për shkak të degradimit oksidativ të lëndëve ushqyese ato sintetizojnë pjesën më të madhe të ATP (ATP) që i nevojitet qelizës. Një mitokondri përbëhet nga një membranë e jashtme, e cila është guaska e saj, dhe një membranë e brendshme, vendi i transformimeve të energjisë. Membrana e brendshme formon palosje të shumta që nxisin aktivitetin intensiv të konvertimit të energjisë.
ADN specifike: Tipari më i shquar i mitokondrive është se ato kanë ADN-në e tyre: ADN-në mitokondriale. Pavarësisht nga ADN-ja bërthamore, çdo mitokondri ka aparatin e tij gjenetik.Siç tregon edhe emri i tij, ADN-ja mitokondriale (mtDNA) gjendet brenda mitokondrive, struktura të vogla të vendosura në citoplazmën e qelizës, ndryshe nga ADN-ja bërthamore, e cila është e paketuar në kromozome brenda bërthamës. . Mitokondritë janë të pranishme në shumicën e eukariotëve dhe kanë një origjinë të vetme, besohet se nga një bakter i lashtë, i cili në agimin e evolucionit dikur u përthit nga qeliza dhe u shndërrua në pjesën përbërëse të saj, së cilës iu "besuan" funksione shumë të rëndësishme. Mitokondritë quhen shpesh "stacionet e energjisë" të qelizave për arsye se ato prodhojnë acid trifosforik adenozinë (ATP), energjinë kimike të së cilës qeliza mund ta përdorë pothuajse kudo, ashtu si një person përdor energjinë e karburantit ose energjisë elektrike për të vetën. qëllimet. Dhe në të njëjtën mënyrë, prodhimi i karburantit dhe energjisë elektrike kërkon një sasi të konsiderueshme të punës njerëzore dhe punën e koordinuar të një numri të madh specialistësh; prodhimi i ATP brenda mitokondrive (ose "frymëmarrja qelizore", siç quhet) përdor. një sasi e madhe e burimeve qelizore, duke përfshirë "karburantin" në formën e oksigjenit dhe disa substancave organike, dhe natyrisht përfshin pjesëmarrjen e qindra proteinave në këtë proces, secila prej të cilave kryen funksionet e veta specifike.
Për ta quajtur këtë proces thjesht "kompleks" ndoshta nuk do të mjaftojë, sepse ai është i lidhur drejtpërdrejt ose indirekt me shumicën e proceseve të tjera metabolike në qelizë, për faktin se evolucioni i ka pajisur çdo "verdhë" të këtij mekanizmi me shumë funksione shtesë. Parimi themelor është krijimi i kushteve kur brenda membranës mitokondriale të bëhet e mundur shtimi i një fosfati tjetër në molekulën ADP, i cili është "energjetikisht" jorealist në kushte normale. Anasjelltas, përdorimi i mëvonshëm i ATP-së është aftësia për të thyer këtë lidhje, duke çliruar energji që qeliza mund ta përdorë për qëllimet e saj të shumta. Struktura e membranës mitokondriale është shumë komplekse; ajo përfshin një numër të madh proteinash të llojeve të ndryshme, të cilat kombinohen në komplekse, ose, siç thonë ata, "makinat molekulare" që kryejnë funksione të përcaktuara rreptësisht. Proceset biokimike që ndodhin brenda membranës mitokondriale (cikli trikarboksilik, etj.) marrin glukozën si hyrje dhe prodhojnë dioksid karboni dhe molekula NADH si produkte dalëse, të cilat janë të afta të ndajnë një atom hidrogjeni, duke e transferuar atë në proteinat e membranës. Në këtë rast, një proton transferohet në pjesën e jashtme të membranës dhe elektroni në fund merret nga një molekulë oksigjeni në brendësi. Kur diferenca potenciale arrin një vlerë të caktuar, protonet fillojnë të lëvizin në qelizë përmes komplekseve speciale të proteinave, dhe duke u kombinuar me molekulat e oksigjenit (të cilat tashmë kanë marrë një elektron), ato formojnë ujë, dhe energjia e protoneve lëvizëse përdoret në formim. të ATP-së. Kështu, hyrja e të gjithë procesit është karbohidratet (glukoza) dhe oksigjeni, dhe prodhimi është dioksidi i karbonit, uji dhe një furnizim me "karburant celular" - ATP, i cili mund të transportohet në pjesë të tjera të qelizës.
