מאפייני המיטוכונדריה

גוף האדם עשוי טריליוני יחידות חיים זעירות הנקראות תאים. כל תא אינו נראה לעין בלתי מזוינת, אך עם זאת כולם מסוגלים לבצע מאות פונקציות בודדות - כל מה שנחוץ לגוף כדי לשרוד ולצמוח. בין יתר התפקידים, מבנים קטנים הנקראים מיטוכונדריה מסייעים בהפיכת האנרגיה המאוחסנת בפחמימות לצורה שתאים יכולים להשתמש בהן כדי לבצע פונקציות רבות אלה.

המיטוכונדריה הם חברים בקבוצת מבנים בתוך תא הנקרא אברונים, המופרדים משאר התא על ידי ממברנות פוספוליפידים. בנוסף, המיטוכונדריה הם האברונים היחידים בעלי הממברנה הכפולה. לקרום הפנימי המקופל תפקיד מפתח בייצור אנרגיה. החלל בין שני הממברנות נקרא החלל הבין-ממברני, ואילו האזור שבתוך הקרום הפנימי נקרא מטריקס.

שני מאפיינים ייחודיים נוספים של המיטוכונדריה הם גנום מעגלי, נפרד לחלוטין מה- DNA הלינארי שנמצא בגרעין, והיכולת להתחלק באופן עצמאי מהתא שמסביב. בעוד שכרומוזומי הגרעין עוברים בתורשה באופן שווה משני ההורים, ה- DNA המיטוכונדריאלי עובר בירושה רק מהאם. כאשר התא זקוק לאנרגיה רבה יותר, הוא יכול פשוט לאות למיטוכונדריה שלו להתחלק. במילים אחרות, היית מצפה למצוא יותר מהאברונים האלה ברקמות עתירות אנרגיה, כמו הלב ושרירים אחרים, ופחות בתאי עור או בתאי עצב.

המיטוכונדריה מארחת כמה מסלולים אנזימטיים - כמו השלבים הראשונים של מחזור האוריאה - אך ללא ספק החשוב ביותר הוא חומצת לימון או מחזור קרבס. אנזימים במסלול זה ניתן למצוא במטריקס המיטוכונדריה, והם פועלים ברצף להמרת פירובט מהציטופלסמה למולקולות פחמן דו-חמצני. אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה מועברים משרשרת הפחמן לשרשרת הובלת האלקטרונים, קבוצה של מתחמי חלבון המוטבעים בקרום הפנימי. קומפלקסים אלה משתמשים באלקטרונים בכדי לכפות אטומי מימן לחלל הבין-ממברנה; כאשר האטומים מתפזרים חזרה למטריקס, אנרגיה תאית מיוצרת בצורה של אדנוזין טריפוספט, או ATP.

המרחב הבין-ממברני הוא ביתם של תרכובת חשובה הנקראת ציטוכרום c. כאשר רכיבים תאיים נפגעים, או כאשר התא מקבל אותות סביבתיים מסוימים, המיטוכונדריה משחררת ציטוכרום c לציטופלזמה. אירוע זה מתחיל זרם של פעילות אנזימטית המובילה בסופו של דבר לפירוק מתוכנת ומסודר של התא כולו. מסלול זה נקרא אפופטוזיס, וזה בדרך כלל לא דבר רע לאורגניזם. זה מספק לאורגניזם דרך נוחה להסיר תאים ורקמות שכבר אין צורך או שמזדקנות ויש צורך למחזר אותן.