Žmogaus kūnas yra sudarytas iš trilijonų mažų gyvų vienetų, vadinamų ląstelėmis. Kiekviena ląstelė yra nematoma plika akimi, tačiau jos visos gali atlikti šimtus atskirų funkcijų - viską, kas reikalinga, kad kūnas išgyventų ir augtų. Be kitų vaidmenų, mažos struktūros, vadinamos mitochondrijomis, padeda paversti angliavandeniuose sukauptą energiją tokia forma, kurią ląstelės gali naudoti toms daugybei funkcijų.
Bendroji struktūra
Mitochondrijos yra ląstelių struktūrų grupės, vadinamos organeliais, nariai, kuriuos nuo likusios ląstelės skiria fosfolipidinės membranos. Be to, mitochondrijos yra vienintelės dvigubos membranos organelės. Sulenkta vidinė membrana vaidina pagrindinį vaidmenį energijos gamyboje. Erdvė tarp dviejų membranų vadinama tarpmembranine, o vidinės membranos viduje esanti sritis - matrica.
Mitochondrijų genai ir atskiras skirstymas
Du kiti unikalūs mitochondrijų bruožai yra apskritas genomas, visiškai atskiras nuo branduolyje randamos tiesinės DNR, ir galimybė atskirti nuo aplinkinės ląstelės. Nors branduolinės chromosomos paveldimos vienodai iš abiejų tėvų, mitochondrijų DNR paveldima tik iš motinos. Kai ląstelei reikia daugiau energijos, ji gali tiesiog nurodyti savo mitochondrijas dalytis. Kitaip tariant, reikėtų tikėtis, kad daugiau šių organelių bus daug energijos reikalaujančiuose audiniuose, pavyzdžiui, širdyje ir kituose raumenyse, o mažiau - odos ląstelėse ar neurone.
Energijos gamyba ir biomolekulių metabolizmas
Mitochondrijose vyksta keli fermentiniai keliai, pavyzdžiui, pirmi keli karbamido ciklo žingsniai, tačiau svarbiausias yra citrinos rūgšties arba Krebso ciklas. Šio kelio fermentus galima rasti mitochondrijų matricoje, ir jie veikia nuosekliai, kad piruvatą iš citoplazmos paverstų anglies dioksido molekulėmis. Didelės energijos elektronai iš anglies grandinės perkeliami į elektronų transportavimo grandinę - baltymų kompleksų grupę, įterptą į vidinę membraną. Šie kompleksai naudoja elektronus, kad vandenilio atomus priverstų į tarpmembraninę erdvę; kai atomai difunduoja atgal į matricą, ląstelių energija gaminama adenozino trifosfato arba ATP pavidalu.
Apoptozė
Tarpmembraninėje erdvėje yra svarbus junginys, vadinamas citochromu c. Kai ląstelių komponentai yra pažeisti arba kai ląstelė gauna tam tikrus aplinkos signalus, mitochondrijos išleidžia citochromą c į citoplazmą. Šis įvykis pradeda fermentinės veiklos srautą, kuris galiausiai veda prie užprogramuoto, tvarkingo visos ląstelės išardymo. Šis kelias vadinamas apoptoze ir paprastai tai nėra blogas dalykas organizmui. Tai suteikia organizmui patogų būdą pašalinti nereikalingas arba per senstančias ląsteles ir audinius, kuriuos reikia perdirbti.