Mitochondria: Părțile, funcțiile și bolile asociate

Mitochondria sunt organele mici (părți ale celulei care au o funcție specifică), care sunt responsabile pentru destrămarea nutrienților și pentru a crea molecule pline de energie sub formă de ATP (adenozin trifosfat, o moleculă specială), care este folosit ulterior de celule .

Din acest motiv, se spune că mitocondriile acționează ca sistemul digestiv celular, fiind capabile să compare cu sistemul electric care furnizează energie electrică unui centru comercial sau unui oraș, adică o sursă de energie.

Un sistem de generare a energiei electrice utilizează un combustibil pentru a "crea" energie electrică. Cu cât este mai mare orașul, cu atât mai multă energie va fi nevoie.

În mod similar, dacă celulele sunt mai active, acestea necesită o cantitate mai mare de mitocondrii.

Pentru a produce ATP, mitocondriile efectuează procesul numit respirație celulară. Mitocondriile iau moleculele de alimente sub formă de carbohidrați și le combină cu oxigen pentru a da rezultatul final al ATP. Ei folosesc proteinele numite enzime pentru a avea loc reacția chimică corectă.

Respirația celulară descompune substanțele primite în compuși mai simpli (dioxid de carbon și apă), iar aici se produce eliberarea energiei care asigură organismul.

Aceste organele numite mitocondriile plutesc liber în toate celulele eucariote, atât animale cât și plante.

Unele celule, cum ar fi eritrocitele (celulele roșii din sânge), nu conțin mitocondriile. Numarul acestora poate varia de la unu la 10.000, in functie de tipul celulei.

În cazul celulelor musculare, care necesită multă energie, ele sunt mai abundente. Pe de altă parte, neuronii nu au nevoie de energie atât de mare, de aceea au o cantitate mai mică de mitocondrii.

Mitochondria este capabilă să schimbe rapid forma (eliptică sau ovală), precum și să se deplaseze în interiorul celulei, dacă este necesar.

Chiar dacă celula nu obține suficientă energie, ea se poate reproduce, devenind mai mare și împărțită mai târziu, într-un proces numit fisiune binară.

Dimpotrivă, dacă celula are nevoie de o cantitate mai mică de energie, unele mitocondrii devin inactive sau mor.

Piese de schimb. Structura mitocondriilor

Mitocondriile sunt dinamice și fuzionează constant pentru a forma lanțuri și apoi separate. Acestea au în mod obișnuit o formă asemănătoare capsulă atunci când sunt văzute individual.

Cu ajutorul microscopului electronic, a fost posibilă definirea următoarelor părți ale mitocondriilor:

Membrană externă

Este complet permeabil la molecule mici. Cu o suprafață netedă, conține canale speciale care transportă molecule mai mari. De asemenea, servește drept protecție, iar forma sa variază de la rotund la alungit.

În el sunt porinii, proteine ​​speciale care îndeplinesc funcția de pori (de aici și numele) prin care alte molecule pot trece la rândul lor.

Membrană internă

Se mai numeste si "membrana intermitochondriala". Este mai puțin permeabilă decât cea externă, adică permite moleculelor mult mai mici să treacă în matrice.

În ea există falduri care se numesc "crestături". Multe dintre reacțiile chimice care apar în mitocondrii au loc în mod specific în membrana interioară.

Această membrană conține sistemul de transport al electronilor, prin care sunt transportate de la o componentă proteică la alta, formând un lanț.

Spațiul intermembranos

Este vorba despre spațiul care există între membranele exterioare și interioare. Se mai numește și "cavitate".

Se caracterizează prin faptul că are o concentrație ridicată de protoni, datorită prezenței sistemului de transport de electroni în membrana interioară.

Acest spațiu este de aproximativ 70 ångström, adică 7 x 10-9 metri (0.000000007 m).

crestele

Acestea sunt pliuri ale membranei interioare și ajută la creșterea suprafeței, astfel încât pot apărea mai multe reacții chimice, cum ar fi transportul de electroni și respirația celulară.

În absența acestor pliuri, membrana internă ar fi pur și simplu o suprafață sferică unde s-ar produce mai puține reacții chimice și, prin urmare, ar fi o structură mult mai puțin eficientă.

matrice

Este lichidul, similar cu un gel, care este conținut în mitocondrii. Conține un amestec de concentrații ridicate de enzime și în care are loc așa-numitul ciclu Krebs, în care nutrienții sunt metabolizați, transformându-i în produse secundare pe care mitocondriile le pot utiliza pentru a produce energie.

În matricea mitocondriilor se observă ribozomi proprii, care au rolul de a sintetiza proteinele.

