Μέρη Μιτοχόνδρια, Λειτουργίες και Συνδεδεμένες Ασθένειες

Το μιτοχόνδρια είναι μικρά οργανίδια (μέρη κυττάρων που έχει μία συγκεκριμένη λειτουργία) που είναι υπεύθυνος για το σπάσιμο κάτω θρεπτικά συστατικά και να δημιουργήσει μόρια ενεργητικός ως ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοσίνη, μια ειδική μόριο), το οποίο στη συνέχεια χρησιμοποιείται από τα κύτταρα.

Για το λόγο αυτό, λέγεται ότι τα μιτοχόνδρια δρουν ως το κυτταρικό πεπτικό σύστημα, μπορούν να συγκριθούν με το ηλεκτρικό σύστημα που παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε ένα εμπορικό κέντρο ή σε μια πόλη, δηλαδή μια πηγή ενέργειας.

Ένα σύστημα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιεί ένα καύσιμο για να "δημιουργήσει" ηλεκτρική ενέργεια. Όσο μεγαλύτερη είναι η πόλη, τόσο περισσότερη ενέργεια θα χρειαστεί.

Ομοίως, εάν τα κύτταρα είναι πιο ενεργά, απαιτούν μεγαλύτερη ποσότητα μιτοχονδρίων..

Για την παραγωγή ΑΤΡ, τα μιτοχόνδρια διεξάγουν τη διαδικασία που ονομάζεται κυτταρική αναπνοή. Τα μιτοχόνδρια παίρνουν τα μόρια τροφίμων με τη μορφή υδατανθράκων και τα συνδυάζουν με οξυγόνο για να δώσουν το τελικό αποτέλεσμα του ΑΤΡ. Χρησιμοποιούν πρωτεΐνες που ονομάζονται ένζυμα για να συμβεί η σωστή χημική αντίδραση.

Κυτταρική αναπνοή αποσυνθέτει τις ουσίες που λαμβάνονται σε απλούστερες ενώσεις (διοξείδιο του άνθρακα και νερό), και αυτό είναι όπου λαμβάνει χώρα η απελευθέρωση της ενέργειας που παρέχει στον οργανισμό.

Αυτά τα οργανίδια που ονομάζονται μιτοχόνδρια επιπλέουν ελεύθερα σε όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα, τόσο στα ζώα όσο και στα φυτά.

Ορισμένα κύτταρα, όπως τα ερυθροκύτταρα (ερυθρά αιμοσφαίρια) δεν περιέχουν μιτοχόνδρια. Ο αριθμός τους μπορεί να κυμαίνεται από 1 έως 10.000, ανάλογα με τον τύπο του κελιού.

Στην περίπτωση των μυϊκών κυττάρων, τα οποία απαιτούν πολλή ενέργεια, είναι πιο άφθονα. Από την άλλη πλευρά, οι νευρώνες δεν χρειάζονται τόση ενέργεια, επομένως έχουν μικρότερη ποσότητα μιτοχονδρίων.

Τα μιτοχόνδρια είναι ικανά να αλλάζουν ταχέως το σχήμα τους (ελλειπτικά ή οβάλ) καθώς κινούνται μέσα στο κύτταρο, αν είναι απαραίτητο.

Ακόμα κι αν η κυψέλη δεν έχει αρκετή ενέργεια, μπορεί να αναπαραχθεί με το να γίνει μεγαλύτερο και να χωριστεί αργότερα, σε μια διαδικασία που ονομάζεται δυαδική σχάση..

Αντίθετα, αν το κύτταρο χρειάζεται μικρότερη ποσότητα ενέργειας, κάποια μιτοχόνδρια γίνονται ανενεργά ή πεθαίνουν.

Συμβαλλόμενα μέρη Δομή των μιτοχονδρίων

Τα μιτοχόνδρια είναι δυναμικά και σταθεροποιούνται ώστε να σχηματίζουν αλυσίδες και στη συνέχεια να διαχωρίζονται. Έχουν τυπικά σχήμα κάψουλας όταν εξετάζονται ξεχωριστά.

Με τη βοήθεια του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου, ήταν δυνατόν να οριστούν τα ακόλουθα μέρη των μιτοχονδρίων:

Εξωτερική μεμβράνη

Είναι εντελώς διαπερατό σε μικρά μόρια. Με λεία επιφάνεια, περιέχει ειδικά κανάλια μεταφοράς μεγαλύτερων μορίων. Χρησιμεύει επίσης ως προστασία και το σχήμα του κυμαίνεται από στρογγυλά σε επιμήκη.

