Mitochondrie jsou jednou z nejdůležitějších součástí každé buňky. Říká se jim také chondriosomy. Jedná se o zrnité nebo vláknité organely, které jsou nedílnou součástí cytoplazmy rostlin a živočichů. Jsou producenty molekul ATP, které jsou tak nezbytné pro mnoho procesů v buňce.
Co jsou mitochondrie?
Mitochondrie jsou energetickou základnou buněk, jejich činnost je založena na oxidaci organických sloučenin a využití energie uvolněné při rozkladu molekul ATP. Biologové tomu v jednoduchém jazyce říkají stanice pro generování energie pro buňky.
V roce 1850 byly mitochondrie identifikovány jako granule ve svalech. Jejich počet se měnil v závislosti na podmínkách růstu: více se hromadí v těch buňkách, kde je velký nedostatek kyslíku. Nejčastěji se to děje při fyzické námaze. V takových tkáních je akutní nedostatek energie, kterou mitochondrie doplňují.
Výskyt termínu a místa v teorii symbiogeneze
V roce 1897 Bend poprvé představil koncept „mitochondrie“k označení granulární a vláknité struktury v cytoplazmě buněk. Mají tvar a velikostjsou různé: tloušťka je 0,6 mikronů, délka je od 1 do 11 mikronů. Ve vzácných situacích mohou být mitochondrie velké a rozvětvené.
Teorie symbiogeneze dává jasnou představu o tom, co jsou mitochondrie a jak se objevily v buňkách. Říká, že chondriosom vznikl v procesu poškození bakteriálními buňkami, prokaryoty. Protože nemohli autonomně využívat kyslík k výrobě energie, bránilo to jejich plnému rozvoji a progenoti se mohli vyvíjet bez překážek. V průběhu evoluce spojení mezi nimi umožnilo progenotům předat své geny současným eukaryotům. Díky tomuto pokroku již mitochondrie nejsou samostatnými organismy. Jejich genofond nemůže být plně realizován, protože je částečně blokován enzymy, které jsou v jakékoli buňce.
Kde žijí?
Mitochondrie se koncentrují v těch oblastech cytoplazmy, kde je potřeba ATP. Například ve svalové tkáni srdce se nacházejí v blízkosti myofibril a ve spermiích tvoří ochranný převlek kolem osy turniketu. Tam produkují spoustu energie, aby se „ocásek“roztočil. Takto se spermie pohybuje směrem k vajíčku.
V buňkách se nové mitochondrie tvoří jednoduchým dělením předchozích organel. Během ní jsou zachovány všechny dědičné informace.
Mitochondrie: jak vypadají
Tvar mitochondrií připomíná válec. Často se nacházejí v eukaryotech, kde zabírají 10 až 21 % objemu buňky. Jejich velikosti aformy se v mnoha ohledech liší a mohou se měnit v závislosti na podmínkách, ale šířka je konstantní: 0,5-1 mikronu. Pohyby chondriosomů závisí na místech v buňce, kde dochází k rychlému výdeji energie. Pohybujte se cytoplazmou a k pohybu používejte struktury cytoskeletu.
Nahrazující mitochondrie různých velikostí, fungující odděleně jedna od druhé a dodávající energii do určitých oblastí cytoplazmy, jsou dlouhé a rozvětvené mitochondrie. Jsou schopny dodat energii oblastem buněk, které jsou od sebe daleko. Taková společná práce chondriosomů je pozorována nejen u jednobuněčných organismů, ale také u mnohobuněčných organismů. Nejsložitější struktura chondriosomů se vyskytuje v kosterních svalech savců, kde jsou největší rozvětvené chondriosomy navzájem spojeny pomocí intermitochondriálních spojů (IMC).
Jsou to úzké mezery mezi sousedními mitochondriálními membránami. Tento prostor má vysokou elektronovou hustotu. MMK jsou běžnější v buňkách srdečního svalu, kde se vážou dohromady s pracovními chondriosomemi.
Abyste problému lépe porozuměli, musíte stručně popsat význam mitochondrií, strukturu a funkce těchto úžasných organel.
Jak se vyrábí?
Abyste pochopili, co jsou mitochondrie, musíte znát jejich strukturu. Tento neobvyklý zdroj energie má tvar koule, ale častěji protáhlý. Obě membrány jsou blízko u sebe:
- vnější (hladký);
- interní,který tvoří výrůstky listového (cristae) a trubkovitého (tubules) tvaru.
Pokud neberete v úvahu velikost a tvar mitochondrií, mají stejnou strukturu a funkci. Chondrosom je ohraničen dvěma membránami o velikosti 6 nm. Vnější membrána mitochondrií připomíná nádobu, která je chrání před hyaloplazmou. Vnitřní membrána je od vnější oddělena úsekem širokým 11–19 nm. Charakteristickým rysem vnitřní membrány je její schopnost vyčnívat do mitochondrií ve formě zploštělých hřebenů.
Vnitřní dutina mitochondrií je vyplněna matricí, která má jemnozrnnou strukturu, kde se někdy nacházejí vlákna a granule (15-20 nm). Vlákna matrice vytvářejí organelové molekuly DNA a malá granule vytvářejí mitochondriální ribozomy.
syntéza ATP v první fázi probíhá v hyaloplazmě. V této fázi dochází k počáteční oxidaci substrátů nebo glukózy na kyselinu pyrohroznovou. Tyto postupy probíhají bez kyslíku – anaerobní oxidace. Další fází produkce energie je aerobní oxidace a rozklad ATP, k tomuto procesu dochází v mitochondriích buněk.
Co dělají mitochondrie?
Hlavní funkce této organely jsou:
- produkce energie pro buňky;
-
uložení dědičné informace ve formě vlastní DNA.
se děje v mitochondriích
Přítomnost vlastní deoxyribonukleové kyseliny v mitochondriích opět potvrzuje symbiotickou teorii o výskytu těchtoorganely. Kromě hlavní práce se také podílejí na syntéze hormonů a aminokyselin.
Mitochondriální patologie
Mutace vyskytující se v genomu mitochondrií vedou k depresivním následkům. Nositelem lidské dědičné informace je DNA, která se přenáší na potomky od rodičů a mitochondriální genom se přenáší pouze od matky. Tato skutečnost je vysvětlena velmi jednoduše: děti dostávají cytoplazmu s chondriosomy v ní uzavřenými spolu se samičím vajíčkem, chybí ve spermiích. Ženy s touto poruchou mohou přenést mitochondriální onemocnění na své potomky, ale nemocný muž ne.
Za normálních podmínek mají chondriosomy stejnou kopii DNA – homoplazmii. V mitochondriálním genomu mohou nastat mutace, v důsledku koexistence zdravých a mutovaných buněk dochází k heteroplazmii.
Díky moderní medicíně bylo dosud identifikováno více než 200 onemocnění, jejichž příčinou byla mitochondriální mutace DNA. Ne ve všech případech, ale mitochondriální onemocnění dobře reagují na terapeutickou údržbu a léčbu.
Takže jsme přišli na otázku, co jsou mitochondrie. Jako všechny ostatní organely jsou pro buňku velmi důležité. Nepřímo se účastní všech procesů, které vyžadují energii.
