Mitochondria: ฝ่าย, หน้าที่และโรคที่เกี่ยวข้อง

Mitochondria เป็น organelles ขนาดเล็ก (ส่วนหนึ่งของเซลล์ที่มีฟังก์ชั่นเฉพาะ) ที่รับผิดชอบในการทำลายสารอาหารและสร้างโมเลกุลที่เต็มไปด้วยพลังงานในรูปแบบของ ATP (adenosine triphosphate, โมเลกุลพิเศษ) ซึ่งใช้ในภายหลังโดยเซลล์ .

ด้วยเหตุนี้จึงมีการกล่าวกันว่าไมโตคอนเดรียทำหน้าที่เป็นระบบย่อยอาหารเซลลูลาร์สามารถเปรียบเทียบกับระบบไฟฟ้าที่ให้พลังงานไฟฟ้ากับศูนย์การค้าหรือเมืองนั่นคือแหล่งพลังงาน

ระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าใช้เชื้อเพลิงเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า ยิ่งเมืองใหญ่เท่าไหร่ก็ยิ่งต้องการพลังงานมากเท่านั้น

ในทำนองเดียวกันหากเซลล์มีการใช้งานมากขึ้นพวกเขาต้องการจำนวนไมโตคอนเดรียในปริมาณที่มากขึ้น

เพื่อผลิต ATP, ไมโทคอนเดรียดำเนินการกระบวนการที่เรียกว่าการหายใจของเซลล์ ไมโตคอนเดรียใช้โมเลกุลอาหารในรูปของคาร์โบไฮเดรตและรวมเข้ากับออกซิเจนเพื่อให้ผลลัพธ์สุดท้ายของเอทีพี พวกเขาใช้โปรตีนที่เรียกว่าเอนไซม์เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมีที่ถูกต้อง

การหายใจของเซลล์สลายตัวสารที่ได้รับในสารประกอบที่ง่ายกว่า (คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ) และนี่คือที่ปล่อยพลังงานที่ให้สิ่งมีชีวิตเกิดขึ้น

ออร์กาเนลเหล่านี้เรียกว่าไมโทคอนเดรียลอยได้อย่างอิสระในเซลล์ยูคาริโอตทั้งหมดทั้งสัตว์และพืช

เซลล์บางเซลล์เช่นเม็ดเลือดแดง (เซลล์เม็ดเลือดแดง) ไม่มีไมโตคอนเดรีย จำนวนของพวกเขาอาจแตกต่างกันจากหนึ่งถึง 10, 000 ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์

ในกรณีของเซลล์กล้ามเนื้อซึ่งต้องใช้พลังงานมากพวกมันจะมีมากขึ้น ในทางกลับกันเซลล์ประสาทไม่ต้องการพลังงานมากดังนั้นพวกมันจึงมีไมโตคอนเดรียในปริมาณที่น้อยกว่า

Mitochondria มีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงรูปร่างอย่างรวดเร็ว (รูปไข่หรือรูปไข่) เช่นเดียวกับการเคลื่อนย้ายภายในเซลล์หากจำเป็น

แม้ว่าเซลล์จะไม่ได้รับพลังงานเพียงพอมันสามารถทำซ้ำตัวเองได้โดยการกลายเป็นเซลล์ที่ใหญ่ขึ้นและแบ่งในภายหลังในกระบวนการที่เรียกว่าฟิชชันแบบไบนารี

ในทางกลับกันถ้าเซลล์ต้องการพลังงานในปริมาณที่น้อยลงไมโตคอนเดรียบางตัวจะไม่ทำงานหรือตายไป

อะไหล่ โครงสร้างของไมโตคอนเดรีย

Mitochondria เป็นพลวัตและหลอมรวมอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างโซ่แล้วแยก พวกเขามักจะมีรูปร่างคล้ายแคปซูลเมื่อดูเป็นรายบุคคล

ด้วยความช่วยเหลือของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมันเป็นไปได้ที่จะกำหนดส่วนต่าง ๆ ของไมโตคอนเดรียต่อไปนี้:

เยื่อหุ้มภายนอก

มันดูดซึมได้อย่างสมบูรณ์กับโมเลกุลขนาดเล็ก ด้วยพื้นผิวที่เรียบมันมีช่องพิเศษที่ส่งโมเลกุลขนาดใหญ่ มันยังทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันและรูปร่างของมันจะแตกต่างกันไปตามความยาว

ในนั้นคือ porins โปรตีนพิเศษที่ทำหน้าที่ของรูขุมขน (ดังนั้นชื่อ) ซึ่งโมเลกุลอื่นสามารถผ่านได้

เมมเบรนภายใน

เรียกอีกอย่างว่า "เมมเบรน intermitochondrial" มันสามารถซึมผ่านได้น้อยกว่าภายนอกซึ่งก็คือมันยอมให้โมเลกุลที่เล็กกว่าส่งผ่านเข้าไปในเมทริกซ์เท่านั้น

