Mitokondria

takrif

Setiap sel badan mempunyai unit fungsional tertentu, yang disebut organel sel. Mereka adalah organ kecil sel dan, seperti organ besar, mempunyai bidang tanggungjawab. Organel sel merangkumi mitokondria dan ribosom.

Fungsi organel sel berbeza; beberapa menghasilkan bahan binaan, yang lain memastikan ketenteraman dan membersihkan "sampah".
Mitokondria bertanggungjawab untuk bekalan tenaga. Mereka telah bertahun-tahun menggunakan istilah "loji kuasa sel" yang relevan. Di dalamnya, semua komponen yang diperlukan untuk penjanaan tenaga disatukan untuk menghasilkan pembekal tenaga biologi untuk semua proses menggunakan apa yang dikenali sebagai respirasi selular.

Setiap sel dalam badan mempunyai purata 1000-2000 mitokondria individu, jadi jumlahnya sekitar seperempat dari keseluruhan sel. Semakin banyak tenaga yang diperlukan oleh sel untuk bekerja, semakin banyak mitokondria yang dimilikinya.
Oleh itu, sel-sel saraf dan deria, sel otot dan otot jantung adalah antara sel-sel yang lebih kaya dengan mitokondria daripada yang lain, kerana prosesnya berjalan hampir secara kekal dan sangat memerlukan tenaga.

Ilustrasi mitokondria

1. Mitokondria
2. Nukleus sel -
   Nukleus
3. Badan teras -
   Nukleolus
4. sitoplasma
5. Membran sel -
   Plasmallem
6. Terusan liang
7. DNA mitokondria
8. Ruang antara lapisan
9. Robisons
10. matriks
11. Butiran
12. Membran dalaman
13. Cristae
14. Membran luar

Anda boleh mendapatkan gambaran keseluruhan semua gambar Dr-Gumpert di: gambaran perubatan

Struktur mitokondria

Struktur mitokondria cukup kompleks dibandingkan dengan organel sel yang lain. Mereka berukuran sekitar 0,5 µm, tetapi juga lebih besar.

Mitokondria mempunyai dua cengkerang, yang disebut luar dan membran dalam. Membran mempunyai ukuran sekitar 5-7nm.

Baca lebih lanjut mengenai perkara ini di: Membran sel

Membran ini berbeza. Bahagian luarnya berbentuk bujur seperti kapsul dan boleh meresap bahan melalui liang-liangnya. Bahagian dalam, sebaliknya, membentuk penghalang, tetapi secara selektif dapat membiarkan zat masuk dan keluar melalui banyak saluran khas.
Satu lagi ciri khas membran dalam berbanding dengan membran luar adalah lipatannya, yang memastikan bahawa membran dalam menonjol ke bahagian dalam mitokondria dalam lekukan sempit yang tidak terkira banyaknya. Oleh itu, permukaan membran dalam jauh lebih besar daripada permukaan luar.
Struktur ini mewujudkan ruang yang berbeza dalam mitokondria, yang penting untuk pelbagai langkah penjanaan tenaga, termasuk membran luar, ruang antara membran termasuk lekukan (yang disebut Christae), membran dalaman dan ruang dalam membran dalam (disebut. Matriks, ia hanya dikelilingi oleh membran dalam).

Jenis mitokondria yang berbeza

Terdapat tiga jenis mitokondria yang berbeza: jenis saccule, jenis cristae dan jenis tubule. Pembahagian dibuat berdasarkan invaginasi membran dalaman di bahagian dalam mitokondria. Bergantung pada bagaimana lekukan ini kelihatan, anda dapat menentukan jenisnya. Lipatan ini berfungsi untuk membesarkan permukaan (lebih banyak ruang untuk rantai pernafasan).

Jenis cristae mempunyai invaginasi nipis dan berbentuk jalur. Jenis tubular mempunyai invaginasi tubular dan jenis sacular mempunyai invaginasi tubular yang mempunyai tonjolan kecil.

Jenis Critae adalah yang paling biasa. Jenis tubular terutamanya dalam sel yang menghasilkan steroid. Jenis sacculus hanya terdapat di zona fasciculata korteks adrenal.

Jenis keempat kadang-kadang disebut: jenis prisma. Invaginasi jenis ini kelihatan segitiga dan hanya berlaku pada sel-sel khas (astrosit) hati.