Σε αυτό είναι οι πορώδεις, ειδικές πρωτεΐνες που εκπληρώνουν τη λειτουργία των πόρων (εξ ου και το όνομά του) μέσω των οποίων μπορούν να περάσουν και άλλα μόρια.

Εσωτερική μεμβράνη 

Επίσης ονομάζεται "διαμετοχονδριακή μεμβράνη". Είναι λιγότερο διαπερατό από το εξωτερικό, δηλαδή επιτρέπει μόνο πολύ μικρότερα μόρια να περάσουν στη μήτρα.

Σε αυτό υπάρχουν πτυχώσεις που ονομάζονται "κορυφές". Πολλές από τις χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στα μιτοχόνδρια συμβαίνουν ειδικά στην εσωτερική μεμβράνη.

Αυτή η μεμβράνη περιέχει το σύστημα μεταφοράς ηλεκτρονίων, με το οποίο μεταφέρονται από το ένα συστατικό της πρωτεΐνης στο επόμενο, σχηματίζοντας μια αλυσίδα.

Διαμεμβρανικός χώρος

Πρόκειται για τον χώρο που υπάρχει μεταξύ της εξωτερικής και της εσωτερικής μεμβράνης. Ονομάζεται επίσης "κοιλότητα".

Χαρακτηρίζεται από την υψηλή συγκέντρωση πρωτονίων, λόγω της παρουσίας του συστήματος μεταφοράς ηλεκτρονίων στην εσωτερική μεμβράνη.

Αυτός ο χώρος είναι περίπου 70 ångström, δηλαδή 7 x 10-9 μέτρα (0.000000007 m).

Crests

Είναι πτυχές της εσωτερικής μεμβράνης και βοηθούν στην αύξηση της επιφάνειας, έτσι ώστε να μπορούν να εμφανιστούν περισσότερες χημικές αντιδράσεις, όπως μεταφορά ηλεκτρονίων και κυτταρική αναπνοή.

Εν απουσία αυτών των αναδιπλώσεων, η εσωτερική μεμβράνη θα ήταν απλώς μία σφαιρική επιφάνεια που συμβαίνουν λιγότερο χημικές αντιδράσεις και ως εκ τούτου, θα ήταν μια πολύ λιγότερο αποδοτική δομή.

Matrix

Είναι το υγρό, παρόμοιο με ένα πήκτωμα, το οποίο περιέχεται μέσα στα μιτοχόνδρια. Περιέχει ένα μείγμα υψηλής συγκέντρωσης ενζύμων και σε αυτό εμφανίζεται ο λεγόμενος κύκλος Krebs, στον οποίο μεταβολίζονται τα θρεπτικά συστατικά, μετατρέποντάς τα σε υποπροϊόντα που μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα μιτοχόνδρια για την παραγωγή ενέργειας.

Στη μήτρα των μιτοχονδρίων παρατηρούνται ίδια ριβοσώματα, τα οποία λειτουργούν για τη σύνθεση πρωτεϊνών.

Ένα άλλο χαρακτηριστικό της μήτρας είναι η παρουσία του μιτοχονδριακού DNA, δηλαδή του δικού του γενετικού υλικού. Επιπλέον, μπορεί να παράγει δικά του ριβονουκλεϊνικά οξέα (RNA) και πρωτεΐνες. Το μιτοχονδριακό DNA είναι απαραίτητο για τη σύνθεση πολλών πρωτεϊνών.

Επίσης στο πλέγμα υπάρχουν δομές που ονομάζονται κόκκοι, οι οποίες εξακολουθούν να αποτελούν αντικείμενο μελέτης από βιολόγους κυττάρων. Πιστεύεται ότι μπορούν να ελέγξουν τις συγκεντρώσεις ιόντων.

Λειτουργίες

Τα μιτοχόνδρια πληρούν περισσότερες από μία λειτουργίες. Ορισμένοι θεωρούνται κύριοι και άλλοι δευτερεύοντες.

