Mitocondria - uzina energetica a materiei vii

[MeG@DaN]

MITOCONDRIA – Uzina Energetică a Materiei Vii

Mitocondria este o structură celulară situată in citoplasma celulelor eucariote (celule cu un nucleu).
Mitocondria este responsabilă cu transformarea nutrimentelor in energie ce permite moleculelor de Adenozin Trifosfat (ATP) să umple activităţile celulei. Această funcţie cunoscută şi ca respiraţia aerobă, este motivul pentru care mitocondria este numită uzina energetică a celulei. Mitocondria este un organit celular neobişniut care conţine acid dexosiribonucleic (ADN), găsit in general la nucleul celulei, şi ribozomi. Aceasta mai produce şi proteine care abundă in citoplasmă. In mitocondrie, ADN –ul dirijează ribozomii in aşa fel, pentru ca aceştia să producă proteine, care in mare majoritate funcţionează ca enzime, sau catalizatori biologici, in producţia de Adenozin Trifosfat (ATP). Numărul mitocondriilor intr-o celulă diferă in funţie de rolul celulei (funcţia acesteia). Celulele cu particularităţi in solicitarea de energie, de către organism, cum ar fi celulele muşchilor, au mai multe mitocondrii ca oricare altă celulă.

Structura Mitocondriei
Un mitocondrion (‘scheletul’ mitocondriei) este de obicei lung şi subţire, dar poate fi văzut la microscopul electronic, sub formă de fasole sau ovală. Mărimea acesteia este intre 0,5- 1 microni. Scheletul mitocondriei are o membrană dublă care formează un sac in interiorul altui sac. Membrana fină din exterior stochează numeroase proteine transportabile, care expediază materialele in interiorul şi in afara mitocondrionului. Regiunea dintre membranele externe şi interne, care este umplută cu lichid, este cunoscută sub numele de compartimentul extern. Membrana internă are numeroase indoituri (cute) care se numesc cristae. Acestea sunt părţile sintezei ATP- ului, şi structura lor pliată creşte aria unde sinteza ATP- ului are loc. Proteinele transportabile, moleculele numite lanţuri de electroni, şi enzimele care sintetizează ATP- ul se află de-a lungul moleculelor care se află in cristae.
Acestea (cristae) inchid o regiune umplută cu lichid cunoscută sub numele Matricea, care conţine un număr mare de enzime care sunt folosite in procesul de respiraţie aerobă.

Funcţia Mitocondriei
Funcţia de bază a mitocondriei este să creeze energie pentru activitatea celulară pe langă procesul de respiraţie aerobă. In acest proces, glucoza este sfăramată de către celulele din citoplasmă pentru a forma un acid piruvic, care este transportat in mitocondrion. Intr-o serie de reacţii, in care o parte este numită ciclul acidului citric sau ciclul Krebs, acidul piruvic reacţionează cu apa pentru a produce dioxid de carbon (CO2) şi zece atomi de hidrogen.
Aceşti atomi de hidrogen sunt transportaţi pe o carieră transportoare specială de molecule, numite coenzimi, spre cristae, unde acestea sunt donate lanţului de transport al electronilor.
Acest lanţ de electroni separă electronul şi protonul in fiecare din cei zece atomi de hidrogen. Cei zece electroni separaţi sunt trimişi prin lanţul transportor şi unii, eventual, se combină cu oxigenul (O2) şi cu protonii pentru a forma apă (H2O).
Energia este eliberată in timp ce electronii curg din coenzimi de-a lungul lanţului transportor de elctroni către atomii de oxigen, şi această energie este blocată de către componentele lanţului transportor. In timp ce electronii curg de la un component la altul , componentele pompează protoni in mod aleatoriu de la matrice la compartimentul extern. Protonii nu se pot intoarce la matrice cu excepţia unuia cere este punte de legătură prin enzimea ATP, care este localizată in membrana interioară.
Respiraţia aerobă este un proces care continuă, astfel că mitocondria poate produce sute şi mii de molecule de ATP la fiecare minut in fiecare celulă tipică. ATP- ul este transportat in citoplasma celulei, unde este folosit in fiecare reacţie la care participă. In timp ce ATP- ul este folosit, acesta este transformat in ADP, care este returnat de către celulă in mitocondrion şi este folosit pentru a produce mai mult ATP.

