Mitochondria - budowa i funkcje

Mała, mobilna elektrownia, która kieruje się tam, gdzie jest najbardziej potrzebna. Niemożliwe? A jednak. Jest w komórce „elektrownia”, która nosi nazwę mitochondrium. Dzięki niej, z substratów takich jak cukry i kwasy tłuszczowe komórka uzyskuje energię potrzebną do wykonywania wszystkich czynności życiowych.

Kształt, liczebność i rozmieszczenie mitochondriów

Mitochondria mają zwykle kształt podłużny lub owalny, chociaż znane są również formy rozgałęzione czy kuliste. Ich liczba w komórce jest wprost proporcjonalna do aktywności metabolicznej. Dużą liczbę mitochondriów zawierają komórki wątroby (od 1000 do 2500), włókna szkieletowe (do 1600), a także komórki wydzielnicze kory nadnerczy (do 1000). Mała liczba tych organelli występuje w komórkach naskórka, komórkach niezróżnicowanych i starzejących się oraz płytkach krwi (od 2 do 6).

R71UMC5SPZE1Z

Ilustracja przedstawia mikroskopowe zdjęcie komórki z wyraźnie zaznaczonymi na niebiesko mitochondriami. Mają one kulisty kształt, ze względu na występujące w nich grzebienie mitochondrialne strukturą przypominają nieco kłębek włóczki.

W większości komórek mitochondria znajdują się w ciągłym ruchu przemieszczając się do miejsc, gdzie jest wysokie zapotrzebowanie na energię (ATPATPATP) i gdzie znajdują się substraty do jej produkcji.

Ultrastruktura mitochondriów

Mitochondrium jest otoczone dwiema błonami białkowo‑lipidowymi, które różnią się między sobą organizacją, składem chemicznym oraz przepuszczalnością.

Błona zewnętrzna oddziela mitochondrium od cytozolu. W porównaniu z błoną wewnętrzną jest grubsza, gładka i przepuszczalna dla większości jonów, w tym jonów HIndeks górny +⁺ i substancji drobnocząsteczkowych, m.in. cholesterolu, ADP i ATP.

Błona wewnętrzna zawiera więcej białek niż błona zewnętrzna i jest nieprzepuszczalna dla większości jonów, w tym jonów HIndeks górny +⁺ i substancji  drobnocząsteczkowych. Jest ona silnie pofałdowana tworząc grzebienie mitochondrialne, które znacznie zwiększają jej powierzchnię. W komórkach wątroby łączna powierzchnia błon wewnętrznych wszystkich mitochondriów pięciokrotnie przekracza powierzchnię ich błony zewnętrznej i ok. 17‑krotnie powierzchnię błony komórkowej. W błonę wewnętrzną wbudowane są enzymy i inne cząsteczki biorące bezpośredni udział w produkcji energii (ATP) niezbędnej komórce do życia.

Między błoną zewnętrzną a wewnętrzną znajduje się przestrzeń międzybłonowa, natomiast wnętrze mitochondrium wypełnia koloidalna macierz, czyli matriksmatriksmatriks. Ma ona konsystencję żelu, w którym są zawieszone:

• jedna lub kilka (w komórkach ludzkich od 4 do 10) kolistych cząsteczek DNA mitochondrialnego (mtDNADNA mitochondrialne (mtDNA)mtDNA);

• cząsteczki RNA mitochondrialnego (mtRNA);

• podjednostki mitochondrialnych rybosomów 70Srybosomy 70Srybosomów 70S (u ssaków 55S);

• liczne enzymy, których zestaw zależy od jej rodzaju komórki.

RF2T7ZhSjBcFu

Na grafice znajduje się komórka zwierzęca. Ma kształt prostokąta z zaokrąglonymi rogami i podłużnymi wypustkami w górnej części. W środku komórki znajdują się liczne organelle – w centralnej części duże, fioletowe jądro otoczone fioletowymi i niebieskimi strukturami, a także inne czerwone, zielone i żółte, nieregularne kształty, splątane linie i inne elementy budowy wewnętrznej komórki. W środku wyróżniono owalne mitochondrium, w którego wnętrzu zaznaczono nieregularne, pofalowane elementy wypełnione wewnątrz kolistymi cząsteczkami mitochondrialnego DNA, wewnątrz którego znajduje się podwójna helisa.

Ponieważ mitochondria posiadają własne DNA i rybosomy to mogą namnażać się niezależnie od podziału komórki. Dzięki temu w komórce, w której występuje chwilowe duże zapotrzebowanie na energię liczba mitochondriów może ulec znacznemu zwiększeniu.

Funkcje mitochondriów

Mitochondria określane są jako centra energetyczne komórki. Zachodzi w nich proces oddychania tlenowegooddychanie komórkowe tlenoweoddychania tlenowego, w którym substraty energetyczne (cukry, kwasy tłuszczowe i inne związki organiczne) zostają rozłożone do dwutlenku węgla i wody. Uwalniana w tym procesie energia wykorzystywana jest przez komórkę do wytworzenia ATP.

Podsumowanie

• Mitochondria to organelle o podwójnej błonie.

• Błona zewnętrzna mitochondriów jest gładka i przepuszczalna dla małych cząsteczek, natomiast błona wewnętrzna tworzy liczne pofałdowania, zwane grzebieniami mitochondrialnymi, co zwiększa jej powierzchnię.

• Wnętrze mitochondrium, czyli macierz mitochondrialna, ma postać koloidu, w którym znajdują się koliste cząsteczki DNA (mtDNA) oraz rybosomy 70S.

• Mitochondria pełnią funkcje centrów energetycznych komórki. Na błonie wewnętrznej oraz w macierzy znajdują się enzymy biorące udział w oddychaniu komórkowym i wytwarzaniu podczas tego procesu energii w postaci ATP.

• Liczba mitochondriów w komórce jest zmienna i zależy od jej zapotrzebowania na energię.

• Dzięki obecności własnego DNA oraz rybosomów mitochondria mogą dzielić się niezależnie od podziałów komórki oraz przeprowadzać syntezę wielu białek. Z tego względu określa się je jako organelle półautonomiczne.

Ćwiczenia utrwalające