살아있는 유기체의 진핵 세포는 지속적으로 수많은 화학 반응을 수행하여 생존, 성장, 번식 및 질병 퇴치에 기여합니다.
이러한 모든 과정에는 세포 수준의 에너지가 필요합니다. 이러한 활동에 관여하는 각 세포는 세포의 발전소 역할을하는 작은 세포 기관인 미토콘드리아에서 에너지를 얻습니다. 미토콘드리아의 단수는 미토콘드리아입니다.
인간의 경우 적혈구와 같은 세포에는 이러한 작은 세포 기관이 없지만 대부분의 다른 세포에는 많은 수의 미토콘드리아가 있습니다. 예를 들어 근육 세포는 에너지 요구 사항을 충족시키기 위해 수백 또는 수천 개를 가질 수 있습니다.
움직이고, 성장하고, 생각하는 거의 모든 생물체는 배경에 미토콘드리아를 가지고있어 필요한 화학 에너지를 생성합니다.
미토콘드리아의 구조
미토콘드리아는 이중 막으로 둘러싸인 막 결합 세포 기관입니다.
그들은 세포 기관을 둘러싸는 매끄러운 외부 막과 접힌 내부 막을 가지고 있습니다. 내막의 주름은 크리스타 (cristae)라고 불리며, 그 중 단수는 크리스타이고, 주름은 미토콘드리아 에너지를 생성하는 반응이 일어나는 곳입니다.
내부 멤브레인에는 매트릭스라는 유체가 포함되어 있으며 두 멤브레인 사이에 위치한 막간 공간도 유체로 채워져 있습니다.
이 비교적 단순한 세포 구조로 인해 미토콘드리아는 내부 막 내부의 매트릭스와 막간 공간의 두 가지 별도의 작동 볼륨 만 가지고 있습니다. 그들은 에너지 생성을 위해 두 볼륨 간의 전송에 의존합니다.
효율성을 높이고 에너지 생성 잠재력을 극대화하기 위해 내부 멤브레인 접기가 매트릭스 깊숙이 침투합니다.
결과적으로 내부 멤브레인은 표면적이 넓고 매트릭스의 어떤 부분도 내부 멤브레인 접힘에서 멀리 떨어져 있지 않습니다. 주름과 넓은 표면적은 미토콘드리아 기능을 돕고 매트릭스와 내부 막을 가로 지르는 막간 공간 사이의 잠재적 전달 속도를 증가시킵니다.
미토콘드리아가 중요한 이유는 무엇입니까?
단일 세포는 원래 미토콘드리아 또는 다른 막 결합 세포 기관없이 진화했지만 복잡한 다세포 포유류와 같은 유기체 및 온혈 동물은 미토콘드리아를 기반으로 세포 호흡에서 에너지를 얻습니다. 함수.
심장 근육이나 새 날개와 같은 고 에너지 기능에는 필요한 에너지를 공급하는 고농도의 미토콘드리아가 있습니다.
ATP 합성 기능을 통해 근육 및 기타 세포의 미토콘드리아는 체온을 생성하여 온혈 동물을 일정한 온도로 유지합니다. 고 에너지 활동과 고등 동물의 열 생성을 가능하게하는 것은 미토콘드리아의 집중된 에너지 생산 능력입니다.
미토콘드리아 기능
미토콘드리아의 에너지 생산주기는 구연산 또는 크렙스주기와 함께 전자 수송 사슬에 의존합니다.
Krebs Cycle에 대해 자세히 알아보십시오.
포도당과 같은 탄수화물을 분해하여 ATP를 만드는 과정을 이화 작용이라고합니다. 포도당 산화의 전자는 구연산 회로를 포함하는 화학 반응 사슬을 따라 전달됩니다.
환원-산화 또는 산화 환원 반응의 에너지는 반응이 일어나는 매트릭스에서 양성자를 이동시키는 데 사용됩니다. 미토콘드리아 기능 사슬의 최종 반응은 세포 호흡의 산소가 환원되어 물을 형성하는 반응입니다. 반응의 최종 생성물은 물과 ATP입니다.
미토콘드리아 에너지 생산을 담당하는 주요 효소는 니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오티드 인산염입니다 (NADP), 니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오타이드 (NAD), 아데노신 디 포스페이트 (ADP) 및 플라 빈 아데닌 디 뉴클레오타이드 (일시적 유행).
그들은 함께 작용하여 내부 미토콘드리아 막을 통해 매트릭스의 수소 분자에서 양성자를 전달하는 것을 돕습니다. 이것은 양성자가 매트릭스로 돌아가는 막에 화학적 및 전기적 전위를 생성합니다. 효소 ATP 합성 효소를 통해 아데노신 삼인산의 인산화 및 생성 (ATP).
ATP의 구조와 기능에 대해 읽어보십시오.
ATP 합성과 ATP 분자는 세포에서 에너지의 주요 운반자이며 세포에서 살아있는 유기체에 필요한 화학 물질을 생산하는 데 사용할 수 있습니다.
•••과학
미토콘드리아는 에너지 생산자 일뿐만 아니라 칼슘 방출을 통해 세포 간 신호 전달을 도울 수 있습니다.
미토콘드리아는 매트릭스에 칼슘을 저장하는 능력이 있으며 특정 효소 나 호르몬이 존재할 때이를 방출 할 수 있습니다. 결과적으로 이러한 유발 화학 물질을 생성하는 세포는 미토콘드리아에 의한 방출로 인해 칼슘이 상승하는 신호를 볼 수 있습니다.