Siç u përmend më lart, mitokondri trashëgoi të gjitha këto funksione nga paraardhësi i tij - një bakter aerobik. Meqenëse një bakter është një organizëm i pavarur njëqelizor, brenda tij ekziston një molekulë ADN-je që përmban sekuenca që përcaktojnë strukturën e të gjitha proteinave të një organizmi të caktuar, domethënë drejtpërdrejt ose tërthorazi, të gjitha funksionet që ai kryen. Kur një bakter protomitokondrial dhe një qelizë eukariotike e lashtë (gjithashtu një bakter nga origjina) u bashkuan, organizmi i ri mori dy molekula të ndryshme të ADN-së - bërthamore dhe mitokondriale, të cilat, me sa duket, fillimisht koduan dy cikle jetësore plotësisht të pavarura. Sidoqoftë, brenda një qelize të re të vetme, një bollëk i tillë i proceseve metabolike doli të ishte i panevojshëm, pasi ato kryesisht dyfishonin njëra-tjetrën. Përshtatja graduale e ndërsjellë e të dy sistemeve çoi në zëvendësimin e shumicës së proteinave mitokondriale me proteinat e vetë qelizës eukariote, të afta për të kryer funksione të ngjashme. Si rezultat, pjesët e kodit të ADN-së mitokondriale që më parë kryenin funksione të caktuara u bënë jokoduese dhe humbën me kalimin e kohës, duke çuar në reduktimin e molekulës. Për shkak të faktit se disa forma të jetës, si kërpudhat, kanë zinxhirë shumë të gjatë (dhe plotësisht funksionalë!) të ADN-së mitokondriale, ne mund të gjykojmë historinë e thjeshtimit të kësaj molekule në mënyrë mjaft të besueshme duke vëzhguar se si, gjatë rrjedhës së miliona vitesh humbën degë të caktuara ose të ndryshme të Pemës së Jetës, funksionet e tjera të saj. Akordet moderne, duke përfshirë gjitarët, kanë mtADNA që varion nga 15,000 deri në 20,000 nukleotide në gjatësi, gjenet e mbetura të të cilave janë të vendosura shumë afër njëri-tjetrit. Vetëm pak më shumë se 10 proteina dhe vetëm dy lloje të ARN-së strukturore janë të koduara në vetë mitokondri; gjithçka tjetër që kërkohet për frymëmarrjen qelizore (më shumë se 500 proteina) sigurohet nga bërthama. Ndoshta i vetmi nënsistem që është ruajtur tërësisht është ARN-ja e transferimit, gjenet e së cilës ende qëndrojnë në ADN-në mitokondriale. ARN-të transferuese, secila prej të cilave përfshin një sekuencë me tre nukleotide, shërbejnë për sintezën e proteinave, me njërën anë që "lexon" kodonin me tre shkronja që specifikon proteinën e ardhshme dhe me tjetrën duke shtuar një aminoacid të përcaktuar rreptësisht; korrespondenca midis sekuencave trinukleotide dhe aminoacideve quhet "tabela e përkthimit" ose "kodi gjenetik". ARN-të e transferimit mitokondrial janë të përfshirë vetëm në sintezën e proteinave mitokondriale dhe nuk mund të përdoren nga bërthama, sepse dallime të vogla janë grumbulluar midis kodeve bërthamore dhe mitokondriale gjatë miliona viteve të evolucionit.
Le të përmendim gjithashtu se vetë struktura e ADN-së mitokondriale është thjeshtuar dukshëm, pasi shumë komponentë të procesit të transkriptimit (leximit) të ADN-së kanë humbur, si rezultat i të cilit është zhdukur nevoja për strukturim të veçantë të kodit mitokondrial. Proteinat e polimerazës që kryejnë transkriptimin (leximin) dhe riprodhimin (dyfishimin) e ADN-së mitokondriale janë të koduara jo në vetë atë, por në bërthamë.
