Mitokondri: Tanımı, Yapısı ve İşlevi (Diyagramlı)

Canlı organizmaların ökaryotik hücreleri, yaşamak, büyümek, üremek ve hastalıklarla savaşmak için sürekli olarak çok sayıda kimyasal reaksiyon gerçekleştirir.

Tüm bu süreçler hücresel düzeyde enerji gerektirir. Bu faaliyetlerden herhangi birinde yer alan her hücre, enerjisini, hücrelerin güç santralleri olarak hareket eden küçük organeller olan mitokondriden alır. Mitokondrinin tekil hali mitokondridir.

İnsanlarda, kırmızı kan hücreleri gibi hücrelerde bu küçük organeller yoktur, ancak diğer hücrelerin çoğunda çok sayıda mitokondri bulunur. Örneğin kas hücrelerinin enerji gereksinimlerini karşılamak için yüzlerce hatta binlercesi olabilir.

Hareket eden, büyüyen veya düşünen hemen hemen her canlının arka planında gerekli kimyasal enerjiyi üreten mitokondri vardır.

Mitokondri, çift zarla çevrili zara bağlı organellerdir.

Organeli çevreleyen pürüzsüz bir dış zara ve katlanmış bir iç zara sahiptirler. İç zarın kıvrımlarına cristae adı verilir, tekil olanı crista olup, kıvrımlar mitokondriyal enerjiyi oluşturan reaksiyonların gerçekleştiği yerlerdir.

İç zar, matris adı verilen bir sıvı içerirken, iki zar arasında bulunan zarlar arası boşluk da sıvı ile doldurulur.

Bu nispeten basit hücre yapısı nedeniyle, mitokondri sadece iki ayrı işlem hacmine sahiptir: iç zarın içindeki matris ve zarlar arası boşluk. Enerji üretimi için iki hacim arasındaki transferlere güveniyorlar.

Verimliliği artırmak ve enerji yaratma potansiyelini en üst düzeye çıkarmak için iç zar kıvrımları matrisin derinliklerine nüfuz eder.

Sonuç olarak, iç zar geniş bir yüzey alanına sahiptir ve matrisin hiçbir parçası bir iç zar kıvrımından uzak değildir. Kıvrımlar ve geniş yüzey alanı, iç zar boyunca matris ve zarlar arası boşluk arasındaki potansiyel aktarım hızını artırarak mitokondriyal fonksiyona yardımcı olur.

Tek hücreler başlangıçta mitokondri veya diğer zara bağlı organeller olmadan evrimleşirken, karmaşık çok hücreli organizmalar ve memeliler gibi sıcak kanlı hayvanlar, enerjilerini mitokondriye dayalı hücresel solunumdan alırlar. işlev.

Kalp kasları veya kuş kanatları gibi yüksek enerjili işlevler, ihtiyaç duyulan enerjiyi sağlayan yüksek konsantrasyonlarda mitokondriye sahiptir.

ATP sentez işlevleri aracılığıyla, kaslardaki ve diğer hücrelerdeki mitokondri, sıcak kanlı hayvanları sabit bir sıcaklıkta tutmak için vücut ısısını üretir. Daha yüksek hayvanlarda yüksek enerji aktivitelerini ve ısı üretimini mümkün kılan, mitokondrinin bu konsantre enerji üretim yeteneğidir.

Mitokondrideki enerji üretim döngüsü, sitrik asit veya Krebs döngüsü ile birlikte bir elektron taşıma zincirine dayanır.
Krebs Döngüsü hakkında daha fazlasını okuyun.

ATP yapmak için glikoz gibi karbonhidratları parçalama sürecine katabolizma denir. Glikoz oksidasyonundan gelen elektronlar, sitrik asit döngüsünü içeren bir kimyasal reaksiyon zinciri boyunca geçirilir.

İndirgeme-oksidasyon veya redoks reaksiyonlarından gelen enerji, reaksiyonların gerçekleştiği matristen protonları aktarmak için kullanılır. Mitokondriyal fonksiyon zincirindeki son reaksiyon, hücresel solunumdan gelen oksijenin su oluşturmak için indirgendiği reaksiyondur. Reaksiyonların son ürünleri su ve ATP'dir.

Mitokondriyal enerji üretiminden sorumlu anahtar enzimler, nikotinamid adenin dinükleotit fosfattır. (NADP), nikotinamid adenin dinükleotidi (NAD), adenosin difosfat (ADP) ve flavin adenin dinükleotidi (HEVES).

İç mitokondriyal zar boyunca matristeki hidrojen moleküllerinden proton transferine yardımcı olmak için birlikte çalışırlar. Bu, matrise dönen protonlarla zar boyunca kimyasal ve elektriksel bir potansiyel yaratır. ATP sentaz enzimi yoluyla, adenosin trifosfatın fosforilasyonu ve üretimi ile sonuçlanır (ATP).
ATP'nin yapısı ve işlevi hakkında bilgi edinin.

ATP sentezi ve ATP molekülleri hücrelerdeki enerjinin ana taşıyıcılarıdır ve hücreler tarafından canlı organizmalar için gerekli kimyasalların üretimi için kullanılabilirler.

•••bilim

Enerji üreticisi olmanın yanı sıra mitokondri, kalsiyum salınımı yoluyla hücreden hücreye sinyalleşmeye yardımcı olabilir.