전반적으로 미토콘드리아는 살아있는 세포의 중요한 구성 요소이며 세포 상호 작용을 돕고 복잡한 화학 물질을 분배하며 모든 생명체의 에너지 기반을 형성하는 ATP를 생성합니다.
내부 및 외부 미토콘드리아 막
미토콘드리아 이중 막은 내막과 외막, 두 막의 기능이 다르며 서로 다른 물질로 구성되어 있습니다.
외부 미토콘드리아 막은 막간 공간의 유체를 둘러싸고 있지만 미토콘드리아가 통과하는 데 필요한 화학 물질을 허용해야합니다. 미토콘드리아에 의해 생성 된 에너지 저장 분자는 세포 기관을 떠나 나머지 세포로 에너지를 전달할 수 있어야합니다.
이러한 전달을 허용하기 위해 외막은 인지질과 단백질 구조로 구성됩니다. 포린 막 표면에 작은 구멍이나 구멍을 남깁니다.
막간 공간에는 주변 세포의 유체를 구성하는 세포질과 유사한 조성을 갖는 유체가 포함되어 있습니다.
ATP 합성에 의해 생성 된 작은 분자, 이온, 영양소 및 에너지 운반 ATP 분자는 외막을 관통하고 막간 공간의 유체와 세포질 ..
내막은 효소, 단백질, 지방 등의 복잡한 구조로 물, 이산화탄소, 산소 만 자유롭게 통과 할 수 있습니다.
큰 단백질을 포함한 다른 분자는 막을 통과 할 수 있지만 통과를 제한하는 특수 수송 단백질을 통해서만 통과 할 수 있습니다. 크리스타 주름으로 인한 내부 막의 넓은 표면적은 이러한 모든 복잡한 단백질 및 화학 구조를위한 공간을 제공합니다.
그들의 많은 수는 높은 수준의 화학적 활동과 효율적인 에너지 생산을 허용합니다.
내막을 통한 화학적 전달을 통해 에너지가 생성되는 과정을 산화 적 인산화.
이 과정에서 미토콘드리아에있는 탄수화물의 산화는 내부 막을 가로 질러 매트릭스에서 막간 공간으로 양성자를 펌핑합니다. 양성자의 불균형은 양성자가 ATP의 전구체 형태이며 ATP 합성 효소라고 불리는 효소 복합체를 통해 내부 막을 가로 질러 매트릭스로 다시 확산되도록합니다.
ATP 합성 효소를 통한 양성자의 흐름은 ATP 합성의 기초가되며 세포의 주요 에너지 저장 메커니즘 인 ATP 분자를 생성합니다.
매트릭스에는 무엇이 있습니까?
내막 내부의 점성 유체를 매트릭스라고합니다.
미토콘드리아의 주요 에너지 생성 기능을 수행하기 위해 내부 막과 상호 작용합니다. 그것은 포도당과 지방산에서 ATP를 생성하기 위해 크렙스 사이클에 참여하는 효소와 화학 물질을 포함합니다.
매트릭스는 원형 DNA로 구성된 미토콘드리아 게놈이 발견되는 곳과 리보솜이있는 곳입니다. 리보솜과 DNA의 존재는 미토콘드리아가 자신의 단백질을 생산할 수 있고 세포 분열에 의존하지 않고 자신의 DNA를 사용하여 번식 할 수 있음을 의미합니다.
미토콘드리아가 그 자체로 아주 작고 완전한 세포처럼 보인다면 그것은 아마도 단일 세포가 아직 진화하고 있던 한 지점에서 분리 된 세포 였기 때문일 것입니다.
미토콘드리아와 같은 박테리아는 더 큰 세포에 기생충으로 들어갔고 그 배열이 상호 유익했기 때문에 남아있게되었습니다.
박테리아는 안전한 환경에서 번식 할 수 있었고 더 큰 세포에 에너지를 공급했습니다. 수 억년에 걸쳐 박테리아는 다세포 유기체로 통합되어 오늘날의 미토콘드리아로 진화했습니다.
오늘날 동물 세포에서 발견되기 때문에 초기 인간 진화의 핵심 부분을 형성합니다.
미토콘드리아는 미토콘드리아 게놈에 따라 독립적으로 증식하고 세포에 관여하지 않기 때문에 분열, 새로운 세포는 단순히 세포가 세포질의 일부에있는 미토콘드리아를 물려받습니다. 분할.
이 기능은 수정란에서 배아가 발생하기 때문에 인간을 포함한 고등 유기체의 번식에 중요합니다.
어머니의 난자 세포는 크고 세포질에 많은 미토콘드리아가 포함되어 있지만 아버지의 수정 정자 세포는 거의 없습니다. 그 결과, 아이들은 엄마로부터 미토콘드리아와 미토콘드리아 DNA를 물려받습니다.
매트릭스의 ATP 합성 기능과 이중 막을 통한 세포 호흡을 통해 미토콘드리아와 미토콘드리아 기능은 동물 세포의 핵심 구성 요소이며 존재하는 생명체를 만드는 데 도움이됩니다. 가능한.
막 결합 세포 기관을 가진 세포 구조는 인간 진화에 중요한 역할을했으며 미토콘드리아는 필수적인 기여를했습니다.