Mitochondrie sú jednou z najdôležitejších zložiek každej bunky. Nazývajú sa tiež chondriozómy. Sú to zrnité alebo vláknité organely, ktoré sú neoddeliteľnou súčasťou cytoplazmy rastlín a živočíchov. Sú producentmi molekúl ATP, ktoré sú tak potrebné pre mnohé procesy v bunke.
Čo sú mitochondrie?
Mitochondrie sú energetickou základňou buniek, ich činnosť je založená na oxidácii organických zlúčenín a využívaní energie uvoľnenej pri rozklade molekúl ATP. Biológovia to jednoducho nazývajú stanicou na výrobu energie pre bunky.
V roku 1850 boli mitochondrie identifikované ako granuly vo svaloch. Ich počet sa menil v závislosti od podmienok rastu: hromadia sa viac v tých bunkách, kde je veľký nedostatok kyslíka. Najčastejšie sa to stáva pri fyzickej námahe. V takýchto tkanivách je akútny nedostatok energie, ktorú mitochondrie dopĺňajú.
Výskyt termínu a miesta v teórii symbiogenézy
V roku 1897 Bend prvýkrát predstavil koncept „mitochondrií“na označenie granulárnej a vláknitej štruktúry v cytoplazme buniek. Majú tvar a veľkosťsú rôznorodé: hrúbka je 0,6 mikrónov, dĺžka je od 1 do 11 mikrónov. V zriedkavých situáciách môžu byť mitochondrie veľké a rozvetvené.
Teória symbiogenézy dáva jasnú predstavu o tom, čo sú mitochondrie a ako sa objavili v bunkách. Hovorí, že chondriozóm vznikol v procese poškodenia bakteriálnymi bunkami, prokaryotmi. Keďže nemohli autonómne využívať kyslík na výrobu energie, bránilo to ich plnému rozvoju a progenoti sa mohli vyvíjať bez prekážok. V priebehu evolúcie spojenie medzi nimi umožnilo progenotom odovzdať svoje gény súčasným eukaryotom. Vďaka tomuto pokroku už mitochondrie nie sú samostatnými organizmami. Ich genofond nemôže byť plne realizovaný, pretože je čiastočne blokovaný enzýmami, ktoré sú v ktorejkoľvek bunke.
Kde žijú?
Mitochondrie sú sústredené v tých oblastiach cytoplazmy, kde je potreba ATP. Napríklad vo svalovom tkanive srdca sa nachádzajú v blízkosti myofibríl a v spermiách tvoria ochranný prestroj okolo osi turniketu. Tam produkujú veľa energie na to, aby sa „chvost“roztočil. Takto sa spermie pohybuje smerom k vajíčku.
V bunkách vznikajú nové mitochondrie jednoduchým delením predchádzajúcich organel. Počas nej sú zachované všetky dedičné informácie.
Mitochondrie: ako vyzerajú
Tvar mitochondrií pripomína valec. Často sa nachádzajú v eukaryotoch, ktoré zaberajú 10 až 21 % objemu bunky. Ich veľkosti aformy sa v mnohých ohľadoch líšia a môžu sa meniť v závislosti od podmienok, ale šírka je konštantná: 0,5-1 mikrónu. Pohyby chondriozómov závisia od miest v bunke, kde dochádza k rýchlemu výdaju energie. Pohybujte sa cez cytoplazmu a na pohyb používajte štruktúry cytoskeletu.
Nahrádzajúce mitochondrie rôznych veľkostí, pracujúce oddelene od seba a dodávajúce energiu určitým oblastiam cytoplazmy, sú dlhé a rozvetvené mitochondrie. Sú schopné poskytnúť energiu oblastiam buniek, ktoré sú od seba vzdialené. Takáto spoločná práca chondriozómov sa pozoruje nielen u jednobunkových organizmov, ale aj u mnohobunkových organizmov. Najkomplexnejšia štruktúra chondriozómov sa vyskytuje v kostrových svaloch cicavcov, kde sú najväčšie rozvetvené chondriozómy navzájom spojené pomocou intermitochondriálnych spojov (IMC).
