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; sebahagian 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 dengan apa yang dikenali sebagai respirasi selular.

Setiap sel dalam badan mempunyai purata 1000-2000 mitokondria individu, sehingga mereka membentuk 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 -
   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 dapat 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 dengan liang-liangnya banyak boleh dilapisi bahan. Bahagian dalam, sebaliknya, membentuk penghalang, tetapi secara selektif boleh membiarkan bahan masuk dan keluar melalui banyak saluran khas.
Satu lagi ciri khas membran dalaman 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 di dalam membran dalam (disebut. Matriks, ia hanya dikelilingi oleh membran dalam).

Jenis mitokondria yang berbeza

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

Jenis cristae mempunyai lekukan berbentuk jalur yang nipis. 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 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 endosymbiotik 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 yang mencirikannya sebagai bentuk kehidupan yang bebas dan telah mengintegrasikan diri mereka ke dalam kehidupan sel.
Hujah lain yang menyokong teori ini ialah 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 diserahkan dengan sel telur ibu, sehingga dapat dibahagikan, dan dibahagi semasa perkembangan embrio sehingga setiap sel di dalam badan mempunyai mitokondria yang mencukupi. DNA mereka sama, 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 keluarga.

Sebagai tambahan, mitokondria dengan mtDNA mereka tidak dikenakan mekanisme pembelahan yang ketat, seperti halnya DNA dalam inti sel kita. Walaupun ini digandakan dan kemudian tepat 50% dipindahkan ke sel anak yang dibuat, DNA mitokondria kadang-kadang lebih banyak dan kadang-kadang kurang ditiru dalam 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.

Mitokondria asal ibu dapat dijelaskan oleh sel kuman kita. Oleh kerana sperma lelaki hanya memindahkan kepalanya, yang hanya mengandungi DNA dari inti sel, ketika bergabung dengan sel telur, sel telur ibu menyumbang semua mitokondria untuk pengembangan embrio kemudian. Ekor sperma, di hujung depan di mana mitokondria berada, tetap berada di luar telur, kerana hanya berfungsi sperma untuk bergerak.

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 melepaskannya 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, pembawa tenaga sejagat, dengan bantuan oksigen.
Ia dibahagikan kepada empat unit proses, yang seterusnya 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. Bahkan sejumlah kecil ATP dihasilkan semasa glikolisis, 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 penting 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 sedut 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 yang 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 pendaraban mitokondria, kerana mereka sekarang harus menghasilkan lebih banyak tenaga. Ini juga dapat dilihat dalam kehidupan seharian.
Beberapa kajian menunjukkan bahawa pendedahan kepada sejuk, misalnya mandi sejuk, juga mendorong pembelahan mitokondria.
Diet seperti diet ketogenik (mengelakkan karbohidrat) atau berpuasa sekejap lebih kontroversial. Anda harus selalu berjumpa doktor yang dipercayai sebelum langkah tersebut. Terutama dalam kes penyakit serius, seperti barah, 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 protein yang berbeza yang bertanggungjawab untuk mencatatkan 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 tidak mempunyai cukup karbohidrat atau gula untuk membekalkan tenaga, tubuh beralih ke sumber tenaga lain, seperti B. lemak dan asid amino. Namun, 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 kita cukup beroksigen, rantai pernafasan ini bertanggungjawab untuk memastikan bahawa sel-sel di sini mempunyai tenaga yang mencukupi untuk menjalankan 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 pada 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 setelah 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 dapat sangat berbeza dari orang ke orang. Dalam perubatan, bagaimanapun, terdapat kompleks penyakit di mana beberapa organ selalu terjejas oleh kerosakan.

• Dekat Sindrom Leigh Sebagai contoh, 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 tidak 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 dengan bantuan sampel tisu kecil dari otot. Sampel tisu ini diperiksa secara mikroskopik untuk mengetahui kelainan. Sekiranya disebut "serat merah compang-camping" (sekumpulan 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 penawar penyakit mitokondria pada masa ini (2017) belum dapat dilakukan.