Mitocondria este o structura celulara situata in citoplasma celulelor
eucariote (celule cu un nucleu). f4t1tq
Mitocondria este responsabila cu transformarea nutrimentelor in energie
ce permite moleculelor de Adenozin Trifosfat (ATP) sa umple activitatile celulei.
Aceasta functie cunoscuta si ca respiratia aeroba, este motivul pentru care
mitocondria este numita uzina energetica a celulei. Mitocondria este un organit
celular neobisniut care contine acid dexosiribonucleic (ADN), gasit in
general la nucleul celulei, si ribozomi. Aceasta mai produce si proteine care
abunda in citoplasma. In mitocondrie, ADN -;ul dirijeaza ribozomii
in asa fel, pentru ca acestia sa produca proteine, care in mare
majoritate functioneaza ca enzime, sau catalizatori biologici, in productia
de Adenozin Trifosfat (ATP). Numarul mitocondriilor intr-o celula difera
in funtie de rolul celulei (functia acesteia). Celulele cu particularitati
in solicitarea de energie, de catre organism, cum ar fi celulele muschilor,
au mai multe mitocondrii ca oricare alta celula.
Structura Mitocondriei
Un mitocondrion (‘scheletul’ mitocondriei) este de obicei lung si
subtire, dar poate fi vazut la microscopul electronic, sub forma de fasole sau
ovala. Marimea acesteia este intre 0,5- 1 microni. Scheletul mitocondriei
are o membrana dubla care formeaza un sac in interiorul altui sac. Membrana
fina din exterior stocheaza numeroase proteine transportabile, care expediaza
materialele in interiorul si in afara mitocondrionului. Regiunea
dintre membranele externe si interne, care este umpluta cu lichid, este cunoscuta
sub numele de compartimentul extern. Membrana interna are numeroase indoituri
(cute) care se numesc cristae. Acestea sunt partile sintezei ATP- ului, si structura
lor pliata creste aria unde sinteza ATP- ului are loc. Proteinele transportabile,
moleculele numite lanturi de electroni, si enzimele care sintetizeaza ATP- ul
se afla de-a lungul moleculelor care se afla in cristae.
Acestea (cristae) inchid o regiune umpluta cu lichid cunoscuta sub numele
Matricea, care contine un numar mare de enzime care sunt folosite in procesul
de respiratie aeroba.
Functia Mitocondriei
Functia de baza a mitocondriei este sa creeze energie pentru activitatea celulara
pe langa procesul de respiratie aeroba. In acest proces, glucoza
este sfaramata de catre celulele din citoplasma pentru a forma un acid
piruvic, care este transportat in mitocondrion. Intr-o serie de
reactii, in care o parte este numita ciclul acidului citric sau ciclul
Krebs, acidul piruvic reactioneaza cu apa pentru a produce dioxid de carbon
(CO2) si zece atomi de hidrogen.
Acesti atomi de hidrogen sunt transportati pe o cariera transportoare speciala
de molecule, numite coenzimi, spre cristae, unde acestea sunt donate lantului
de transport al electronilor.
Acest lant de electroni separa electronul si protonul in fiecare din cei
zece atomi de hidrogen. Cei zece electroni separati sunt trimisi prin lantul
transportor si unii, eventual, se combina cu oxigenul (O2) si cu protonii pentru
a forma apa (H2O).
Energia este eliberata in timp ce electronii curg din coenzimi de-a lungul
lantului transportor de elctroni catre atomii de oxigen, si aceasta energie
este blocata de catre componentele lantului transportor. In timp ce electronii
curg de la un component la altul , componentele pompeaza protoni in mod
aleatoriu de la matrice la compartimentul extern. Protonii nu se pot intoarce
la matrice cu exceptia unuia cere este punte de legatura prin enzimea ATP, care
este localizata in membrana interioara.
Respiratia aeroba este un proces care continua, astfel ca mitocondria poate
produce sute si mii de molecule de ATP la fiecare minut in fiecare celula
tipica. ATP- ul este transportat in citoplasma celulei, unde este folosit
in fiecare reactie la care participa. In timp ce ATP- ul este folosit,
acesta este transformat in ADP, care este returnat de catre celula in
mitocondrion si este folosit pentru a produce mai mult ATP.
