Клеточная митохондрия: содержимое и образование

Митохондрия , мембраносвязанная органелла, обнаруженная в цитоплазме почти всехэукариотические клетки (клетки с четко определенными ядрами), основной функцией которых является выработка большого количества энергии в видеаденозинтрифосфат (АТФ). Митохондрии обычно имеют округлую или овальную форму и размер от 0,5 до 10 мкм . 

Помимо производства энергии, митохондрии храняткальций для передачи сигналов клеток , генерирования тепла и опосредует рост и гибель клеток. Количество митохондрий на клетку широко варьируется; например, у человека эритроциты (красные кровяные тельца) не содержат митохондрий, тогда как клетки печени и мышечные клетки могут содержать сотни или даже тысячи. Единственный эукариотический организм, у которого отсутствуют митохондрии, — это оксимонада.Виды Monocercomonoides . Митохондрии не похожи на другие клеточные органеллы тем, что они имеют две различные мембраны и уникальный геном и воспроизводятся путем бинарного деления ; эти особенности указывают на то, что митохондрии разделяют эволюционное прошлое с прокариотами (одноклеточными организмами).

Клеточная митохондрия: содержимое и образование

Внешняя мембрана митохондрий свободно проницаема для небольших молекул и содержит специальные каналы, способные транспортировать большие молекулы. Напротив, внутренняя мембрана гораздо менее проницаема, позволяя лишь очень маленьким молекулам проникать в гелеобразную матрицу, составляющую центральную массу органеллы. Матрица содержит дезоксирибонуклеиновую кислоту ( ДНК ) митохондриального генома и ферменты цикла трикарбоновой кислоты (ТСА) (также известного как цикл лимонной кислоты. или цикл Кребса), которыйметаболизирует питательные вещества в побочные продукты, которые митохондрии могут использовать для производства энергии. Процессы, которые преобразуют эти побочные продукты в энергию, происходят в основном на внутренней мембране, которая изогнута в складки, известные как кристы, в которых находятся белковые компоненты основной энергогенерирующей системы клеток,электронная транспортная цепь (ETC). ETC использует серию окислительно-восстановительных реакций для перемещения электронов от одного белкового компонента к другому, в конечном итоге производя свободную энергию, которая используется для управленияфосфорилирование АДФ (аденозиндифосфата) до АТФ. Этот процесс, известный какХемиосмотическое соединение окислительного фосфорилирования поддерживает почти все виды клеточной активности, включая те, которые вызывают движение мышц и подпитывают функции мозга .

Клеточная митохондрия: содержимое и образование

Большинство белков и других молекул, составляющих митохондрии, происходят из ядра клетки . Однако в митохондриальном геноме человека содержится 37 генов , 13 из которых продуцируют различные компоненты ETC.Митохондриальная ДНК (мтДНК) очень восприимчива к мутациям , в основном потому, что она не обладает надежными механизмами репарации ДНК, характерными для ядерной ДНК. Кроме того, митохондрия является основным местом производстваактивные формы кислорода (ROS или свободные радикалы ) из-за высокой склонности к аберрантному высвобождению свободных электронов. В то время как несколько различных антиоксидантных белков в митохондриях собирают и нейтрализуют эти молекулы, некоторые АФК могут вызывать повреждение мтДНК. Кроме того, некоторые химические вещества и инфекционные агенты, а также алкоголь злоупотребление , может повредить мтДНК. В последнем случае чрезмерное потребление этанола насыщает ферменты детоксикации, заставляя высокореактивные электроны просачиваться из внутренней мембраны в цитоплазму или в матрикс митохондрий, где они соединяются с другими молекулами, образуя многочисленные радикалы.

Клеточная митохондрия: содержимое и образование

У многих организмов митохондриальный геном наследуется по материнской линии . Это связано с тем, что яйцеклетка матери отдает большую часть цитоплазмы эмбриону , а митохондрии, унаследованные от сперматозоидов отца, обычно разрушаются. Существует множество наследственных и приобретенных митохондриальных заболеваний. Наследственные заболевания могут возникать в результате мутаций, передаваемых в материнской или отцовской ядерной ДНК или в материнской мтДНК. Как наследственная, так и приобретенная митохондриальная дисфункция связана с несколькими заболеваниями, включая болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона . Предполагается, что накопление мутаций мтДНК на протяжении всей жизни организма играет важную роль в старении , а также в развитии определенныхраковые и другие заболевания. Поскольку митохондрии также являются центральным компонентом апоптоз (запрограммированная гибель клеток), который обычно используется для избавления организма от клеток, которые больше не используются или не функционируют должным образом, митохондриальная дисфункция, препятствующая гибели клеток, может способствовать развитию рака .

Материнское наследование мтДНК оказалось жизненно важным для исследований человеческая эволюция имиграция . Передача от матери позволяет проследить сходство, унаследованное от поколений потомства, по одной линии предков на протяжении многих поколений. Исследования показали, что фрагменты митохондриального генома, принадлежащие всем живущим сегодня людям, можно проследить допредок-одинокая женщина, жившая примерно от 150 000 до 200 000 лет назад. Ученые подозревают, что эта женщина жила среди других женщин, но процесс генетического дрейфа (случайные колебания частоты генов, которые влияют на генетическую конституцию небольших популяций) заставил ее мтДНК случайным образом вытеснить мтДНК других женщин по мере развития популяции. Вариации мтДНК, унаследованные последующими поколениями людей, помогли исследователям расшифровать географическое происхождение, а также хронологические миграции различных человеческих популяций. Например, исследования митохондриального генома показывают, что люди, мигрировавшие из Азии в Америку 30 000 лет назад, возможно, застряли на Берингии, обширной территории, которая включала в себя наземный мост в наши дни Берингов пролив , за 15 000 лет до прибытия в Америку.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector