Митохондрије

дефиниција

Свака ћелија тела има одређене функционалне јединице, такозване ћелијске органеле. Они су мали органи ћелије и попут великих органа имају одређена подручја одговорности. Органеле ћелија укључују митохондрије и рибосоме.

Функције ћелијских органела су различите; неки производе грађевински материјал, други осигуравају ред и чисте "смеће".
Митохондрије су одговорне за снабдевање енергијом. Они већ дужи низ година користе одговарајући израз "електране ћелије". У њима се сакупљају све потребне компоненте за производњу енергије како би се произвели добављачи биолошке енергије за све процесе користећи оно што је познато као ћелијско дисање.

Свака ћелија у телу има просек 1000-2000 појединачних митохондрија, па чине око четвртине целе ћелије. Што више ћелије треба енергији за свој рад, то више митохондрија обично има.
Стога су нервне и сензорне ћелије, ћелије мишића и срчаног мишића међу онима које су богате митохондријама од осталих, јер њихови процеси теку готово трајно и изузетно су енергетски интензивни.

Илустрација митохондрија

1. Митохондрије
2. Ћелијско језгро -
   Језгро
3. Основно тело -
   Нуцлеолус
4. цитоплазма
5. Ћелијске мембране -
   Пласмаллем
6. Поре канал
7. Митохондријска ДНК
8. Интермембрански простор
9. Робисонс
10. матрица
11. Грануле
12. Унутрашња мембрана
13. Цристае
14. Спољне мембране

Преглед свих Др-Гумперт слика можете пронаћи на: медицинске илустрације

Структура митохондрија

Структура митохондрија је прилично сложена у поређењу са другим ћелијским органелама. Величине су око 0,5 µм, али могу бити и веће.

Митохондрион има две шкољке, такозвану спољну и унутрашњу мембрану. Мембрана има величину од око 5-7 нм.

Прочитајте више о овој теми на: Ћелијске мембране

Ове мембране су различите. Спољна је овална попут капсуле и пропусна за твари кроз бројне поре. Унутрашњост ствара баријеру, али може селективно пуштати материје унутра и ван кроз многе посебне канале.
Још једна посебност унутрашње мембране у односу на спољну је њено савијање, што омогућава да унутрашња мембрана стрши у унутрашњост митохондрије у безбројним уским удубљењима. Стога је површина унутрашње мембране знатно већа од површине спољне.
Ова структура ствара различите просторе унутар митохондрија који су важни за различите кораке стварања енергије, укључујући спољну мембрану, простор између мембрана укључујући удубине (тзв. Цхристае), унутрашњу мембрану и простор унутар унутарње мембране (тзв. Матрица, окружена је само унутрашњом мембраном).

Различите врсте митохондрија

Познате су три различите врсте митохондрија: тип сакулу, криза и тип тубула. Подела се врши на основу инвазија унутрашње мембране у унутрашњости митохондрија. У зависности од тога како изгледају ове удубине, можете одредити врсту. Ови набори служе за повећање површине (више простора за респираторни ланац).

Тип цристае има танке појасеве у облику траке. Цевасти тип има цевасте инвазије и сакрални тип има цевасте инвазије који имају мале избочине.

Тип Цритае је најчешћи. Цевасти тип углавном је у ћелијама које производе стероиде. Тип сакулуса налазимо само у зони фасцицулате надбубрежне коре.

Повремено се спомиње четврти тип: тип призме. Инвагинације типа су трокутасте и јављају се само у посебним ћелијама (астроцитима) јетре.

Митохондријска ДНК

Поред ћелијског језгра као главног места складиштења, митохондрији садрже сопствену ДНК. То их чини јединственима у поређењу са осталим ћелијским органелама. Друга посебност је та што је овај ДНК у облику такозваног плазмида, а не као у ћелијском језгру, у облику хромозома.
Овај феномен се може објаснити такозваном теоријом о ендосимбионту, која каже да су митохондрије у првим временима биле сопствене живе ћелије. У неком тренутку су те првобитне митохондрије прогутали већи једноћелијски организми и од тада су свој посао радили у служби другог организма. Ова сарадња је функционисала тако добро да су митохондрији изгубили својства која их карактеришу као независни облик живота и интегрисали су се у живот ћелије.
Други аргумент у прилог овој теорији је да се митохондрије деле и расту независно без потребе за ћелијским језгром.
Са својом ДНК митохондрији су изузетак од остатка тела, јер је митохондријска ДНК строго наслеђена од мајке. Достављају се са мајчином јајном ћелијом, тако да кажем, и деле се током развоја ембриона све док свака ћелија у телу нема довољно митохондрија. Њихов ДНК је идентичан, што значи да мајчинске линије наследства могу бити праћене уназад.
Наравно, постоје и генетске болести ДНК митохондрија, такозване митохондропатије. Међутим, оне се могу преносити само са мајке на дете и обично су изузетно ретке.

