|
MITOCONDRIA – Uzina Energetic? a Materiei Vii
Mitocondria este o structur? celular? situat? în citoplasma celulelor eucariote (celule cu un nucleu).
Mitocondria este responsabil? cu transformarea nutrimentelor în energie ce permite moleculelor de Adenozin Trifosfat (ATP) s? umple activit??ile celulei. Aceast? func?ie cunoscut? ?i ca respira?ia aerob?, este motivul pentru care mitocondria este numit? uzina energetic? a celulei. Mitocondria este un organit celular neobi?niut care con?ine acid dexosiribonucleic (ADN), g?sit în general la nucleul celulei, ?i ribozomi. Aceasta mai produce ?i proteine care abund? în citoplasm?. În mitocondrie, ADN –ul dirijeaz? ribozomii în a?a fel, pentru ca ace?tia s? produc? proteine, care în mare majoritate func?ioneaz? ca enzime, sau catalizatori biologici, în produc?ia de Adenozin Trifosfat (ATP). Num?rul mitocondriilor într-o celul? difer? în fun?ie de rolul celulei (func?ia acesteia). Celulele cu particularit??i în solicitarea de energie, de c?tre organism, cum ar fi celulele mu?chilor, au mai multe mitocondrii ca oricare alt? celul?.
Structura Mitocondriei
Un mitocondrion (‘scheletul’ mitocondriei) este de obicei lung ?i sub?ire, dar poate fi v?zut la microscopul electronic, sub form? de fasole sau oval?. M?rimea acesteia este între 0,5- 1 microni. Scheletul mitocondriei are o membran? dubl? care formeaz? un sac în interiorul altui sac. Membrana fin? din exterior stocheaz? numeroase proteine transportabile, care expediaz? materialele în interiorul ?i în afara mitocondrionului. Regiunea dintre membranele externe ?i interne, care este umplut? cu lichid, este cunoscut? sub numele de compartimentul extern. Membrana intern? are numeroase indoituri (cute) care se numesc cristae. Acestea sunt p?r?ile sintezei ATP- ului, ?i structura lor pliat? cre?te aria unde sinteza ATP- ului are loc. Proteinele transportabile, moleculele numite lan?uri de electroni, ?i enzimele care sintetizeaz? ATP- ul se afl? de-a lungul moleculelor care se afl? în cristae.
Acestea (cristae) închid o regiune umplut? cu lichid cunoscut? sub numele Matricea, care con?ine un num?r mare de enzime care sunt folosite în procesul de respira?ie aerob?.
Func?ia Mitocondriei
Func?ia de baz? a mitocondriei este s? creeze energie pentru activitatea celular? pe lâng? procesul de respira?ie aerob?. În acest proces, glucoza este sf?râmat? de c?tre celulele din citoplasm? pentru a forma un acid piruvic, care este transportat în mitocondrion. Într-o serie de reac?ii, în care o parte este numit? ciclul acidului citric sau ciclul Krebs, acidul piruvic reac?ioneaz? cu apa pentru a produce dioxid de carbon (CO2) ?i zece atomi de hidrogen.
Ace?ti atomi de hidrogen sunt transporta?i pe o carier? transportoare special? de molecule, numite coenzimi, spre cristae, unde acestea sunt donate lan?ului de transport al electronilor.
Acest lan? de electroni separ? electronul ?i protonul în fiecare din cei zece atomi de hidrogen. Cei zece electroni separa?i sunt trimi?i prin lan?ul transportor ?i unii, eventual, se combin? cu oxigenul (O2) ?i cu protonii pentru a forma ap? (H2O).
Energia este eliberat? în timp ce electronii curg din coenzimi de-a lungul lan?ului transportor de elctroni c?tre atomii de oxigen, ?i aceast? energie este blocat? de c?tre componentele lan?ului transportor. În timp ce electronii curg de la un component la altul , componentele pompeaz? protoni în mod aleatoriu de la matrice la compartimentul extern. Protonii nu se pot întoarce la matrice cu excep?ia unuia cere este punte de leg?tur? prin enzimea ATP, care este localizat? în membrana interioar?.
Respira?ia aerob? este un proces care continu?, astfel c? mitocondria poate produce sute ?i mii de molecule de ATP la fiecare minut în fiecare celul? tipic?. ATP- ul este transportat în citoplasma celulei, unde este folosit în fiecare reac?ie la care particip?. În timp ce ATP- ul este folosit, acesta este transformat în ADP, care este returnat de c?tre celul? în mitocondrion ?i este folosit pentru a produce mai mult ATP.