Originea Mitocondriei
Mitocondria are trasaturi semnificative care seamana cu cele ale procariotelor,
celule primitive carora le lipseste nucleul. ADN- ul mitocondrial este circular,
ca ADN- ul procariotelor, si ribozomii mitocondriali care sunt similari ribozomilor
procariotelor. Mitocondria se divide independent de celula prin intermediul
fisiunii binare, metoda a diviziunii celulei tipica procariotelor.
Procariotele ca trasaturile mitocondriei conduc multi savanti sa sustina ipoteza
endosimbiozei. Ipoteza afirma ca acum milioane de ani in urma, procariotele
traiau libere fiind capabile de respiratie aeroba erau inghitite de altele(mai
mari) dar nu si digerate, acest lucru nefiind posibil din cauza ca acestea erau
rezistente enzimelor. Cele doua celule au developat o relatie simbiotica sau
cooperativa in care nutrimentele erau inghitite pentru a sustine
respiratia aeroba, care furniza celulei gazda surplusuri de ATP.
Celulele inghitite au evoluat in mitocondria de astazi, care retin
ADN si ribozomi caracteristic stramosilor lor procariotici.
Cercetari Recente Asupra Mitocondriei
ADN- ul in mitocondrie este folosit pentru a da de urma unor boli genetice
, si pentru a da de urma organismelor antice care contin celule eucariote. La
multe specii de animale, mitocondria tinde sa urmeze o mostenire parinteasca.
Cand o celula se divide, mitocondria se replicheaza independent de nucleu.
Cele doua celule fiice formate dupa diviziunea celulei, fiecare primind jumatate
de mitocondrie cat timp citoplasma se divide. Cand un ou este fertilizat
de o sperma, sperma mitocondriei este lasata in afara oului. Zigotul fertilizat
mosteneste doar mitocondria materna. Aceasta mostenire materna creeaza un arbore
genealogic care nu este afectat de catre tipica amestecare a genelor care are
loc intre partea materna si cea paterna.
Cat timp ADN- ul din mitocondrie directioneaza sinteza enzimelor pentru
respiratia aeroba, aceasta deasemenea codifica pentru proteine, lucru important
in sistemul nervos, si cel circulator si pentru alte functii ale corpului.
Un numar de boli genetice, incluzand diabetul, boala inimii, sindromul
Alzheimer, Parkinson- ul, si Neuropatia Ereditara Optica a lui Leber, o conditie
a insuficientei optice (individul nu mai vede) partiala sau totala, sunt asociate
cu mutatii in ADN- ul mitocondrial. O specialitate medicala relativ noua
este Medicina Mitocondriala, care cauta sa inteleaga rolul mutatiilor
ADN- ului mitocondrial in bolile genetice.
O recenta comparatie a mostrelor de ADN uman si mitocondrial sugereaza ca oamenii
au derivat dintr-o femeie care a trait in Africa acum circa 140000 sau
290000 de ani in urma. Mostre genetice luate din etniile africane, asiatice,
australiene, europene si din cele din Noua Guinee releva un numar specific de
tipuri de ADN mitocondrial. Comparatia dintre aceste tipuri de ADN au dus savantii
sa construiasca un arbore genealogic care arata cand fiecare grup a evoluat
probabil din cel precedent. In acest arbore, ADN- ul mitocondrial african
ocupa cele mai intinse si vechi ramuri, dand viata celorlalte grupuri
etnice.
Probabil ca in acea vreme existau multe alte femei a asa numitei Eve mitocondriale,
dar liniile lor maternale mostenite au murit.
Acest lucru se intampla atunci cand o generatie dintr-o famile
nu poate avea o fiica.
Un alt folos al ADN- ului mitocondrial este in stiinta legala (judiciara).
Cu ajutorul acestuia (ADN mitocondrial) s-au identificat structura scheletilor
familiei Tarului Nicolae al II- lea.
ADN- ul mitocondrial al unei rude materne a tarului (inca in viata)
se potrivea exact cu ramasitele sotiei tarului, Alexandra, si celor trei copii.
Dar din cauza ca ADN- ul mitocondrial a fost mostenit doar pe linie materna,
ADN- ul mitocondrial al tarului nu s-a potrivit cu al copiilor si sotiei tarului.