Shkaku kryesor dhe i menjëhershëm i diversitetit të formave të jetës janë mutacionet e kodit të ADN-së, pra zëvendësimi i një nukleotidi me një tjetër, futja e nukleotideve dhe fshirja e tyre. Ashtu si mutacionet e ADN-së bërthamore, mutacionet e mtDNA kryesisht ndodhin gjatë shumëzimit të molekulës - replikimit. Sidoqoftë, ciklet e ndarjes mitokondriale janë të pavarura nga ndarja e qelizave, dhe për këtë arsye mutacionet në mtDNA mund të ndodhin pavarësisht nga ndarja e qelizave. Në veçanti, mund të ketë disa dallime të vogla midis mtADN-së të vendosur në mitokondri të ndryshme brenda së njëjtës qelizë, si dhe midis mitokondrive në qeliza dhe inde të ndryshme të të njëjtit organizëm. Ky fenomen quhet heteroplazmi. Nuk ka një analog të saktë të heteroplasmisë në ADN-në bërthamore: një organizëm zhvillohet nga një qelizë e vetme që përmban një bërthamë të vetme, ku i gjithë gjenomi përfaqësohet nga një kopje e vetme. Më vonë, gjatë jetës së një individi, inde të ndryshme mund të grumbullohen të ashtuquajturat. mutacione somatike, por të gjitha kopjet e gjenomit në fund të fundit vijnë nga një. Situata me gjenomën mitokondriale është disi e ndryshme: një vezë e pjekur përmban qindra mijëra mitokondri, të cilat, ndërsa ndahen, mund të grumbullojnë shpejt dallime të vogla, ku i gjithë grupi i varianteve trashëgohet nga një organizëm i ri pas fekondimit. Kështu, nëse mospërputhjet midis varianteve të ADN-së bërthamore të indeve të ndryshme shkaktohen vetëm nga mutacionet somatike (gjatë gjithë jetës), atëherë ndryshimet në ADN-në mitokondriale shkaktohen si nga mutacionet somatike ashtu edhe nga ato germinale (të vijës së germës).
Një ndryshim tjetër është se molekula e ADN-së mitokondriale është rrethore, ndërsa ADN-ja bërthamore është e paketuar në kromozome, të cilat (me një farë konvencioni) mund të konsiderohen si sekuenca lineare të nukleotideve.
Së fundi, veçoria e fundit e ADN-së mitokondriale që do të përmendim në këtë pjesë hyrëse është paaftësia e saj për t'u rikombinuar. Me fjalë të tjera, shkëmbimi i rajoneve homologe (d.m.th., të ngjashme) është i pamundur midis varianteve të ndryshme evolucionare të ADN-së mitokondriale të së njëjtës specie, dhe për këtë arsye e gjithë molekula ndryshon vetëm përmes mutacionit të ngadaltë gjatë mijëra viteve. Në të gjitha kordatet, mitokondritë trashëgohen vetëm nga nëna, kështu që pema evolucionare e ADN-së mitokondriale korrespondon me gjenealogjinë në linjën e drejtpërdrejtë femërore. Sidoqoftë, kjo veçori nuk është unike; në familje të ndryshme evolucionare, kromozome të caktuara bërthamore gjithashtu nuk i nënshtrohen rikombinimit (pa çifte) dhe trashëgohen vetëm nga njëri prej prindërve. Kështu që. për shembull, kromozomi Y tek gjitarët mund të kalojë vetëm nga babai te djali. ADN-ja mitokondriale trashëgohet vetëm përmes linjës së nënës dhe transmetohet brez pas brezi ekskluzivisht nga gratë.Kjo formë e veçantë e trashëgimisë së gjenomit mitokondrial ka bërë të mundur krijimin e një peme familjare të grupeve të ndryshme etnike njerëzore, duke i vendosur paraardhësit tanë të përbashkët në Etiopia rreth 200,000 vjet më parë. Duke zotëruar aftësi të jashtëzakonshme për t'u përshtatur, me kërkesa në rritje për energji Mitokondritë janë gjithashtu në gjendje të shumohen pavarësisht nga ndarja e qelizave. Ky fenomen është i mundur falë ADN-së mitokondriale.ADN-ja mitokondriale transmetohet ekskluzivisht nga femrat.ADN-ja mitokondriale nuk trashëgohet sipas ligjeve Mendeliane, por sipas ligjeve të trashëgimisë citoplazmike. Gjatë fekondimit, sperma që depërton në vezë humbet flagelumin e tij, i cili përmban të gjitha mitokondritë. Vetëm mitokondritë që përmbahen në vezën e nënës transferohen në embrion. Kështu, qelizat trashëgojnë burimin e tyre të vetëm të energjisë nga mitokondritë e nënës. Mitokondria: fuqia e qelizës. Një burim unik energjie. Në jetën e përditshme, ekzistojnë mënyra të ndryshme për të nxjerrë energji dhe për ta përdorur atë për nevojat shtëpiake: panele diellore, bërthamore termocentrale, termocentrale me erë... Qeliza ka vetëm një zgjidhje për nxjerrjen, konvertimin dhe ruajtjen e energjisë: mitokondritë. Vetëm mitokondri mund të shndërrojë lloje të ndryshme të energjisë në ATP, energjinë e përdorur nga qeliza.