Које су посебне карактеристике наследства митохондрија?

Митохондрије су ћелијски одељак који је чисто на мајчинској страни (мајчино) наслеђује се. Сва деца мајке имају исту ДНК митохондрија (скраћено на мтДНА). Ова чињеница се може користити у генеалошким истраживањима, на пример коришћењем митохондријске ДНК да би се утврдило да ли породица припада неком народу.

Поред тога, митохондрије са својом мтДНА не подлежу никаквом строгом механизму деобе, као што је случај са ДНК у нашем ћелијском језгру. Док се то удвостручује и тада се тачно 50% преноси у ћерку ћелије која се ствара, митохондријална ДНК се понекад више и мање реплицира током ћелијског циклуса, а такође се неравномерно дистрибуира на новонастале митохондрије кћериће ћелије. Митохондрије обично садрже две до десет копија мтДНА унутар њихове матрице.

Чисто мајчино порекло митохондрија може се објаснити нашим клицама. Будући да мушка сперма преноси само главу која садржи само ДНК из ћелијског језгра, када се стопи са јајном ћелијом, матична јајна ћелија доприноси свим митохондријама за стварање каснијег ембриона. Реп сперме, на чијем се предњем крају налазе митохондрије, остаје изван јајета, јер служи само за померање сперме.

Функција митохондрија

Израз "електране ћелије" храбро описује функцију митохондрија, наиме стварање енергије.
Сви извори из хране метаболизирају се овде у последњем кораку и претварају се у хемијску или биолошки искористљиву енергију. Кључ овог назива се АТП (аденозин трифосфат), хемијско једињење које складишти пуно енергије и може га поново ослободити разградњом.

АТП је универзални снабдевач енергијом за све процесе у свим ћелијама, потребан је готово увек и свуда. Последњи метаболички кораци за коришћење угљених хидрата или шећера (такозвано ћелијско дисање, видети доле) и масти (такозвана бета-оксидација) одвијају се у матрици, што значи да је простор унутар митохондрије.
Овде се на крају користе и протеини, али се у јетри претходно претварају у шећере и зато такође иду путем ћелијског дисања. Митохондрије су стога сучеље за претварање хране у веће количине биолошки искористиве енергије.

Митохондрије по ћелији има веома много, отприлике можете рећи да ћелија којој је потребно много енергије, као што су мишићне и нервне ћелије, такође има више митохондрија него ћелија чији је енергетски издатак мањи.

Митохондрије могу иницирати програмирану ћелијску смрт (апоптозу) путем интринзичког сигнализационог пута (међућелијског).

Други задатак је складиштење калцијума.

Шта је ћелијско дисање?

Ћелијско дисање је хемијски изузетно сложен процес претварања угљених хидрата или масти у АТП, тј. Универзални енергетски носач, уз помоћ кисеоника.
Подељен је у четири процесне јединице које се са друге стране састоје од великог броја појединачних хемијских реакција: гликолиза, реакција ПДХ (пируват дехидрогеназа), циклус лимунске киселине и респираторни ланац.
Гликолиза је једини део ћелијског дисања који се одвија у цитоплазми, остатак се одвија у митохондријама. Гликолиза већ производи мале количине АТП-а, тако да ћелије без митохондрија или без снабдевања кисеоником могу да задовоље своје енергетске потребе. Међутим, ова врста производње енергије је много неефикаснија у односу на коришћени шећер. Два АТП-а могу се добити из једне молекуле шећера без митохондрије, а уз помоћ митохондрија укупно је 32 АТП.
Структура митохондрија је пресудна за даље кораке ћелијског дисања. ПДХ реакција и циклус лимунске киселине одвијају се у матриксу митохондрија. Интермедијарни производ гликолизе активно се транспортује у унутрашњост митохондрије преко транспортера у две мембране, где се даље може прерадити.
Последњи корак ћелијског дисања, респираторни ланац, одвија се затим у унутрашњој мембрани и користи строго одвајање простора између мембрана и матрикса. Ту долази до изражаја кисеоник који удишемо, што је последњи важан фактор за функционисање производње енергије.

Више о томе прочитајте под Ћелијско дисање код људи

Како митохондрије могу ојачати у својој функцији?