Originea Mitocondriei
Mitocondria are trăsături semnificative care seamănă cu cele ale procariotelor, celule primitive cărora le lipseşte nucleul. ADN- ul mitocondrial este circular, ca ADN- ul procariotelor, şi ribozomii mitocondriali care sunt similari ribozomilor procariotelor. Mitocondria se divide independent de celulă prin intermediul fisiunii binare, metodă a diviziunii celulei tipică procariotelor.
Procariotele ca trăsăturile mitocondriei conduc mulţi savanţi să susţină ipoteza endosimbiozei. Ipoteza afirmă că acum milioane de ani in urmă, procariotele trăiau libere fiind capabile de respiraţie aerobă erau inghiţite de altele(mai mari) dar nu şi digerate, acest lucru nefiind posibil din cauză că acestea erau rezistente enzimelor. Cele două celule au developat o relaţie simbiotică sau cooperativă in care nutrimentele erau inghiţite pentru a susţine respiraţia aerobă, care furniza celulei gazdă surplusuri de ATP.
Celulele inghiţite au evoluat in mitocondria de astăzi, care reţin ADN şi ribozomi caracteristic strămoşilor lor procariotici.


Cercetări Recente Asupra Mitocondriei
ADN- ul in mitocondrie este folosit pentru a da de urmă unor boli genetice , şi pentru a da de urmă organismelor antice care conţin celule eucariote. La multe specii de animale, mitocondria tinde să urmeze o moştenire părintească. Cand o celulă se divide, mitocondria se replichează independent de nucleu. Cele două celule fiice formate după diviziunea celulei, fiecare primind jumătate de mitocondrie cat timp citoplasma se divide. Cand un ou este fertilizat de o spermă, sperma mitocondriei este lăsată in afara oului. Zigotul fertilizat moşteneşte doar mitocondria maternă. Această moştenire maternă creează un arbore genealogic care nu este afectat de către tipica amestecare a genelor care are loc intre partea maternă şi cea paternă.
Cat timp ADN- ul din mitocondrie direcţionează sinteza enzimelor pentru respiraţia aerobă, aceasta deasemenea codifică pentru proteine, lucru important in sistemul nervos, şi cel circulator şi pentru alte funcţii ale corpului. Un număr de boli genetice, incluzand diabetul, boala inimii, sindromul Alzheimer, Parkinson- ul, şi Neuropatia Ereditară Optică a lui Leber, o condiţie a insuficienţei optice (individul nu mai vede) parţială sau totală, sunt asociate cu mutaţii in ADN- ul mitocondrial. O specialitate medicală relativ nouă este Medicina Mitocondrială, care caută să inţeleagă rolul mutaţiilor ADN- ului mitocondrial in bolile genetice.
O recentă comparaţie a mostrelor de ADN uman şi mitocondrial sugerează că oamenii au derivat dintr-o femeie care a trăit in Africa acum circa 140000 sau 290000 de ani in urmă. Mostre genetice luate din etniile africane, asiatice, australiene, europene şi din cele din Noua Guinee relevă un număr specific de tipuri de ADN mitocondrial. Comparaţia dintre aceste tipuri de ADN au dus savanţii să construiască un arbore genealogic care arată cand fiecare grup a evoluat probabil din cel precedent. In acest arbore, ADN- ul mitocondrial african ocupă cele mai intinse şi vechi ramuri, dand viaţă celorlalte grupuri etnice.
Probabil că in acea vreme existau multe alte femei a aşa numitei Eve mitocondriale, dar liniile lor maternale moştenite au murit.
Acest lucru se intamplă atunci cand o generaţie dintr-o famile nu poate avea o fiică.
Un alt folos al ADN- ului mitocondrial este in stiinţa legală (judiciară).
Cu ajutorul acestuia (ADN mitocondrial) s-au identificat structura scheleţilor familiei Ţarului Nicolae al II- lea.
ADN- ul mitocondrial al unei rude materne a ţarului (incă in viaţă) se potrivea exact cu rămăşiţele soţiei ţarului, Alexandra, şi celor trei copii.
Dar din cauză că ADN- ul mitocondrial a fost moştenit doar pe linie maternă, ADN- ul mitocondrial al ţarului nu s-a potrivit cu al copiilor şi soţiei ţarului.