Procesi i konvertimit të energjisë qelizore Mitokondritë përdorin 80% të oksigjenit që thithim për të kthyer energjinë potenciale në energji të përdorshme nga qeliza. Gjatë procesit të oksidimit lirohet një sasi e madhe energjie, e cila ruhet nga mitokondria në formën e molekulave ATP.
40 kg konvertohen në ditë. Energjia ATP në një qelizë mund të marrë shumë forma. Parimi i funksionimit të mekanizmit qelizor është shndërrimi i energjisë potenciale në energji që mund të përdoret drejtpërdrejt nga qeliza.Llojet e mundshme të energjisë hyjnë në qelizë nëpërmjet të ushqyerit në formën e karbohidrateve, yndyrave dhe proteinave.Energjia qelizore përbëhet nga një molekulë i quajtur ATP: Adenozinetrifosfat. Sintetizohet si rezultat i transformimit të karbohidrateve, yndyrave dhe proteinave brenda mitokondrive.Gjatë ditës në trupin e njeriut të rritur sintetizohet dhe zbërthehet ekuivalenti i 40 kg ATP.Në mitokondri lokalizohen proceset metabolike të mëposhtme: shndërrimi i piruvatit në acetil-CoA, i katalizuar nga kompleksi i piruvat dehidrogjenazës: cikli i citrateve; zinxhiri i frymëmarrjes i lidhur me sintezën e ATP (kombinimi i këtyre proceseve quhet "fosforilimi oksidativ"); zbërthimi i acideve yndyrore nga oksidimi dhe pjesërisht cikli i uresë. Mitokondritë gjithashtu furnizojnë qelizën me produkte të metabolizmit të ndërmjetëm dhe veprojnë, së bashku me ER, si një depo jonesh kalciumi, e cila, duke përdorur pompat jonike, ruan përqendrimin e Ca2+ në citoplazmë në një nivel të ulët konstant (nën 1 μmol/l). .
Funksioni kryesor i mitokondrive është kapja e substrateve të pasura me energji (acidet yndyrore, piruvati, skeleti i karbonit i aminoacideve) nga citoplazma dhe zbërthimi i tyre oksidativ me formimin e CO2 dhe H2O, shoqëruar me sintezën e ATP. cikli i citratit çon në oksidimin e plotë të përbërjeve që përmbajnë karbon (CO2) dhe formimin e ekuivalentëve të përbërjeve reduktuese, kryesisht në formën e koenzimave të reduktuara. Shumica e këtyre proceseve ndodhin në matricë. Enzimat e zinxhirit të frymëmarrjes që rioksidojnë koenzimat e reduktuara janë të lokalizuara në membranën e brendshme mitokondriale. NADH dhe FADH2 i lidhur me enzimën përdoren si dhurues elektronesh për të reduktuar oksigjenin dhe për të formuar ujë. Ky reaksion tejet ekzergonik është me shumë hapa dhe përfshin transferimin e protoneve (H+) përmes membranës së brendshme nga matrica në hapësirën ndërmembranore. Si rezultat, krijohet një gradient elektrokimik në membranën e brendshme.Në mitokondri, gradienti elektrokimik përdoret për të sintetizuar ATP nga ADP (ADP) dhe fosfat inorganik (Pi) të katalizuar nga ATP sintaza. Gradienti elektrokimik është gjithashtu forca lëvizëse pas një numri sistemesh transporti
215).http://www.chem.msu.su/rus/teaching/kolman/212.htm