Originea Mitocondriei
Mitocondria are tr?s?turi semnificative care seam?n? cu cele ale procariotelor, celule primitive c?rora le lipse?te nucleul. ADN- ul mitocondrial este circular, ca ADN- ul procariotelor, ?i ribozomii mitocondriali care sunt similari ribozomilor procariotelor. Mitocondria se divide independent de celul? prin intermediul fisiunii binare, metod? a diviziunii celulei tipic? procariotelor.
Procariotele ca tr?s?turile mitocondriei conduc mul?i savan?i s? sus?in? ipoteza endosimbiozei. Ipoteza afirm? c? acum milioane de ani în urm?, procariotele tr?iau libere fiind capabile de respira?ie aerob? erau înghi?ite de altele(mai mari) dar nu ?i digerate, acest lucru nefiind posibil din cauz? c? acestea erau rezistente enzimelor. Cele dou? celule au developat o rela?ie simbiotic? sau cooperativ? în care nutrimentele erau înghi?ite pentru a sus?ine respira?ia aerob?, care furniza celulei gazd? surplusuri de ATP.
Celulele înghi?ite au evoluat în mitocondria de ast?zi, care re?in ADN ?i ribozomi caracteristic str?mo?ilor lor procariotici.
Cercet?ri Recente Asupra Mitocondriei
ADN- ul în mitocondrie este folosit pentru a da de urm? unor boli genetice , ?i pentru a da de urm? organismelor antice care con?in celule eucariote. La multe specii de animale, mitocondria tinde s? urmeze o mo?tenire p?rinteasc?. Când o celul? se divide, mitocondria se replicheaz? independent de nucleu. Cele dou? celule fiice formate dup? diviziunea celulei, fiecare primind jum?tate de mitocondrie cât timp citoplasma se divide. Când un ou este fertilizat de o sperm?, sperma mitocondriei este l?sat? în afara oului. Zigotul fertilizat mo?tene?te doar mitocondria matern?. Aceast? mo?tenire matern? creeaz? un arbore genealogic care nu este afectat de c?tre tipica amestecare a genelor care are loc între partea matern? ?i cea patern?.
Cât timp ADN- ul din mitocondrie direc?ioneaz? sinteza enzimelor pentru respira?ia aerob?, aceasta deasemenea codific? pentru proteine, lucru important în sistemul nervos, ?i cel circulator ?i pentru alte func?ii ale corpului. Un num?r de boli genetice, incluzând diabetul, boala inimii, sindromul Alzheimer, Parkinson- ul, ?i Neuropatia Ereditar? Optic? a lui Leber, o condi?ie a insuficien?ei optice (individul nu mai vede) par?ial? sau total?, sunt asociate cu muta?ii în ADN- ul mitocondrial. O specialitate medical? relativ nou? este Medicina Mitocondrial?, care caut? s? în?eleag? rolul muta?iilor ADN- ului mitocondrial în bolile genetice.
O recent? compara?ie a mostrelor de ADN uman ?i mitocondrial sugereaz? c? oamenii au derivat dintr-o femeie care a tr?it în Africa acum circa 140000 sau 290000 de ani în urm?. Mostre genetice luate din etniile africane, asiatice, australiene, europene ?i din cele din Noua Guinee relev? un num?r specific de tipuri de ADN mitocondrial. Compara?ia dintre aceste tipuri de ADN au dus savan?ii s? construiasc? un arbore genealogic care arat? când fiecare grup a evoluat probabil din cel precedent. În acest arbore, ADN- ul mitocondrial african ocup? cele mai întinse ?i vechi ramuri, dând via?? celorlalte grupuri etnice.
Probabil c? în acea vreme existau multe alte femei a a?a numitei Eve mitocondriale, dar liniile lor maternale mo?tenite au murit.
Acest lucru se întâmpl? atunci când o genera?ie dintr-o famile nu poate avea o fiic?.
Un alt folos al ADN- ului mitocondrial este în stiin?a legal? (judiciar?).
Cu ajutorul acestuia (ADN mitocondrial) s-au identificat structura schele?ilor familiei ?arului Nicolae al II- lea.
ADN- ul mitocondrial al unei rude materne a ?arului (înc? în via??) se potrivea exact cu r?m??i?ele so?iei ?arului, Alexandra, ?i celor trei copii.
Dar din cauz? c? ADN- ul mitocondrial a fost mo?tenit doar pe linie matern?, ADN- ul mitocondrial al ?arului nu s-a potrivit cu al copiilor ?i so?iei ?arului.
|