DNA mitokondria

Selain inti sel sebagai lokasi penyimpanan utama, mitokondria mengandungi DNA mereka sendiri. Ini menjadikan mereka unik berbanding organel sel yang lain. Ciri khas lain ialah DNA ini dalam bentuk plasmid yang disebut dan tidak, seperti dalam nukleus sel, dalam bentuk kromosom.
Fenomena ini dapat dijelaskan oleh teori endosymbiont yang disebut, yang menyatakan bahawa mitokondria adalah sel hidup mereka sendiri pada zaman purba. Pada satu ketika, mitokondria primordial ini ditelan oleh organisma uniselular yang lebih besar dan sejak itu melakukan kerja mereka dalam melayani organisma lain. Kerjasama ini berjalan dengan baik sehingga mitokondria kehilangan sifat-sifat yang mencirikannya sebagai bentuk kehidupan yang bebas dan telah mengintegrasikan diri mereka ke dalam kehidupan sel.
Hujah lain yang menyokong teori ini adalah bahawa mitokondria membahagi dan tumbuh secara bebas tanpa memerlukan maklumat dari inti sel.
Dengan DNA mereka, mitokondria adalah pengecualian bagi seluruh badan, kerana DNA mitokondria diwarisi secara ketat dari ibu. Mereka dihantar bersama sel telur ibu, sehingga dapat dibahagikan, dan dibahagi semasa perkembangan embrio sehingga setiap sel di dalam badan mempunyai mitokondria yang mencukupi. DNA mereka serupa, yang bermaksud bahawa garis keturunan ibu dapat ditelusuri sejak lama.
Sudah tentu, terdapat juga penyakit genetik DNA mitokondria, yang disebut mitokondropati. Walau bagaimanapun, ini hanya boleh diturunkan dari ibu ke anak dan biasanya jarang berlaku.

Apakah ciri khas warisan mitokondria?

Mitokondria adalah petak sel yang berada di sisi ibu (ibu) diwarisi. Semua anak seorang ibu mempunyai DNA mitokondria yang sama (disingkat mtDNA). Fakta ini dapat digunakan dalam penelitian silsilah, misalnya dengan menggunakan DNA mitokondria untuk menentukan sama ada sebuah keluarga tergolong dalam suatu kaum.

Sebagai tambahan, mitokondria dengan mtDNA mereka tidak dikenakan mekanisme pembelahan yang ketat, seperti halnya DNA dalam inti sel kita. Walaupun ini dilipatgandakan dan kemudian tepat 50% dipindahkan ke sel anak, DNA mitokondria kadang kala semakin banyak ditiru sepanjang kitaran sel dan juga diedarkan secara tidak merata ke mitokondria sel anak yang baru muncul. Mitokondria biasanya mengandungi dua hingga sepuluh salinan mtDNA dalam matriksnya.

Asal mitokondria ibu semata-mata dapat dijelaskan oleh sel kuman kita. Oleh kerana sperma lelaki hanya mengalihkan kepalanya ketika bergabung dengan sel telur, yang hanya mengandungi DNA dari inti sel, sel telur ibu menyumbang semua mitokondria untuk pengembangan embrio kemudian. Ekor sperma, di hujung depan di mana mitokondria berada, berada di luar telur, kerana hanya berfungsi untuk menggerakkan sperma.

Fungsi mitokondria

Istilah "loji kuasa sel" dengan berani menggambarkan fungsi mitokondria, iaitu penjanaan tenaga.
Semua sumber tenaga dari makanan dimetabolisme di sini pada langkah terakhir dan diubah menjadi tenaga kimia atau biologi yang boleh digunakan. Kunci untuk ini disebut ATP (adenosine tri-fosfat), sebatian kimia yang menyimpan banyak tenaga dan dapat membebaskannya lagi melalui penguraian.

ATP adalah pembekal tenaga sejagat untuk semua proses di semua sel, ia diperlukan hampir selalu dan di mana sahaja. Langkah metabolik terakhir untuk penggunaan karbohidrat atau gula (disebut respirasi sel, lihat di bawah) dan lemak (yang disebut beta-oksidasi) berlaku di matriks, yang bermaksud ruang di dalam mitokondria.
Protein akhirnya juga digunakan di sini, tetapi ia sudah diubah menjadi gula sebelumnya di hati dan oleh itu juga mengambil jalan pernafasan sel. Oleh itu, mitokondria adalah antara muka untuk menukar makanan menjadi lebih banyak tenaga yang boleh digunakan secara biologi.