Παραγωγή ενέργειας

Είναι η πιο σημαντική λειτουργία των μιτοχονδρίων. Αν μιλάμε για την ενέργεια «παραγωγή» ή «δημιουργία», πολλοί συγγραφείς προτιμούν τον όρο «ελεύθερη» επειδή αυτό που πραγματικά συμβαίνει είναι μια απελευθέρωση της αποθηκευμένης ενέργειας μέσω χημικών αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα στα μιτοχόνδρια.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η απελευθερωμένη ενέργεια αντιπροσωπεύεται από τα μόρια ΑΤΡ.

Αυτό συμβαίνει μέσω μιας διαδικασίας κυτταρικής αναπνοής, που ονομάζεται επίσης αερόβια αναπνοή, επειδή εξαρτάται από την παρουσία οξυγόνου. Αυτή η διαδικασία έχει 3 στάδια:

1. Γλυκόλυση ή διαχωρισμός μορίων σακχάρου
2. Κύκλος Krebs, μια διαδικασία στην οποία οι πρωτεΐνες και τα λίπη εξομοιώνονται με την επιλογή μεταξύ του τι είναι παραγωγικό ή όχι για το σώμα.
3. Ηλεκτρονική μεταφορά

Παραγωγή θερμότητας

Η διαδικασία θερμογένεσης ή παραγωγής θερμότητας υπάρχει στους ζωντανούς οργανισμούς, ιδιαίτερα στα θηλαστικά. Σύμφωνα με τον τρόπο που αρχίζει η παραγωγή θερμότητας, ταξινομείται σε:

• Θερμογένεση που σχετίζεται με την άσκηση, δηλαδή, λόγω της κίνησης (για παράδειγμα: ρίγος).
• Η θερμογένεση δεν σχετίζεται με την άσκηση (κίνηση) εντός της οποίας συμπεριλαμβάνεται η θερμο-γένεση χωρίς τρεμούλιασμα.
• Διαβητική θερμογένεση.

Υπό αυτή την έννοια, η θερμογένεση μη-τρεμούλας εμφανίζεται στη μήτρα των μιτοχονδρίων. Λόγω της "διαρροής" των πρωτονίων που συμβαίνει μερικές φορές κάτω από ορισμένες συνθήκες και όταν συμβαίνει, το αποτέλεσμα είναι η απελευθέρωση της ενέργειας του πρωτονίου με τη μορφή θερμότητας.

Η μη διψασμένη θερμογένεση συμβαίνει συχνότερα σε αυτούς τους οργανισμούς με καφέ λιπώδη ιστό, όπως οι αρκούδες που ζουν σε ψυχρά κλίματα, οι οποίες αδρανοποιούν κατά τις πιο παγωμένες περιόδους.

Συμβολή στη διαδικασία της απόπτωσης

Η απόπτωση είναι απλά η διαδικασία του προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου, η οποία είναι επωφελής για τους οργανισμούς και επιτρέποντας τον έλεγχο της κυτταρικής αύξησης, καταστρέφοντας εκείνα που δεν είναι απαραίτητες.

Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια σχηματισμού των δακτύλων ανθρώπινης διαφοροποίησης έμβρυο αυτό συμβαίνει μέσω απόπτωσης, αφαιρώντας τα κύτταρα τα οποία είναι μεταξύ των δακτύλων με αποτέλεσμα το διαχωρισμό αυτής.

Με τον ίδιο τρόπο, αυτή η διαδικασία είναι πολύ χρήσιμη για τον κανονικό σχηματισμό οργάνων, για την καταστροφή των κυττάρων που έχουν μολυνθεί από ιούς ή καρκινικά κύτταρα.

Τα μιτοχόνδρια βοηθούν να διασφαλιστεί ότι τα σωστά κύτταρα επιβιώνουν και εξαλείφουν αυτά που δεν είναι απαραίτητα διευκολύνοντας την απόπτωση.

Αποθήκευση ασβεστίου

Τα μιτοχόνδρια είναι σημαντικά "αγγεία" στα οποία αποθηκεύονται ιόντα ασβεστίου και η συγκέντρωση αυτού του ορυκτού παίζει σημαντικό ρόλο στην κυτταρική λειτουργία.

Αυτές οι ποσότητες πρέπει να ελέγχονται ακριβώς για να αποφευχθεί η υπερφόρτωση που μπορεί να επηρεάσει τη λειτουργία των κυττάρων.