Prania e ADN-së së saj në mitokondri hap rrugë të reja në kërkimin e problemit të plakjes, i cili mund të lidhet me stabilitetin e mitokondrive. Për më tepër, mutacioni i ADN-së mitokondriale në sëmundjet e njohura degjenerative (Alzheimer, Parkinson...) sugjeron se ato mund të luajnë një rol të veçantë në këto procese.Për shkak të ndarjes konstante sekuenciale të mitokondrive që synon prodhimin e energjisë, ADN-ja e tyre "shteret". . Furnizimi i mitokondrive në gjendje të mirë është i varfëruar, duke reduktuar burimin e vetëm të energjisë qelizore.ADN-ja mitokondriale është 10 herë më e ndjeshme ndaj radikaleve të lira sesa ADN-ja bërthamore. Mutacionet e shkaktuara nga radikalet e lira çojnë në mosfunksionim mitokondrial. Por në krahasim me qelizën, sistemi i vetë-shërimit të ADN-së mitokondriale është shumë i dobët. Kur dëmtimi i mitokondrive është i rëndësishëm, ato vetëshkatërrohen. Ky proces quhet "autofagji".
Në vitin 2000, u vërtetua se mitokondritë përshpejtojnë procesin e fotoplakjes. Zonat e lëkurës që janë të ekspozuara rregullisht ndaj rrezeve të diellit kanë shkallë dukshëm më të lartë të mutacioneve të ADN-së sesa zonat që janë të mbrojtura. Krahasimi i rezultateve të biopsisë (marrja e mostrave të lëkurës për analizë) nga një zonë e lëkurës e ekspozuar ndaj rrezeve ultravjollcë dhe një zonë e mbrojtur tregon se mutacionet mitokondriale për shkak të rrezatimit të ekspozimit UV shkaktojnë stres oksidativ kronik.Qelizat dhe mitokondritë janë të lidhura përgjithmonë: energjia e furnizuar nga mitokondria është e nevojshme për aktivitetin e qelizave. Ruajtja e aktivitetit mitokondrial është thelbësor për një aktivitet më të mirë qelizor dhe cilësi të përmirësuar të lëkurës, veçanërisht lëkura e fytyrës që është shumë shpesh e ekspozuar ndaj rrezeve UV.
konkluzioni:
ADN-ja mitokondriale e dëmtuar brenda pak muajsh krijon më shumë se 30 mitokondri të ngjashme, d.m.th. me të njëjtin dëm.
Mitokondria e dobësuar shkakton një gjendje urie energjetike në "qelizat pritëse", e cila rezulton në një ndërprerje të metabolizmit qelizor.
Rivendosja e funksioneve të metakondrive dhe kufizimi i proceseve që çojnë në plakje është i mundur me përdorimin e koenzimës Q10. Si rezultat i eksperimenteve, u konstatua një ngadalësim i procesit të plakjes dhe një rritje e jetëgjatësisë në disa organizma shumëqelizorë si rezultat i futjes së suplementeve të CoQ10.
Q10 (CoQ10) është "ndezja" e trupit të njeriut: ashtu si një makinë nuk mund të funksionojë pa një shkëndijë nisjeje, trupi i njeriut nuk mund të bëjë pa CoQ10. Është komponenti më i rëndësishëm i mitokondrive, duke prodhuar energjinë që u nevojitet qelizave për të ndarë, lëvizur, kontraktuar dhe kryer të gjitha funksionet e tjera. CoQ10 gjithashtu luan një rol të rëndësishëm në prodhimin e adenozinës trifosfatit (ATP), energjia që fuqizon të gjitha proceset në trup. Për më tepër, CoQ10 është një antioksidant shumë i rëndësishëm që mbron qelizat nga dëmtimi.