ในนั้นมีรอยพับที่เรียกว่า "ยอดเขา" ปฏิกิริยาทางเคมีหลายอย่างที่เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียเกิดขึ้นโดยเฉพาะในเยื่อหุ้มชั้นใน

เมมเบรนนี้มีระบบการขนส่งอิเล็กตรอนซึ่งพวกมันจะถูกขนส่งจากองค์ประกอบโปรตีนหนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งกลายเป็นสายโซ่

อวกาศ intermembranous

มันเกี่ยวกับพื้นที่ที่มีอยู่ระหว่างเยื่อหุ้มชั้นนอกและชั้นใน มันถูกเรียกว่า "โพรง"

มันเป็นลักษณะที่มีความเข้มข้นสูงของโปรตอนเนื่องจากการปรากฏตัวของระบบการขนส่งอิเล็กตรอนในเยื่อหุ้มชั้นใน

พื้นที่นี้มีประมาณ 70 ångströmนั่นคือ 7 x 10-9 เมตร (0.000000007 m)

สันเขา

พวกเขาเป็นเท่าของเยื่อหุ้มชั้นในและช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวเพื่อให้ปฏิกิริยาทางเคมีเช่นการขนส่งอิเล็กตรอนและการหายใจของเซลล์สามารถเกิดขึ้นได้

ในกรณีที่ไม่มีรอยพับเหล่านี้เยื่อหุ้มเซลล์ภายในจะเป็นพื้นผิวทรงกลมซึ่งปฏิกิริยาทางเคมีจะเกิดขึ้นน้อยลงดังนั้นจึงเป็นโครงสร้างที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่ามาก

มดลูก

มันเป็นของเหลวคล้ายกับเจลซึ่งบรรจุอยู่ในไมโตคอนเดรีย มันมีส่วนผสมของเอนไซม์ที่มีความเข้มข้นสูงและในนั้นมันก็เรียกว่า Krebs Cycle ซึ่งสารอาหารจะถูกเผาผลาญและเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์พลอยได้ซึ่งไมโตคอนเดรียสามารถใช้ผลิตพลังงานได้

ในเมทริกซ์ของไมโทคอนเดรียมีไรโบโซมเป็นของตัวเองซึ่งทำหน้าที่สังเคราะห์โปรตีน

คุณสมบัติอีกอย่างของเมทริกซ์คือการปรากฏตัวของไมโทคอนเดรียซึ่งก็คือวัสดุทางพันธุกรรมของมันเอง นอกจากนี้ยังสามารถผลิตกรด ribonucleic (RNA) และโปรตีนของตัวเอง Mitochondrial DNA เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนหลายชนิด

นอกจากนี้ในเมทริกซ์ยังมีโครงสร้างที่เรียกว่าแกรนูลซึ่งยังคงเป็นเรื่องของการศึกษาโดยนักชีววิทยาเซลล์ เชื่อว่าสามารถควบคุมความเข้มข้นของไอออนได้

ฟังก์ชั่น

Mitochondria เติมเต็มมากกว่าหนึ่งฟังก์ชัน บางคนถือว่าเป็นหลักและอื่น ๆ เป็นเรื่องรอง

การผลิตพลังงาน

มันเป็นหน้าที่ที่สำคัญที่สุดของไมโตคอนเดรีย แม้ว่าจะมีการพูดถึง "การผลิต" หรือ "การสร้าง" พลังงานผู้เขียนหลายคนชอบที่จะใช้คำว่า "ปลดปล่อย" เนื่องจากสิ่งที่เกิดขึ้นจริงคือการปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ขอบคุณปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรีย

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วพลังงานที่ปล่อยออกมาจะถูกแทนด้วยโมเลกุลของ ATP

สิ่งนี้เกิดขึ้นผ่านกระบวนการหายใจของเซลล์หรือที่เรียกว่าการหายใจแบบใช้ออกซิเจนเพราะมันขึ้นอยู่กับการมีออกซิเจน กระบวนการนี้มี 3 ขั้นตอนคือ:

1. Glycolysis หรือการแยกโมเลกุลของน้ำตาล
2. Krebs cycle เป็นกระบวนการที่โปรตีนและไขมันถูกหลอมรวมตามการเลือกระหว่างสิ่งที่มีประสิทธิผลหรือไม่สำหรับร่างกาย
3. การขนส่งอิเล็กตรอน

การผลิตความร้อน

กระบวนการสร้างความร้อนหรือการผลิตความร้อนนั้นมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ตามวิธีการที่การผลิตความร้อนเริ่มต้นมันแบ่งออกเป็น:

• เทอร์โมเจเนซิสที่เกี่ยวข้องกับการออกกำลังกายนั่นคือเนื่องจากการเคลื่อนไหว (ตัวอย่างเช่น: ตัวสั่น)
• เทอร์โมเจเนซิสไม่เกี่ยวข้องกับการออกกำลังกาย (การเคลื่อนไหว) ภายในซึ่งเทอร์โมเจเนซิสที่ไม่มีการกระตุก
• ความร้อนที่เกิดจากอาหาร