Τα μιτοχόνδρια λειτουργούν επίσης ως ρυθμιστές των ποσοτήτων ασβεστίου και αποφεύγουν αυτές τις υπερφορτώσεις.

Συμβολή στη σύνθεση ορισμένων ορμονών

Τα μιτοχόνδρια εμπλέκονται στην παραγωγή ορμονών όπως το οιστρογόνο και η τεστοστερόνη.

Σχετικές ασθένειες

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η κύρια λειτουργία των μιτοχονδρίων είναι η απελευθέρωση της απαραίτητης ενέργειας για να διατηρηθεί ο οργανισμός και οι διαδικασίες ανάπτυξης..

Μπορεί να συμβεί ότι τα μιτοχόνδρια δεν απελευθερώνουν αρκετή ενέργεια, προκαλώντας έτσι τραυματισμό ή ακόμα και κυτταρικό θάνατο.

Όταν συμβαίνει αυτό σε ολόκληρο τον οργανισμό, κάθε ένα από τα συστήματα του σώματος αρχίζει να αποτυγχάνει, λόγος για τον οποίο τίθεται σε κίνδυνο η ζωή του ατόμου.

Μεταξύ των οργάνων και των συστημάτων που μπορούν να επηρεαστούν από μιτοχονδριακή νόσο είναι τα εξής:

• Πάγκρεας (διαβήτης)
• Ήπαρ (ασθένεια του ήπατος)
• Νεφροί
• Μύες (Αδυναμία, πόνος)
• Καρδιά
• Μάτια (τύφλωση, καταρράκτης)
• Εγκέφαλος (τρόμος, προβλήματα κινητήρα,
• Αυτιά (κώφωση)
• Ενδοκρινικό σύστημα
• Αναπνευστικό σύστημα

Αυτό συμβαίνει επειδή απαιτούν μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας για να λειτουργούν σωστά.

Αυτός ο τύπος θλίψεων οφείλεται στην μικρή ή καθόλου παραγωγή των πρωτεϊνών που παράγονται στα μιτοχόνδρια και που σχετίζονται επίσης με το μεταβολισμό.

Η προέλευση αυτών των αλλοιώσεων είναι κάποιος τύπος μετάλλαξης στο DNA που υπάρχει στα μιτοχόνδρια. Παρά τη χαμηλή τους συμβολή στο ανθρώπινο γονιδίωμα, έχουν αρκετά ευρείες συνέπειες σε καθένα από τα προαναφερθέντα συστήματα.

Άλλες μελέτες έχουν συνδέσει διάφορες νευρολογικές ασθένειες όπως Πάρκινσον, με αλλαγμένη γονίδια που σχετίζονται με μιτοχονδριακή λειτουργία, όπως οι ιστοί που επηρεάζονται από την ασθένεια απαιτούν ενέργεια εισόδου που παρέχουν μιτοχόνδρια.

Αναφορές

1. "Άλλες" λειτουργίες μιτοχόνδριων. Ανακτήθηκε από: ruf.rice.edu.
2. Ποια είναι τα μιτοχόνδρια και ποιες είναι οι λειτουργίες του; Ανακτήθηκε από: comofuncionaque.com.
3. Cell-Μιτοχόνδρια. Ανακτήθηκε από: ducksters.com.
4. Κύτταρα-Μιτοχόνδρια. Ανακτήθηκε από: kidsbiology.com.
5. Μιτοχονδριακές ασθένειες. Ανακτήθηκε από: tsbvi.edu.
6. Λειτουργία των μιτοχονδρίων. Ανακτήθηκε από: ivyroses.com.
7. López, Μ. And Pereda, S. (2013). Βιολογία 1ο εξάμηνο. Σαντιάγο της Χιλής, Santillana del Pacífico S.A. de Ediciones.
8. Δομή των μιτοχονδρίων. Ανακτήθηκε από: ivyroses.com.
9. Vidyasagar, Α. (2015). Ζωντανή επιστήμη: Ποια είναι τα Μιτοχόνδρια; Ανακτήθηκε από: lifecience.com.
10. Rogers, Κ. Enclyclopaedia Britannica: Μιτοχόνδριο. Ανακτήθηκε από: britannica.com.
11. Μιτοχόνδρια - Ενεργοποίηση της μονάδας παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος. Ανακτήθηκε από: biology4kids.com.