Mitochondrija
Mitochondrijos (lot. mitochondrion) yra eukariotų ląstelės organelės arba dalys. Jos yra citoplazmoje, o ne branduolyje.
Jos pagamina didžiąją dalį ląstelės adenozintrifosfato (ATP) - molekulės, kurią ląstelės naudoja kaip energijos šaltinį. Pagrindinis jų darbas - konvertuoti energiją. Jie oksiduoja gliukozę, kad ląstelė gautų energijos. Šis procesas, kurio metu gaunamas ATP, vadinamas ląsteliniu kvėpavimu. Todėl mitochondrijos vadinamos "ląstelės jėgaine".
Mitochondrijos ne tik aprūpina ląsteles energija, bet ir dalyvauja daugelyje kitų procesų, pavyzdžiui, signalizavimo, ląstelių diferenciacijos, ląstelių mirties, taip pat ląstelių dalijimosi ciklo ir augimo kontrolės procesuose.
Du mitochondrijų skersiniai pjūviai. Matyti kristos.
Mitochondrijos vidinių dalių schema.
Tipiškos gyvūninės ląstelės schema, kurioje pavaizduoti subląsteliniai komponentai. Organelės: (1) Branduolys (2) Branduolys (3) Ribosomos (4) Pūslelės (5) Šiurkštusis endoplazminis tinklas (ER) (6) Goldžio aparatas (7) Citoskeletas (8) Lygusis ER (9) Mitochondrijos( 10) Vakuolės (11) Citoplazma (12) Lizosomos (13) Centriolės centrosomoje
Struktūra
Mitochondriją sudaro dvi membranos. Jos sudarytos iš fosfolipidų dvigubo sluoksnio ir baltymų. Abi membranos pasižymi skirtingomis savybėmis. Dėl šios dvigubos membranos organizacijos mitochondrijoje yra penki skirtingi skyriai. Jie yra šie:
- išorinę mitochondrijų membraną,
- tarpmembraninė erdvė (erdvė tarp išorinės ir vidinės membranos),
- vidinę mitochondrijos membraną,
- kristų erdvė (susidariusi iš vidinės membranos sankaupų) ir
- matriksą (vidinės membranos erdvę). Mitochondrijos yra mažos, sferinės arba cilindrinės organelės. Paprastai mitochondrija yra 2,8 mikrono ilgio ir apie 0,5 mikrono pločio. ji maždaug 150 kartų mažesnė už branduolį. Kiekvienoje ląstelėje yra apie 100-150 mitochondrijų.
Funkcija
Pagrindinis mitochondrijos vaidmuo ląstelėje - paimti gliukozę ir panaudoti jos cheminėse jungtyse sukauptą energiją, kad susidarytų ATP, vykstant procesui, vadinamam ląsteliniu kvėpavimu. Šis procesas vyksta trimis pagrindiniais etapais: glikolizė, citrinų rūgšties ciklas arba Krebso ciklas ir ATP sintezė. Šis ATP išsiskiria iš mitochondrijos ir suskaidomas kitose ląstelės organelėse, kad jos galėtų vykdyti savo funkcijas.
DNR
Manoma, kad mitochondrijos kadaise buvo savarankiškos bakterijos, o eukariotinės ląstelės tapo jų įsisavinimo dalimi - šis procesas vadinamas endosimbioze.
Dauguma ląstelės DNR yra ląstelės branduolyje, tačiau mitochondrija turi savo atskirą genomą. Be to, jo DNR labai panaši į bakterijų genomus.
Mitochondrijų DNR trumpinys yra mDNA arba mtDNA. Tyrėjai naudoja abu šiuos terminus.
Paveldėjimas
Mitochondrijos dalijasi dvinario dalijimosi būdu, panašiai kaip bakterijų ląstelės. Vienaląsčiuose eukariotuose mitochondrijų dalijimasis susijęs su ląstelės dalijimusi. Šis dalijimasis turi būti kontroliuojamas taip, kad kiekviena dukterinė ląstelė gautų bent po vieną mitochondriją. Kituose eukariotuose (pvz., žmoguje) mitochondrijos gali replikuoti savo DNR ir dalytis pagal ląstelės energijos poreikius, o ne pagal ląstelės ciklo fazę.