Terdapat banyak mitokondria per sel, kira-kira anda boleh mengatakan bahawa sel yang memerlukan banyak tenaga, seperti sel otot dan saraf, juga mempunyai lebih banyak mitokondria daripada sel yang perbelanjaan energinya lebih rendah.

Mitokondria dapat memulakan kematian sel yang diprogramkan (apoptosis) melalui jalur isyarat intrinsik (intercellular).

Tugas lain adalah penyimpanan kalsium.

Apakah pernafasan selular?

Pernafasan sel adalah proses kimia yang sangat kompleks untuk menukar karbohidrat atau lemak menjadi ATP, iaitu pembawa tenaga sejagat, dengan bantuan oksigen.
Ia terbahagi kepada empat unit proses, yang pada gilirannya terdiri daripada sebilangan besar reaksi kimia individu: glikolisis, reaksi PDH (piruvat dehidrogenase), kitaran asid sitrik dan rantai pernafasan.
Glikolisis adalah satu-satunya bahagian respirasi sel yang berlaku di sitoplasma, selebihnya berlaku di mitokondria. Glikolisis telah menghasilkan sejumlah kecil ATP, sehingga sel tanpa mitokondria atau tanpa bekalan oksigen dapat memenuhi keperluan tenaga mereka. Walau bagaimanapun, penjanaan tenaga jenis ini jauh lebih tidak berkesan berbanding dengan gula yang digunakan. Dua ATP dapat diperoleh dari satu molekul gula tanpa mitokondria; dengan bantuan mitokondria terdapat sejumlah 32 ATP.
Struktur mitokondria sangat menentukan untuk langkah-langkah selanjutnya pernafasan sel. Tindak balas PDH dan kitaran asid sitrik berlaku di matriks mitokondria. Produk perantaraan glikolisis secara aktif diangkut ke bahagian dalam mitokondria melalui pengangkut di kedua membran, di mana ia dapat diproses lebih lanjut.
Langkah terakhir dalam pernafasan sel, rantai pernafasan, kemudian berlaku di membran dalam dan menggunakan pemisahan ruang yang ketat antara membran dan matriks. Di sinilah oksigen yang kita hirup berfungsi, yang merupakan faktor penting terakhir untuk pengeluaran tenaga yang berfungsi.

Baca lebih lanjut mengenai perkara ini di bawah Pernafasan sel pada manusia

Bagaimana mitokondria dapat diperkuat dalam fungsinya?

Tekanan fizikal dan emosi dapat mengurangkan prestasi mitokondria dan seterusnya tubuh kita.
Anda boleh berusaha menguatkan mitokondria anda dengan kaedah mudah. Dari sudut perubatan, ini masih kontroversial, tetapi sekarang ada beberapa kajian yang menyatakan beberapa kaedah memberi kesan positif.
Makanan seimbang juga penting untuk mitokondria. Keseimbangan elektrolit yang seimbang sangat berkaitan. Ini termasuk natrium dan kalium, vitamin B12 yang mencukupi dan vitamin B lain, asid lemak omega3, zat besi dan koenzim Q10 yang disebut, yang merupakan sebahagian daripada rantai pernafasan dalam membran dalaman.
Latihan dan sukan yang mencukupi merangsang pembelahan dan dengan itu penggandaan mitokondria, kerana mereka sekarang harus menghasilkan lebih banyak tenaga. Ini juga dapat dilihat dalam kehidupan seharian.
Beberapa kajian menunjukkan bahawa pendedahan kepada sejuk, mis. mandi sejuk, mendorong pembahagian mitokondria.
Diet seperti diet ketogenik (mengelakkan karbohidrat) atau berpuasa sekejap lebih kontroversial. Sebelum melakukan tindakan sedemikian, anda harus selalu berjumpa doktor yang dipercayai. Terutama dengan penyakit serius, seperti Kanser, seseorang harus berhati-hati dengan percubaan seperti itu. Langkah-langkah umum seperti bersenam dan diet seimbang, bagaimanapun, tidak pernah membahayakan dan terbukti dapat menguatkan mitokondria dalam badan kita.

