Человеческое тело состоит из триллионов крошечных живых единиц, называемых клетками. Каждая клетка невидима невооруженным глазом, но все они способны выполнять сотни индивидуальных функций - все необходимое для выживания и роста организма. Помимо прочего, небольшие структуры, называемые митохондриями, помогают преобразовывать энергию, хранящуюся в углеводах, в форму, которую клетки могут использовать для выполнения этих многих функций.
Общая структура
Митохондрии являются членами группы структур внутри клетки, называемых органеллами, которые отделены от остальной части клетки фосфолипидными мембранами. Кроме того, митохондрии - единственные двухмембранные органеллы. Сложенная внутренняя мембрана играет ключевую роль в производстве энергии. Пространство между двумя мембранами называется межмембранным пространством, а область внутри внутренней мембраны называется матрицей.
Гены митохондрий и отдельное деление
Две другие уникальные особенности митохондрий - это круговой геном, полностью отделенный от линейной ДНК, обнаруженной в ядре, и способность делиться независимо от окружающей клетки. В то время как ядерные хромосомы в равной степени наследуются от обоих родителей, митохондриальная ДНК наследуется только от матери. Когда клетке требуется больше энергии, она может просто подать сигнал митохондриям о делении. Другими словами, вы ожидаете найти больше этих органелл в энергоемких тканях, таких как сердце и другие мышцы, и меньше в клетках кожи или нейронах.
Производство энергии и метаболизм биомолекул
В митохондриях проходит несколько ферментативных путей, таких как первые несколько этапов цикла мочевины, но, безусловно, наиболее важными являются лимонная кислота или цикл Кребса. Ферменты, участвующие в этом пути, можно найти в матриксе митохондрий, и они работают последовательно, превращая пируват из цитоплазмы в молекулы углекислого газа. Электроны с высокой энергией перемещаются от углеродной цепи к цепи переноса электронов, группе белковых комплексов, встроенных во внутреннюю мембрану. Эти комплексы используют электроны, чтобы заставить атомы водорода проникнуть в межмембранное пространство; когда атомы диффундируют обратно в матрицу, клеточная энергия вырабатывается в форме аденозинтрифосфата или АТФ.
Апоптоз
Межмембранное пространство является домом для важного соединения, называемого цитохромом c. Когда клеточные компоненты повреждены или когда клетка получает определенные сигналы окружающей среды, митохондрии выделяют цитохром с в цитоплазму. Это событие запускает поток ферментативной активности, который в конечном итоге приводит к запрограммированному и упорядоченному демонтажу всей клетки. Этот путь называется апоптозом, и в целом это не плохо для организма. Он предоставляет организму удобный способ удалить клетки и ткани, которые больше не нужны или которые стареют и нуждаются в переработке.