Mitohondriji ir viena no svarīgākajām jebkuras šūnas sastāvdaļām. Tos sauc arī par hondriosomām. Tās ir granulētas vai pavedienveida organellas, kas ir augu un dzīvnieku citoplazmas neatņemama sastāvdaļa. Tie ir ATP molekulu ražotāji, kas ir tik nepieciešamas daudziem procesiem šūnā.
Kas ir mitohondriji?
Mitohondriji ir šūnu enerģētiskā bāze, to darbības pamatā ir organisko savienojumu oksidēšanās un ATP molekulu sadalīšanās laikā izdalītās enerģijas izmantošana. Biologi vienkāršā valodā to sauc par staciju enerģijas iegūšanai šūnām.
1850. gadā mitohondriji tika identificēti kā granulas muskuļos. To skaits mainījās atkarībā no augšanas apstākļiem: tie vairāk uzkrājas tajās šūnās, kur ir liels skābekļa deficīts. Visbiežāk tas notiek fiziskas slodzes laikā. Šādos audos ir akūts enerģijas trūkums, ko papildina mitohondriji.
Termina un vietas parādīšanās simbioģenēzes teorijā
1897. gadā Bends pirmo reizi ieviesa jēdzienu "mitohondrijs", lai apzīmētu granulēto un pavedienu struktūru šūnu citoplazmā. Pēc formas un izmēra tieir dažādi: biezums ir 0,6 mikroni, garums ir no 1 līdz 11 mikroniem. Retos gadījumos mitohondriji var būt lieli un sazaroti.
Simbioģenēzes teorija sniedz skaidru priekšstatu par to, kas ir mitohondriji un kā tie parādījās šūnās. Tajā teikts, ka hondriosoma radās baktēriju šūnu, prokariotu, bojājuma procesā. Tā kā viņi nevarēja autonomi izmantot skābekli enerģijas iegūšanai, tas neļāva viņiem pilnībā attīstīties, un priekšteči varēja netraucēti attīstīties. Evolūcijas gaitā saikne starp tiem ļāva priekštečiem nodot savus gēnus tagadējiem eikariotiem. Pateicoties šim progresam, mitohondriji vairs nav neatkarīgi organismi. Viņu gēnu fondu nevar pilnībā realizēt, jo to daļēji bloķē fermenti, kas atrodas jebkurā šūnā.
Kur viņi dzīvo?
Mitohondriji koncentrējas tajos citoplazmas apgabalos, kur ir nepieciešams ATP. Piemēram, sirds muskuļu audos tie atrodas netālu no miofibrilām, un spermatozoīdos tie veido aizsargājošu masku ap žņauga asi. Tur viņi ražo daudz enerģijas, lai "aste" grieztos. Šādi spermatozoīdi virzās uz olu.
Šūnās jauni mitohondriji veidojas, vienkārši sadalot iepriekšējos organellus. Tās laikā tiek saglabāta visa iedzimtā informācija.
Mitohondriji: kā tie izskatās
Mitohondriju forma atgādina cilindru. Tie bieži sastopami eikariotos, aizņemot no 10 līdz 21% no šūnu tilpuma. To izmēri unformas daudzējādā ziņā atšķiras un var mainīties atkarībā no apstākļiem, bet platums ir nemainīgs: 0,5-1 mikroni. Hondriosomu kustības ir atkarīgas no vietām šūnā, kur notiek strauja enerģijas iztērēšana. Pārvietojieties pa citoplazmu, lai pārvietotos, izmantojot citoskeleta struktūras.
Aizvietojošie dažāda lieluma mitohondriji, kas darbojas atsevišķi viens no otra un piegādā enerģiju noteiktiem citoplazmas apgabaliem, ir gari un sazaroti mitohondriji. Viņi spēj nodrošināt enerģiju šūnu zonām, kas atrodas tālu viena no otras. Šāds kopīgs hondriosomu darbs novērojams ne tikai vienšūnu, bet arī daudzšūnu organismos. Sarežģītākā hondriosomu struktūra rodas zīdītāju skeleta muskuļos, kur lielākās sazarotās hondriosomas ir savienotas viena ar otru, izmantojot intermitohondriju savienojumus (IMC).