Adakah mungkin membiak mitokondria?

Pada prinsipnya, organisma dapat mengatur pengeluaran mitokondria ke atas atau ke bawah. Faktor penentu untuk ini adalah bekalan tenaga semasa organ di mana mitokondria akan berlipat ganda.
Kekurangan tenaga dalam sistem organ ini akhirnya membawa kepada pengembangan faktor pertumbuhan yang disebut melalui rangkaian pelbagai protein yang bertanggungjawab untuk mendaftarkan kekurangan tenaga. Yang paling terkenal ialah PGC –1 - α. Ini seterusnya memastikan bahawa sel-sel organ dirangsang untuk membentuk lebih banyak mitokondria untuk mengatasi kekurangan tenaga, kerana lebih banyak mitokondria juga dapat memberikan lebih banyak tenaga.

Dalam praktiknya, ini dapat dicapai, misalnya, dengan menyesuaikan diet. Sekiranya badan mempunyai sedikit karbohidrat atau gula yang tersedia untuk membekalkan tenaga, tubuh beralih ke sumber tenaga lain, seperti B. lemak dan asid amino. Tetapi, kerana prosesnya lebih rumit untuk tubuh dan tenaga tidak dapat disediakan secepat mungkin, tubuh bertindak balas dengan meningkatkan pengeluaran mitokondria.

Ringkasnya, kita boleh mengatakan bahawa diet rendah karbohidrat atau tempoh puasa yang dipasangkan dengan latihan kekuatan sangat mendorong pembentukan mitokondria baru pada otot.

Penyakit mitokondria

Penyakit mitokondria kebanyakannya disebabkan oleh kecacatan pada apa yang disebut rantai pernafasan mitokondria. Sekiranya tisu-tisu kita cukup beroksigen, rantai pernafasan ini bertanggungjawab untuk memastikan bahawa sel-sel di sini mempunyai tenaga yang mencukupi untuk melaksanakan fungsinya dan menjaga keselamatan diri.
Sejajar dengan itu, kecacatan pada rantai pernafasan ini akhirnya mengakibatkan kematian sel-sel ini. Kematian sel ini sangat ketara pada organ atau tisu yang bergantung kepada bekalan tenaga yang berterusan. Ini termasuk otot rangka dan jantung serta sistem saraf pusat kita, tetapi juga buah pinggang dan hati.

Mereka yang terjejas biasanya mengadu sakit otot yang teruk selepas bersenam, mengalami penurunan kemampuan mental atau mungkin mengalami sawan epilepsi. Disfungsi buah pinggang juga boleh berlaku.

Kesukaran doktor untuk mentafsirkan gejala ini dengan betul. Oleh kerana tidak semua mitokondria dalam badan, dan kadang-kadang tidak semua mitokondria dalam sel, mempunyai fungsi mitokondria yang terganggu ini, ciri-ciri boleh berbeza-beza dari orang ke orang. Dalam perubatan, bagaimanapun, terdapat kompleks penyakit di mana beberapa organ selalu terjejas oleh kerosakan.

• Dekat Sindrom Leigh Contohnya, kematian sel di kawasan batang otak dan kerosakan pada saraf periferi berlaku. Dalam proses selanjutnya, organ seperti jantung, hati dan ginjal juga menjadi rentan dan akhirnya berhenti berfungsi.
• Dalam kompleks gejala miopati, ensefalopati, asidosis laktik, episod seperti strok, sebentar Sindrom MELAS, orang yang berkenaan mengalami kecacatan sel pada otot rangka dan sistem saraf pusat.

Penyakit ini biasanya didiagnosis menggunakan sampel tisu kecil dari otot. Sampel tisu ini diperiksa secara mikroskopik untuk mengetahui kelainan. Sekiranya disebut "serat merah compang-camping" (segumpal mitokondria), ini adalah petunjuk yang sangat besar mengenai kehadiran penyakit mitokondria.
Di samping itu, komponen rantai pernafasan sering diperiksa untuk fungsinya dan DNA mitokondria diperiksa untuk mutasi menggunakan penjujukan.

Rawatan atau penyembuhan penyakit mitokondria pada masa ini (2017) belum dapat dilakukan.