Megjithëse trupat tanë mund të prodhojnë CoQ10, ata jo gjithmonë prodhojnë mjaftueshëm prej tij. Duke qenë se truri dhe zemra janë ndër indet më aktive në trup, mungesa e CoQ10 ndikon më së shumti në to dhe mund të çojë në probleme serioze me këto organe. Mungesa e CoQ10 mund të shkaktohet nga një sërë arsyesh, duke përfshirë ushqimin e dobët, defektet gjenetike ose të fituara dhe rritjen e kërkesës së indeve, për shembull. Sëmundjet kardiovaskulare, duke përfshirë nivelet e larta të kolesterolit dhe presionin e lartë të gjakut, kërkojnë gjithashtu rritje të niveleve të indeve të CoQ10. Për më tepër, për shkak se nivelet e CoQ10 bien me moshën, njerëzit mbi 50 vjeç mund të kenë nevojë për më shumë prej tij. Shumë studime kanë treguar se një sërë medikamentesh (kryesisht barna për uljen e lipideve si statinat) ulin nivelet e CoQ10.
Duke pasur parasysh rolin kyç të CoQ10 në funksionin mitokondrial dhe mbrojtjen e qelizave, kjo koenzimë mund të jetë e dobishme për një sërë problemesh shëndetësore. CoQ10 mund të përfitojë nga një gamë kaq e gjerë sëmundjesh saqë nuk ka dyshim për rëndësinë e tij si lëndë ushqyese. CoQ10 nuk është vetëm një antioksidant i përgjithshëm, por gjithashtu mund të ndihmojë me sëmundjet e mëposhtme:
Sëmundjet kardiovaskulare: presioni i lartë i gjakut, dështimi kongjestiv i zemrës, kardiomiopatia, mbrojtja gjatë operacionit në zemër, kolesteroli i lartë i trajtuar me medikamente, veçanërisht statina
Kanceri (për të rritur funksionin imunitar dhe/ose për të kompensuar efektet anësore të kimioterapisë)
Diabeti
Steriliteti mashkullor
Sëmundja e Alzheimerit (parandalimi)
Sëmundja e Parkinsonit (parandalimi dhe trajtimi)
Sëmundja periodontale
Degjenerim makular
Studimet e kafshëve dhe njerëzve kanë konfirmuar përfitimet e CoQ10 për të gjitha sëmundjet e mësipërme, veçanërisht kardiovaskulare. Në fakt, studimet kanë treguar se 50 deri në 75 për qind e njerëzve me sëmundje të ndryshme kardiovaskulare vuajnë nga mungesa e CoQ10 në indet e tyre të zemrës. Korrigjimi i kësaj mangësie shpesh mund të çojë në rezultate dramatike te pacientët me një lloj sëmundjeje të zemrës. Për shembull, mungesa e CoQ10 është treguar të ndodhë në 39 për qind të pacientëve me presion të lartë të gjakut. Vetëm ky zbulim e bën të nevojshme marrjen e suplementeve CoQ10. Megjithatë, duket se përfitimet e CoQ10 shtrihen përtej kthimit të sëmundjeve kardiovaskulare.
Një studim i vitit 2009 i botuar në revistën Pharmacology & Therapeutics sugjeron që efektet e CoQ10 në presionin e gjakut janë të dukshme vetëm 4 deri në 12 javë pas trajtimit dhe ulja tipike e presionit të gjakut sistolik dhe diastolik në pacientët me presion të lartë të gjakut është mjaft modeste - brenda 10 për qind.
Ilaçet statina, të tilla si Crestor, Lipitor dhe Zocor, funksionojnë duke frenuar një enzimë që mëlçisë i nevojitet për të prodhuar kolesterolin. Fatkeqësisht, ato gjithashtu bllokojnë prodhimin e substancave të tjera të nevojshme për funksionimin e trupit, duke përfshirë CoQ10. Kjo mund të shpjegojë efektet anësore më të zakonshme të këtyre barnave, veçanërisht lodhjen dhe dhimbjen e muskujve. Një studim i madh, ENDOTACT, i botuar në Gazetën Ndërkombëtare të Kardiologjisë në 2005, tregoi se terapia me statina uli ndjeshëm nivelet e CoQ10 në plazmë, por kjo rënie mund të parandalohej duke marrë një suplement 150 mg CoQ10. Përveç kësaj, plotësimi i CoQ10 përmirëson ndjeshëm funksionin e rreshtimit të enëve të gjakut, i cili është një nga qëllimet kryesore në trajtimin dhe parandalimin e aterosklerozës.