Sú to úzke medzery medzi susednými mitochondriálnymi membránami. Tento priestor má vysokú hustotu elektrónov. MMK sú bežnejšie v bunkách srdcového svalu, kde sa spájajú s pracovnými chondriozómami.
Pre lepšie pochopenie problematiky je potrebné stručne popísať význam mitochondrií, štruktúru a funkcie týchto úžasných organel.
Ako sa vyrábajú?
Ak chcete pochopiť, čo sú mitochondrie, musíte poznať ich štruktúru. Tento nezvyčajný zdroj energie má tvar gule, ale častejšie predĺžený. Dve membrány sú blízko seba:
- vonkajší (hladký);
- interné,ktorý tvorí výrastky listového (cristae) a rúrkovitého (tubuly) tvaru.
Ak neberiete do úvahy veľkosť a tvar mitochondrií, majú rovnakú štruktúru a funkciu. Chondriozóm je ohraničený dvoma membránami s veľkosťou 6 nm. Vonkajšia membrána mitochondrií pripomína nádobu, ktorá ich chráni pred hyaloplazmou. Vnútorná membrána je oddelená od vonkajšej časti šírkou 11–19 nm. Charakteristickým znakom vnútornej membrány je jej schopnosť vyčnievať do mitochondrií vo forme sploštených hrebeňov.
Vnútorná dutina mitochondrií je vyplnená matricou, ktorá má jemnozrnnú štruktúru, kde sa niekedy nachádzajú vlákna a granuly (15-20 nm). Vlákna matrice vytvárajú organelové molekuly DNA a malé granuly vytvárajú mitochondriálne ribozómy.
syntéza ATP v prvej fáze prebieha v hyaloplazme. V tomto štádiu dochádza k počiatočnej oxidácii substrátov alebo glukózy na kyselinu pyrohroznovú. Tieto postupy prebiehajú bez kyslíka – anaeróbna oxidácia. Ďalšou fázou výroby energie je aeróbna oxidácia a rozklad ATP, tento proces prebieha v mitochondriách buniek.
Čo robia mitochondrie?
Hlavné funkcie tejto organely sú:
- výroba energie pre bunky;
-
uchovávanie dedičných informácií vo forme vlastnej DNA.
prebieha v mitochondriách
Prítomnosť vlastnej deoxyribonukleovej kyseliny v mitochondriách opäť potvrdzuje symbiotickú teóriu o výskyte týchtoorganely. Okrem hlavnej práce sa tiež podieľajú na syntéze hormónov a aminokyselín.
Mitochondriálna patológia
Mutácie vyskytujúce sa v genóme mitochondrií vedú k depresívnym následkom. Nositeľkou dedičnej informácie človeka je DNA, ktorá sa prenáša na potomkov od rodičov a mitochondriálny genóm sa prenáša len od matky. Táto skutočnosť sa vysvetľuje veľmi jednoducho: deti dostávajú cytoplazmu s chondriozómami v nej uzavretými spolu so ženským vajíčkom, chýbajú v spermiách. Ženy s touto poruchou môžu preniesť mitochondriálne ochorenie na svoje potomstvo, ale chorý muž nie.
Za normálnych podmienok majú chondriozómy rovnakú kópiu DNA – homoplazmu. V mitochondriálnom genóme sa môžu vyskytnúť mutácie, v dôsledku koexistencie zdravých a zmutovaných buniek dochádza k heteroplazmii.
Vďaka modernej medicíne bolo dodnes identifikovaných viac ako 200 chorôb, ktorých príčinou bola mitochondriálna mutácia DNA. Nie vo všetkých prípadoch, ale mitochondriálne choroby dobre reagujú na terapeutickú údržbu a liečbu.
Takže sme prišli na otázku, čo sú mitochondrie. Rovnako ako všetky ostatné organely sú pre bunku veľmi dôležité. Nepriamo sa podieľajú na všetkých procesoch, ktoré si vyžadujú energiu.