ในแง่นี้ thermogenesis ที่ไม่สั่นไหวเกิดขึ้นในเมทริกซ์ของไมโตคอนเดรีย มันเกิดจาก "การรั่วไหล" ของโปรตอนที่บางครั้งเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขบางประการและเมื่อมันเกิดขึ้นผลลัพธ์ก็คือการปล่อยพลังงานของโปรตอนในรูปของความร้อน

thermogenesis ที่ไม่กระหายน้ำเกิดขึ้นบ่อยครั้งในสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นด้วยเนื้อเยื่อไขมันสีน้ำตาลเช่นหมีที่อาศัยอยู่ในภูมิอากาศหนาวเย็นซึ่งจำศีลในช่วงเวลาที่หนาวที่สุด

มีส่วนร่วมในกระบวนการของการตายของเซลล์

apoptosis นั้นไม่ได้เป็นเพียงกระบวนการตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตเนื่องจากมันสามารถควบคุมการเจริญเติบโตของเซลล์ทำลายสิ่งที่ไม่จำเป็น

ตัวอย่างเช่นระหว่างการก่อตัวของตัวอ่อนมนุษย์ความแตกต่างของนิ้วมือเกิดขึ้นโดยการตายของเซลล์โดยการกำจัดเซลล์ที่อยู่ระหว่างนิ้วมือซึ่งส่งผลให้เกิดการแยกตัวของเซลล์

ในทำนองเดียวกันกระบวนการนี้ช่วยได้มากในการสร้างอวัยวะปกติการทำลายเซลล์ที่ติดเชื้อไวรัสหรือเซลล์มะเร็ง

Mitochondria ช่วยให้แน่ใจว่าเซลล์ที่เหมาะสมอยู่รอดและกำจัดเซลล์ที่ไม่จำเป็นโดยการทำให้ apoptosis อำนวยความสะดวก

ที่เก็บแคลเซียม

Mitochondria มีความสำคัญ "เรือ" ซึ่งเก็บแคลเซียมไอออนและความเข้มข้นของแร่ธาตุนี้มีบทบาทสำคัญในการทำงานของเซลล์

ปริมาณเหล่านี้จะต้องควบคุมอย่างแม่นยำเพื่อหลีกเลี่ยงการเกินพิกัดที่อาจส่งผลกระทบต่อการทำงานของเซลล์

ไมโตคอนเดรียยังทำหน้าที่ควบคุมปริมาณแคลเซียมและหลีกเลี่ยงการทำงานหนักเกินไป

มีส่วนช่วยในการสังเคราะห์ฮอร์โมนบางชนิด

Mitochondria เกี่ยวข้องกับการผลิตฮอร์โมนเช่น estrogen และ testosterone

โรคที่เกี่ยวข้อง

หน้าที่หลักของไมโตคอนเดรียคือการปลดปล่อยพลังงานที่จำเป็นสำหรับร่างกายเพื่อรักษาตัวเองและกระบวนการเจริญเติบโตเกิดขึ้น

มันสามารถเกิดขึ้นได้ว่าไมโตคอนเดรียไม่ปล่อยพลังงานมากพอทำให้เกิดการบาดเจ็บหรือแม้แต่เซลล์ตาย

เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตทั้งระบบแต่ละระบบของร่างกายจะเริ่มล้มเหลวเหตุผลที่ชีวิตของบุคคลนั้นตกอยู่ในความเสี่ยง

ในอวัยวะและระบบต่าง ๆ ที่ได้รับผลกระทบจากโรคยลคือ:

• ตับอ่อน (โรคเบาหวาน)
• ตับ (โรคตับ)
• ไต
• กล้ามเนื้อ (ความอ่อนแอความเจ็บปวด)
• หัวใจ
• ตา (ตาบอด, ต้อกระจก)
• สมอง (แรงสั่นสะเทือน, ปัญหามอเตอร์,
• หู (หูหนวก)
• ระบบต่อมไร้ท่อ
• ระบบทางเดินหายใจ

นี่เป็นเพราะพวกเขาต้องการพลังงานจำนวนมากเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง

เงื่อนไขประเภทนี้เกิดจากการผลิตโปรตีนเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยที่สร้างขึ้นในไมโตคอนเดรียและเกี่ยวข้องกับเมแทบอลิซึม

ต้นกำเนิดของการดัดแปลงเหล่านี้คือการกลายพันธุ์บางอย่างใน DNA ที่มีอยู่ในไมโตคอนเดรีย แม้จะมีการช่วยเหลือจีโนมในระดับต่ำ แต่ก็มีผลกระทบที่กว้างขวางในแต่ละระบบดังกล่าว

การศึกษาอื่น ๆ มีการเชื่อมโยงโรคทางระบบประสาทหลายอย่างเช่นพาร์กินสันกับการเปลี่ยนแปลงของยีนที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของยลเนื่องจากเนื้อเยื่อที่ได้รับผลกระทบจากโรคต้องมีการสนับสนุนพลังงานที่ mitochondria