Në studimet e dyfishta të verbër, plotësimi i CoQ10 u tregua mjaft i dobishëm për disa pacientë me sëmundjen e Parkinsonit. Të gjithë pacientët në këto studime kishin tre simptomat kryesore të sëmundjes së Parkinsonit - dridhje, ngurtësi dhe ngadalësim të lëvizjes - dhe ishin diagnostikuar me sëmundjen brenda pesë viteve të fundit.
Një studim i vitit 2005 i publikuar në Arkivat e Neurologjisë tregoi gjithashtu një ngadalësim të rënies funksionale në pacientët me sëmundjen e Parkinsonit që morën CoQ10. Pas ekzaminimit fillestar dhe analizave bazë të gjakut, pacientët u ndanë në katër grupe. Tre grupe morën CoQ10 në doza të ndryshme (300 mg, 600 mg dhe 1200 mg në ditë) për 16 muaj, ndërsa grupi i katërt mori një placebo. Grupi që mori dozën 1200 mg tregoi më pak rënie në funksionin mendor dhe motorik dhe aftësinë për të kryer aktivitete të përditshme si ushqimi ose veshja. Efekti më i madh u vu re në jetën e përditshme. Grupet që morën 300 mg dhe 600 mg në ditë zhvilluan më pak paaftësi sesa ata në grupin e placebo-s, por rezultatet për anëtarët e këtyre grupeve ishin më pak dramatike se ata që morën dozën më të lartë të ilaçit. Këto rezultate tregojnë se efektet e dobishme të CoQ10 në sëmundjen e Parkinsonit mund të arrihen në dozat më të larta të barit. Asnjë nga pacientët nuk përjetoi ndonjë efekt anësor të rëndësishëm.
Koenzima Q10 është shumë e sigurt. Asnjë efekt anësor serioz nuk është raportuar ndonjëherë, edhe me përdorim afatgjatë. Për shkak se siguria nuk është demonstruar gjatë shtatzënisë dhe laktacionit, CoQ10 nuk duhet të përdoret gjatë këtyre periudhave, përveç nëse mjeku përcakton se përfitimet klinike i tejkalojnë rreziqet. Në përgjithësi rekomandoj marrjen e 100 deri në 200 mg CoQ10 në ditë. Për thithjen më të mirë, xhelat e butë duhet të merren me ushqim. Në doza më të larta, është më mirë të merret ilaçi në doza të ndara sesa në një dozë (200 mg tre herë në ditë është më mirë se 600 mg të gjitha menjëherë).
Karakteristikë e shumicës dërrmuese të qelizave. Funksioni kryesor është oksidimi i përbërjeve organike dhe prodhimi i molekulave ATP nga energjia e çliruar. Mitokondri i vogël është stacioni kryesor energjetik i të gjithë trupit.
Origjina e mitokondrive
Sot, ekziston një mendim shumë i popullarizuar midis shkencëtarëve se mitokondria nuk u shfaq në qelizë në mënyrë të pavarur gjatë evolucionit. Me shumë mundësi, kjo ndodhi për shkak të kapjes nga një qelizë primitive, e cila në atë kohë nuk ishte në gjendje të përdorte në mënyrë të pavarur oksigjenin, të një bakteri që mund ta bënte këtë dhe, në përputhje me rrethanat, ishte një burim i shkëlqyer energjie. Një simbiozë e tillë doli të ishte e suksesshme dhe u mbajt në brezat pasardhës. Kjo teori mbështetet nga prania e ADN-së së saj në mitokondri.
Si janë të strukturuara mitokondritë?
Mitokondria ka dy membrana: të jashtme dhe të brendshme. Funksioni kryesor i membranës së jashtme është të ndajë organelën nga citoplazma e qelizës. Ai përbëhet nga një shtresë bilipide dhe proteina që depërtojnë në të, përmes së cilës kryhet transporti i molekulave dhe joneve të nevojshme për punë. Ndërsa e lëmuar, ajo e brendshme formon palosje të shumta - cristae, të cilat rrisin ndjeshëm sipërfaqen e saj. Membrana e brendshme përbëhet kryesisht nga proteina, duke përfshirë enzimat e zinxhirit të frymëmarrjes, proteinat e transportit dhe komplekset e mëdha të sintetazës ATP. Është në këtë vend që ndodh sinteza e ATP. Midis membranave të jashtme dhe të brendshme ka një hapësirë ndërmembranore me enzimat e saj të qenësishme.