Mitokondri, matrikste kalsiyum depolama yeteneğine sahiptir ve belirli enzimler veya hormonlar mevcut olduğunda onu serbest bırakabilir. Sonuç olarak, bu tür tetikleyici kimyasalları üreten hücreler, mitokondri tarafından salınan kalsiyumun yükseldiğinin sinyalini görebilir.

Genel olarak mitokondri, hücre etkileşimlerine yardımcı olan, karmaşık kimyasalları dağıtan ve tüm yaşam için enerji temelini oluşturan ATP'yi üreten canlı hücrelerin hayati bir bileşenidir.

Mitokondriyal çift zar, iç ve dış zar ve iki zar için farklı işlevlere sahiptir ve farklı maddelerden oluşur.

Dış mitokondriyal zar, zarlar arası boşluğun sıvısını çevreler, ancak mitokondrinin içinden geçmesi gereken kimyasallara izin vermek zorundadır. Mitokondri tarafından üretilen enerji depolayan moleküllerin organelden ayrılabilmesi ve hücrenin geri kalanına enerji iletebilmesi gerekir.

Bu tür transferlere izin vermek için dış zar, fosfolipidlerden ve adı verilen protein yapılarından oluşur. gözenekler zarın yüzeyinde küçük delikler veya gözenekler bırakan.

Zarlar arası boşluk, çevreleyen hücrenin sıvısını oluşturan sitozole benzer bir bileşime sahip sıvı içerir.

Küçük moleküller, iyonlar, besinler ve ATP sentezi ile üretilen enerji taşıyan ATP molekülü, dış zara nüfuz eder ve zarlar arası boşluğun sıvısı ile sitozol..

İç zar, zardan sadece su, karbondioksit ve oksijenin serbestçe geçmesine izin veren enzimler, proteinler ve yağlardan oluşan karmaşık bir yapıya sahiptir.

Büyük proteinler de dahil olmak üzere diğer moleküller zara nüfuz edebilir, ancak yalnızca geçişlerini sınırlayan özel taşıma proteinleri yoluyla. Krista kıvrımlarından kaynaklanan iç zarın geniş yüzey alanı, tüm bu karmaşık protein ve kimyasal yapılar için yer sağlar.

Çok sayıda olmaları, yüksek düzeyde kimyasal aktiviteye ve verimli bir enerji üretimine izin verir.

İç zar boyunca kimyasal transferler yoluyla enerjinin üretildiği sürece denir. oksidatif fosforilasyon.

Bu işlem sırasında, mitokondrideki karbonhidratların oksidasyonu, protonları iç zar boyunca matristen zarlar arası boşluğa pompalar. Protonlardaki dengesizlik, protonların, ATP'nin öncü formu olan ve ATP sentaz olarak adlandırılan bir enzim kompleksi yoluyla iç zardan matrise geri yayılmasına neden olur.

ATP sentaz yoluyla protonların akışı, sırayla ATP sentezinin temelidir ve hücrelerdeki ana enerji depolama mekanizması olan ATP moleküllerini üretir.

İç zarın içindeki viskoz sıvıya matris denir.

Mitokondrinin ana enerji üreten işlevlerini yerine getirmek için iç zar ile etkileşime girer. Glikoz ve yağ asitlerinden ATP üretmek için krebs döngüsünde yer alan enzimleri ve kimyasalları içerir.

Matris, dairesel DNA'dan oluşan mitokondriyal genomun bulunduğu ve ribozomların bulunduğu yerdir. Ribozomların ve DNA'nın varlığı, mitokondrinin kendi proteinlerini üretebileceği ve hücre bölünmesine dayanmadan kendi DNA'larını kullanarak çoğaltabileceği anlamına gelir.

Mitokondri kendi başlarına küçük, eksiksiz hücreler gibi görünüyorsa, bunun nedeni muhtemelen tek hücrelerin evrimleştiği bir noktada ayrı hücreler olmalarıdır.

Mitokondri benzeri bakteriler, daha büyük hücrelere parazit olarak girdi ve düzenleme karşılıklı olarak faydalı olduğu için kalmasına izin verildi.

Bakteriler güvenli bir ortamda çoğalabildiler ve daha büyük hücreye enerji sağladılar. Yüz milyonlarca yıl boyunca, bakteriler çok hücreli organizmalara entegre oldu ve günümüzün mitokondrisine evrimleşti.

Bugün hayvan hücrelerinde bulundukları için erken insan evriminin önemli bir parçasını oluştururlar.

Mitokondri, mitokondriyal genoma göre bağımsız olarak çoğaldığından ve hücrede yer almadığından bölünme, yeni hücreler basitçe sitozolün kendi bölümlerinde bulunan mitokondriyi miras alırlar. böler.

Bu işlev, insanlar da dahil olmak üzere daha yüksek organizmaların üremesi için önemlidir, çünkü embriyolar döllenmiş bir yumurtadan gelişir.

Anneden gelen yumurta hücresi büyüktür ve sitozolünde çok fazla mitokondri içerirken, babadan gelen dölleyici sperm hücresinde neredeyse hiç yoktur. Sonuç olarak, çocuklar mitokondrilerini ve mitokondriyal DNA'larını annelerinden miras alırlar.

Matriksteki ATP sentez işlevleri ve çift zar boyunca hücresel solunum yoluyla, mitokondri ve mitokondriyal fonksiyon, hayvan hücrelerinin önemli bir bileşenidir ve var olduğu gibi yaşamın oluşmasına yardımcı olur. mümkün.

Zarla çevrili organellere sahip hücre yapısı, insan evriminde önemli bir rol oynamış ve mitokondri önemli bir katkı sağlamıştır.