Физичко и емоционално напрезање може умањити перформансе наших митохондрија и самим тим нашег тела.
Можете покушати да ојачате митохондрије једноставним средствима. Са медицинског становишта, ово је још увек контроверзно, али сада постоје неке студије које неким методама приписују позитиван ефекат.
Уравнотежена прехрана је такође важна за митохондрије. Избалансирана равнотежа електролита је посебно релевантна. Ту спадају пре свега натријум и калијум, довољно витамина Б12 и других витамина Б, омега3 масне киселине, гвожђе и такозвани коензим К10, који је део респираторног ланца у унутрашњој мембрани.
Довољним вежбањем и спортом се подстиче подјела, а тиме и умножавање митохондрија, јер сада морају да стварају више енергије. То је приметно и у свакодневном животу.
Нека истраживања показују да је изложеност хладноћи, нпр. хладан туш, подстиче поделу митохондрија.
Дијете као што је кетогена дијета (избегавање угљених хидрата) или повремени пост су контроверзније. Пре оваквих мера, увек би требало да се посаветујете са својим поузданим лекаром. Нарочито са озбиљним болестима, као што су Рак, са таквим експериментима треба бити опрезан. Опште мере попут вежбања и уравнотежене исхране, међутим, никада не штете и показало се да јачају митохондрије у нашем телу.

Да ли је могуће умножити митохондрије?

У принципу, организам може да регулише производњу митохондрија горе или доле. Одлучујући фактор за то је тренутна опскрба енергијом органа у којем ће се умножавати митохондрије.
Мањак енергије унутар ових органских система у коначници доводи до развоја такозваних фактора раста помоћу каскаде различитих протеина који су одговорни за регистровање недостатка енергије. Најпознатији је ПГЦ –1 - α. То заузврат осигурава да се ћелије органа стимулишу да стварају више митохондрија како би се супроставило недостатку енергије, јер више митохондрија такође може да пружи више енергије.

У пракси се то може постићи, на пример, прилагођавањем исхране. Ако тело има мало угљених хидрата или шећера на располагању за обезбеђивање енергије, тело прелази на друге изворе енергије, као што су Б. масти и аминокиселине. Међутим, будући да је њихова обрада за тело компликованија и енергија се не може дати на располагање тако брзо, тело реагује повећањем производње митохондрија.

Укратко, можемо рећи да дијета са мало угљених хидрата или период поста у пару са тренинзима снаге снажно подстиче стварање нових митохондрија у мишићима.

Митохондријске болести

Митохондријске болести углавном настају због оштећења у такозваном респираторном ланцу митохондрија. Ако су наша ткива адекватно оксигенизована, овај респираторни ланац је одговоран за обезбеђивање да ћелије овде имају довољно енергије да извршавају своје функције и да се одржавају у животу.
Према томе, оштећења овог респираторног ланца на крају резултирају смрћу ових ћелија. Ова ћелијска смрт је посебно изражена у органима или ткивима која зависе од сталног снабдевања енергијом. То укључује скелетне и срчане мишиће, као и наш централни нервни систем, али и бубреге и јетру.

Они који су погођени обично се жале на јаке болове у мишићима након вежбања, имају смањене менталне способности или могу патити од епилептичних напада. Може се јавити и дисфункција бубрега.

Потешкоћа за лекара је тачно тумачење ових симптома. Пошто немају све митохондрије у телу, а понекад чак ни све митохондрије у ћелији, ову ослабљену функцију митохондрија, карактеристике могу значајно да варирају од особе до особе. Међутим, у медицини постоје успостављени комплекси болести у којима је неколико органа увек погођено неправилностима.

• На Леигх Синдроме На пример, долази до ћелијске смрти у пределу мозга и оштећења периферних нерава. У даљем току, органи попут срца, јетре и бубрега такође постају подложни и на крају престају да функционишу.
• У симптоматском комплексу миопатије, укратко, енцефалопатије, лактацидозе, епизода сличног можданом удару МЕЛАС синдром, дотична особа пати од оштећења ћелија у скелетним мишићима и централном нервном систему.

Ове болести се обично дијагностицирају коришћењем малог узорка ткива из мишића. Овај узорак ткива се врши микроскопски преглед на абнормалности. Ако су присутна такозвана "црвена влакна" (накупина митохондрија), то су врло велики показатељи присуства митохондријске болести.
Поред тога, компоненте респираторног ланца често се испитују на њихову функцију и митохондријска ДНК се испитује на мутације коришћењем секвенцирања.

Лијечење или чак изљечење митохондријских болести тренутно (2017) још није могуће.