Tās ir šauras spraugas starp blakus esošajām mitohondriju membrānām. Šai telpai ir augsts elektronu blīvums. MMK ir biežāk sastopami sirds muskuļa šūnās, kur tie saistās kopā ar strādājošām hondriosomām.
Lai labāk izprastu šo problēmu, jums īsi jāapraksta mitohondriju nozīme, šo apbrīnojamo organellu struktūra un funkcijas.
Kā tie tiek izgatavoti?
Lai saprastu, kas ir mitohondriji, ir jāzina to struktūra. Šis neparastais enerģijas avots ir bumbiņas formā, bet biežāk iegarens. Abas membrānas atrodas tuvu viena otrai:
- ārējais (gluds);
- iekšējais,kas veido lapu formas (cristae) un cauruļveida (kanāliņu) formas izaugumus.
Ja neņem vērā mitohondriju izmēru un formu, tiem ir vienāda struktūra un funkcija. Hondriosomu norobežo divas membrānas, kuru izmērs ir 6 nm. Mitohondriju ārējā membrāna atgādina trauku, kas pasargā tos no hialoplazmas. Iekšējā membrāna ir atdalīta no ārējās ar 11–19 nm platu posmu. Iekšējās membrānas atšķirīga iezīme ir tās spēja izvirzīties mitohondrijās, iegūstot saplacinātu izciļņu formu.
Mitohondriju iekšējais dobums ir piepildīts ar matricu, kurai ir smalkgraudaina struktūra, kur dažkārt atrodami pavedieni un granulas (15-20 nm). Matricas pavedieni veido organellu DNS molekulas, un mazas granulas veido mitohondriju ribosomas.
ATP sintēze pirmajā posmā notiek hialoplazmā. Šajā posmā notiek sākotnējā substrātu vai glikozes oksidēšana par pirovīnskābi. Šīs procedūras notiek bez skābekļa – anaerobās oksidēšanās. Nākamais enerģijas ražošanas posms ir ATP aerobā oksidēšana un sadalīšanās, šis process notiek šūnu mitohondrijās.
Ko dara mitohondriji?
Šīs organellas galvenās funkcijas ir:
- enerģijas ražošana šūnām;
-
iedzimtas informācijas glabāšana paša DNS formā.
notiek mitohondrijās
Savas dezoksiribonukleīnskābes klātbūtne mitohondrijos vēlreiz apstiprina šo simbiotisko teorijuorganellas. Tāpat papildus galvenajam darbam viņi ir iesaistīti hormonu un aminoskābju sintēzē.
Mitohondriju patoloģija
Mutācijas, kas notiek mitohondriju genomā, izraisa nomācošas sekas. Cilvēka iedzimtās informācijas nesējs ir DNS, kas tiek nodota pēcnācējiem no vecākiem, un mitohondriju genoms tiek nodots tikai no mātes. Šo faktu izskaidro ļoti vienkārši: bērni kopā ar sievietes olšūnu saņem citoplazmu ar tajā ievietotām hondriosomām, spermatozoīdos to nav. Sievietes ar šo traucējumu var nodot mitohondriju slimību saviem pēcnācējiem, bet slims vīrietis to nevar.
Normālos apstākļos hondriosomām ir tāda pati DNS kopija – homoplazmija. Mitohondriju genomā var rasties mutācijas, veselu un mutāciju šūnu līdzāspastāvēšanas dēļ notiek heteroplazma.
Pateicoties mūsdienu medicīnai, līdz šim ir identificētas vairāk nekā 200 slimības, kuru cēlonis bija mitohondriju DNS mutācija. Ne visos gadījumos, bet mitohondriju slimības labi reaģē uz terapeitisko uzturēšanu un ārstēšanu.
Tāpēc mēs izdomājām jautājumu par to, kas ir mitohondriji. Tāpat kā visas citas organellas, tās ir ļoti svarīgas šūnai. Viņi netieši piedalās visos procesos, kuriem nepieciešama enerģija.