Mitochondrijų genai paveldimi ne tokiu pačiu mechanizmu kaip branduoliniai genai. Mitochondrijos, taigi ir mitochondrijų DNR, paprastai gaunamos tik iš kiaušinėlio. Spermatozoido mitochondrijos patenka į kiaušialąstę, tačiau yra pažymėtos, kad vėliau būtų sunaikintos. Kiaušinėlio ląstelėje yra palyginti nedaug mitochondrijų, tačiau būtent šios mitochondrijos išgyvena, dalijasi ir apgyvendina suaugusio organizmo ląsteles. Todėl daugeliu atvejų mitochondrijos paveldimos pagal moteriškąją liniją, vadinamuoju motinos paveldėjimu. Šis būdas būdingas visiems gyvūnams ir daugumai kitų organizmų. Tačiau mitochondrijos paveldimos pagal tėvo liniją kai kuriuose spygliuočiuose, tačiau ne pušyse ar kukmedžiuose.
Viename mitochondrione gali būti 2-10 DNR kopijų. Todėl manoma, kad mitochondrijų DNR dauginasi binarinio dalijimosi būdu, todėl susidaro tikslios kopijos. Tačiau yra įrodymų, kad gyvūnų mitochondrijose gali vykti rekombinacija. Jei rekombinacija nevyksta, visa mitochondrijų DNR seka yra vienas haploidinis genomas, todėl ji naudinga tiriant populiacijų evoliucijos istoriją.
Populiacijų genetiniai tyrimai
Dėl to, kad mitochondrijų DNR beveik nėra rekombinacijos, ji naudinga populiacijų genetikai ir evoliucinei biologijai. Jei visa mitochondrijų DNR paveldima kaip vienas haploidinis vienetas, skirtingų individų mitochondrijų DNR ryšius galima matyti kaip genų medį. Šių genų medžių modeliai gali būti naudojami populiacijų evoliucijos istorijai nustatyti. Klasikinis to pavyzdys - molekulinis laikrodis gali būti naudojamas vadinamosios mitochondrinės Ievos datai nustatyti. Tai dažnai interpretuojama kaip stiprus šiuolaikinių žmonių išplitimo iš Afrikos patvirtinimas. Kitas žmogaus pavyzdys - mitochondrinės DNR sekos nustatymas iš neandertaliečių kaulų. Santykinai didelis evoliucinis atstumas tarp neandertaliečių ir gyvų žmonių mitochondrinės DNR sekų įrodo, kad neandertaliečiai ir anatomiškai šiuolaikiniai žmonės apskritai nesikryžmino.
Tačiau mitochondrijų DNR atspindi tik populiacijos moterų istoriją. Ji gali neatspindėti visos populiacijos istorijos. Tam tikru mastu galima naudoti tėvo genetines sekas iš Y chromosomos. Plačiąja prasme išsamią populiacijos evoliucijos istoriją gali parodyti tik tie tyrimai, kurie apima ir branduolinę DNR.
Susiję puslapiai
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra mitochondrijos?
A: Mitochondrijos yra eukariotų ląstelės organelės arba dalys, esančios citoplazmoje, o ne branduolyje.
K: Kokia yra pagrindinė mitochondrijų funkcija?
A.: Pagrindinė mitochondrijų funkcija - paversti energiją. Jos oksiduoja gliukozę, kad ląstelei suteiktų energijos, ir gamina didžiąją dalį ląstelės adenozintrifosfato (ATP), kurį ląstelės naudoja kaip energijos šaltinį.
Klausimas: Kodėl mitochondrijos vadinamos "ląstelės jėgaine"?
A: Mitochondrijos vadinamos ląstelės jėgaine, nes jos gamina didžiąją dalį ląstelės ATP - molekulės, kurią ląstelės naudoja kaip energijos šaltinį.
K: Kokiuose dar procesuose dalyvauja mitochondrijos?
A: Mitochondrijos ne tik gamina ląstelių energiją, bet ir dalyvauja daugelyje kitų procesų, pavyzdžiui, signalizavimo, ląstelių diferenciacijos, ląstelių mirties, taip pat ląstelių dalijimosi ciklo ir augimo kontrolės procesuose.
K: Ar mitochondrijos yra branduolyje?
Atsakymas: Ne, mitochondrijos yra citoplazmoje, o ne branduolyje.
K: Kokią molekulę reiškia ATP?
A: ATP reiškia adenozino trifosfatą.
K: Kokiu procesu mitochondrijos aprūpina ląstelę energija?
A: Mitochondrijose oksiduojama gliukozė, kad ląstelė gautų energijos, ir šis procesas vadinamas ląsteliniu kvėpavimu, kurio metu susidaro ATP.