Hapësira e brendshme e mitokondrive quhet matricë. Këtu ndodhen sistemet enzimatike për oksidimin e acideve yndyrore dhe piruvatit, enzimat e ciklit të Krebsit, si dhe materiali trashëgues i mitokondrive - ADN, ARN dhe aparati për sintetizimin e proteinave.
Për çfarë nevojiten mitokondritë?
Funksioni kryesor i mitokondrive është sinteza e një forme universale të energjisë kimike - ATP. Ata gjithashtu marrin pjesë në ciklin e acidit trikarboksilik, duke shndërruar piruvatin dhe acidet yndyrore në acetil-CoA dhe më pas duke e oksiduar atë. Në këtë organelë, ADN-ja mitokondriale ruhet dhe trashëgohet, duke koduar riprodhimin e tRNA, rRNA dhe disa proteinave të nevojshme për funksionimin normal të mitokondrive.
1 - membrana e jashtme;
3 - matricë;
2 - membrana e brendshme;
4 - hapësira perimitokondriale.
Vetitë e mitokondrive (proteinat, struktura) janë të koduara pjesërisht në ADN-në mitokondriale dhe pjesërisht në bërthamë. Kështu, gjenomi mitokondrial kodon proteinat ribozomale dhe pjesërisht sistemin bartës të zinxhirit të transportit të elektroneve, dhe gjenomi bërthamor kodon informacione rreth proteinave enzimë të ciklit Krebs. Një krahasim i madhësisë së ADN-së mitokondriale me numrin dhe madhësinë e proteinave mitokondriale tregon se ajo përmban informacion për pothuajse gjysmën e proteinave. Kjo na lejon të konsiderojmë mitokondritë, si kloroplastet, si gjysmë autonome, domethënë jo plotësisht të varura nga bërthama. Ata kanë ADN-në e tyre dhe sistemin e tyre të sintezës së proteinave, dhe pikërisht me to dhe me plastidet lidhet e ashtuquajtura trashëgimi citoplazmike. Në shumicën e rasteve, kjo është trashëgimi e nënës, pasi grimcat fillestare të mitokondrive janë të lokalizuara në vezë. Kështu, mitokondritë formohen gjithmonë nga mitokondria. Si të shikohen mitokondritë dhe kloroplastet nga një perspektivë evolucionare është debatuar gjerësisht. Në vitin 1921, botanisti rus B.M. Kozo-Polyansky shprehu mendimin se një qelizë është një sistem simbiotrofik në të cilin bashkëjetojnë disa organizma. Aktualisht, teoria endosimbiotike e origjinës së mitokondrive dhe kloroplasteve është përgjithësisht e pranuar. Sipas kësaj teorie, mitokondritë ishin organizma të pavarur në të kaluarën. Sipas L. Margelis (1983), këto mund të jenë eubaktere që përmbajnë një numër enzimash respiratore. Në një fazë të caktuar të evolucionit, ata depërtuan në një qelizë primitive që përmban një bërthamë. Doli se ADN-ja e mitokondrive dhe kloroplasteve në strukturën e saj ndryshon ashpër nga ADN-ja bërthamore e bimëve më të larta dhe është e ngjashme me ADN-në bakteriale (struktura rrethore, sekuenca nukleotide). Ngjashmëria gjendet edhe në madhësinë e ribozomeve. Ato janë më të vogla se ribozomet citoplazmike. Sinteza e proteinave në mitokondri, si sinteza bakteriale, shtypet nga antibiotiku kloramfenikoli, i cili nuk ndikon në sintezën e proteinave në ribozomet eukariote. Përveç kësaj, sistemi i transportit të elektroneve në baktere ndodhet në membranën plazmatike, e cila i ngjan organizimit të zinxhirit të transportit të elektroneve në membranën e brendshme mitokondriale.