Ciało ludzkie składa się z bilionów maleńkich żywych jednostek zwanych komórkami. Każda komórka jest niewidoczna gołym okiem, ale wszystkie są zdolne do wykonywania setek indywidualnych funkcji – wszystkiego, co jest niezbędne do przetrwania i rozwoju organizmu. Między innymi małe struktury zwane mitochondriami pomagają przekształcić energię zmagazynowaną w węglowodanach w formę, którą komórki mogą wykorzystać do realizacji tych wielu funkcji.
Struktura ogólna
Mitochondria należą do grupy struktur wewnątrz komórki zwanych organellami, które są oddzielone od reszty komórki błonami fosfolipidowymi. Ponadto mitochondria są jedynymi organellami dwubłonowymi. Złożona membrana wewnętrzna odgrywa kluczową rolę w produkcji energii. Przestrzeń między dwiema membranami nazywana jest przestrzenią międzybłonową, podczas gdy obszar wewnątrz błony wewnętrznej nazywany jest macierzą.
Geny mitochondriów i oddzielny podział
Dwie inne unikalne cechy mitochondriów to kolisty genom, całkowicie oddzielony od liniowego DNA znajdującego się w jądrze oraz zdolność do dzielenia się niezależnie od otaczającej komórki. Podczas gdy chromosomy jądrowe są dziedziczone w równym stopniu od obojga rodziców, mitochondrialne DNA jest dziedziczone tylko od matki. Kiedy komórka potrzebuje więcej energii, może po prostu zasygnalizować swoim mitochondriom podział. Innymi słowy, spodziewałbyś się znaleźć więcej tych organelli w energochłonnych tkankach, takich jak serce i inne mięśnie, a mniej w komórce skóry lub neuronie.
Produkcja energii i metabolizm biomolekuł
Mitochondria obsługują kilka szlaków enzymatycznych – takich jak kilka pierwszych etapów cyklu mocznikowego – ale zdecydowanie najważniejszym jest cykl kwasu cytrynowego lub cykl Krebsa. Enzymy w tym szlaku można znaleźć w macierzy mitochondrialnej i działają w sekwencji, aby przekształcić pirogronian z cytoplazmy w cząsteczki dwutlenku węgla. Elektrony o wysokiej energii są transportowane z łańcucha węglowego do łańcucha transportu elektronów, grupy kompleksów białkowych osadzonych w błonie wewnętrznej. Kompleksy te wykorzystują elektrony do wtłaczania atomów wodoru do przestrzeni międzybłonowej; gdy atomy dyfundują z powrotem do macierzy, energia komórkowa jest wytwarzana w postaci adenozynotrójfosforanu lub ATP.
Apoptoza
Przestrzeń międzybłonowa jest domem dla ważnego związku zwanego cytochromem c. Kiedy komponenty komórkowe są uszkodzone lub gdy komórka odbiera określone sygnały środowiskowe, mitochondria uwalniają cytochrom c do cytoplazmy. To zdarzenie uruchamia potok aktywności enzymatycznej, który ostatecznie prowadzi do zaprogramowanego, uporządkowanego demontażu całej komórki. Ten szlak nazywa się apoptozą i generalnie nie jest zły dla organizmu. Zapewnia organizmowi wygodny sposób usuwania komórek i tkanek, które nie są już potrzebne lub starzeją się i wymagają recyklingu.