Τα χαρακτηριστικά των μιτοχονδρίων

Το ανθρώπινο σώμα αποτελείται από τρισεκατομμύρια μικροσκοπικές μονάδες που ονομάζονται κύτταρα. Κάθε κύτταρο είναι αόρατο με γυμνό μάτι, ωστόσο είναι όλα ικανά να εκτελούν εκατοντάδες μεμονωμένες λειτουργίες - όλα όσα είναι απαραίτητα για να επιβιώσει και να αναπτυχθεί το σώμα. Μεταξύ άλλων ρόλων, οι μικρές δομές που ονομάζονται μιτοχόνδρια βοηθούν στη μετατροπή της ενέργειας που είναι αποθηκευμένη στους υδατάνθρακες σε μια μορφή που τα κύτταρα μπορούν να χρησιμοποιήσουν για την εκτέλεση αυτών των πολλών λειτουργιών.

Τα μιτοχόνδρια είναι μέλη μιας ομάδας δομών μέσα σε ένα κύτταρο που ονομάζεται οργανίδια, τα οποία διαχωρίζονται από το υπόλοιπο κύτταρο με φωσφολιπιδικές μεμβράνες. Επιπλέον, τα μιτοχόνδρια είναι τα μόνα οργανοκύτταρα διπλής μεμβράνης. Η διπλωμένη εσωτερική μεμβράνη παίζει βασικό ρόλο στην παραγωγή ενέργειας. Ο χώρος μεταξύ των δύο μεμβρανών ονομάζεται διαμεμβρανικός χώρος, ενώ η περιοχή μέσα στην εσωτερική μεμβράνη ονομάζεται μήτρα.

Δύο άλλα μοναδικά χαρακτηριστικά των μιτοχονδρίων είναι ένα κυκλικό γονιδίωμα, εντελώς ξεχωριστό από το γραμμικό DNA που βρίσκεται στον πυρήνα, και η ικανότητα να διαιρείται ανεξάρτητα από το περιβάλλον κύτταρο. Ενώ τα πυρηνικά χρωμοσώματα κληρονομούνται εξίσου και από τους δύο γονείς, το μιτοχονδριακό DNA κληρονομείται μόνο από τη μητέρα. Όταν το κύτταρο χρειάζεται περισσότερη ενέργεια, μπορεί απλά να σηματοδοτήσει τα μιτοχόνδρια του να διαιρεθούν. Με άλλα λόγια, θα περίμενε κανείς να βρει περισσότερα από αυτά τα οργανίδια σε ιστούς έντασης ενέργειας, όπως η καρδιά και άλλοι μύες, και λιγότερο σε ένα δερματικό κύτταρο ή έναν νευρώνα.

Τα μιτοχόνδρια φιλοξενούν αρκετές ενζυματικές οδούς - όπως τα πρώτα βήματα του κύκλου ουρίας - αλλά μακράν το πιο σημαντικό είναι ο κύκλος του κιτρικού οξέος ή του Krebs. Τα ένζυμα σε αυτό το μονοπάτι βρίσκονται στο μιτοχονδριακό πλέγμα και λειτουργούν διαδοχικά για να μετατρέψουν το πυροσταφυλικό από το κυτταρόπλασμα σε μόρια διοξειδίου του άνθρακα. Τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας κλείνουν από την αλυσίδα άνθρακα στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, μια ομάδα συμπλεγμάτων πρωτεϊνών που είναι ενσωματωμένα στην εσωτερική μεμβράνη. Αυτά τα σύμπλοκα χρησιμοποιούν τα ηλεκτρόνια για να ωθήσουν άτομα υδρογόνου στον διαμεμβρανικό χώρο. όταν τα άτομα διαχέονται πίσω στη μήτρα, η κυτταρική ενέργεια παράγεται με τη μορφή τριφωσφορικής αδενοσίνης ή ΑΤΡ.

Ο διαμεμβρανικός χώρος φιλοξενεί μια σημαντική ένωση που ονομάζεται κυτόχρωμα c. Όταν τα κυτταρικά συστατικά είναι κατεστραμμένα ή όταν το κύτταρο λαμβάνει ορισμένα περιβαλλοντικά σήματα, τα μιτοχόνδρια απελευθερώνουν το κυτόχρωμα c στο κυτόπλασμα. Αυτό το γεγονός ξεκινά ένα χείμαρρο ενζυματικής δραστηριότητας που τελικά οδηγεί σε προγραμματισμένη, ομαλή αποσυναρμολόγηση ολόκληρου του κυττάρου. Αυτό το μονοπάτι ονομάζεται απόπτωση και γενικά δεν είναι κακό για τον οργανισμό. Παρέχει στον οργανισμό έναν βολικό τρόπο για την απομάκρυνση κυττάρων και ιστών που δεν χρειάζονται πλέον ή γερνούν και πρέπει να ανακυκλωθούν.