O altă caracteristică a matricei este prezența ADN-ului mitocondrial, adică propriul material genetic. În plus, poate produce propriile acizi ribonucleici (ARN) și proteine. ADN-ul mitocondrial este necesar pentru sinteza multor proteine.

De asemenea, în matrice sunt structuri numite granule, care sunt încă obiectul studiului de către biologi de celule. Se crede că pot controla concentrațiile de ioni.

funcții

Mitochondria îndeplinește mai multe funcții. Unele sunt considerate principale, altele sunt secundare.

Producția de energie

Este cea mai importantă funcție a mitocondriilor. Deși se vorbește despre "producerea" sau "crearea" energiei, mulți autori preferă să folosească termenul "eliberați", deoarece ceea ce se întâmplă de fapt este o eliberare a energiei stocate grație reacțiilor chimice care au loc în mitocondrii.

Așa cum am menționat mai sus, energia eliberată este reprezentată de moleculele ATP.

Acest lucru se întâmplă printr-un proces de respirație celulară, denumit și respirație aerobă, deoarece depinde de prezența oxigenului. Acest proces are 3 etape care sunt:

1. Glicoliza sau separarea moleculelor de zahăr
2. Ciclul Krebs, un proces în care proteinele și grăsimile sunt asimilate în funcție de selecția dintre ceea ce este productiv sau nu pentru organism.
3. Transportul electronilor

Producția de căldură

Procesul de termogeneză sau de producere a căldurii este prezent în organismele vii, în special la mamifere. În funcție de modul în care începe producția de căldură, acesta este clasificat în:

• Termogeneza asociată cu exercițiul, adică datorită mișcării (de exemplu: tremurul).
• Termogeneza nu este asociată cu exercițiul (mișcarea) în care este inclusă termogeneza non-twitching.
• Termogeneza indusă de dietă.

În acest sens, termogeneza non-tremură apare în matricea mitocondriilor. Aceasta se datorează "scurgerii" protonilor care apare uneori în anumite condiții și când apare, rezultatul este eliberarea energiei protonului sub formă de căldură.

Terogeneza non-sete apare mai frecvent în acele organisme cu țesut adipos maro, cum ar fi ursii care trăiesc în climă rece, care hibernează în timpul cel mai rece.

Contribuția la procesul de apoptoză

Apoptoza nu este mai mult decât procesul de moarte celulară programată, care este benefic pentru organisme, deoarece permite controlul creșterii celulelor, distrugând pe cele care nu sunt necesare.

De exemplu, în timpul formării embrionului uman, diferențierea degetelor apare prin apoptoză, eliminând celulele care se află între degete, ceea ce conduce la separarea acestora.

În același mod, acest proces este de mare ajutor în formarea normală a organelor, distrugerea celulelor infectate cu virusuri sau celule canceroase.

Mitochondria contribuie la supraviețuirea celulelor corecte și la eliminarea celor care nu sunt necesare prin facilitarea apoptozei.

Stocarea de calciu

Mitochondria sunt "vase" importante în care sunt depozitate ioni de calciu și concentrația acestui mineral joacă un rol esențial în funcționarea celulară.

Aceste cantități trebuie controlate exact pentru a evita supraîncărcarea care poate afecta funcționarea celulelor.

Mitochondria acționează, de asemenea, ca regulatori ai cantităților de calciu și pentru a evita aceste supraîncărcări.

Contribuția la sinteza anumitor hormoni

Mitochondria este implicată în producerea de hormoni, cum ar fi estrogenul și testosteronul.

Boli asociate

După cum sa menționat anterior, funcția principală a mitocondriilor este de a elibera energia necesară pentru ca organismul să se mențină și să apară procesele de creștere.

Se poate întâmpla ca mitocondriile să nu elibereze suficientă energie, provocând astfel răni sau chiar moartea celulelor.

Când se întâmplă acest lucru în întreg organismul, fiecare dintre sistemele corpului începe să eșueze, motiv pentru care viața persoanei este pusă în pericol.

Printre organele și sistemele care pot fi afectate de o boală mitocondrială se numără:

• Pancreas (diabet)
• Ficat (boală hepatică)
• rinichi
• Muschii (Slăbiciune, durere)
• inimă
• Ochii (orbire, cataractă)
• Creierul (tremor, probleme cu motorul,
• Urechi (surditate)
• Sistemul endocrin
• Sistemul respirator

Acest lucru se datorează faptului că acestea necesită o cantitate mai mare de energie pentru a funcționa corespunzător.

Acest tip de condiție se datorează producției mici sau lipsite de proteine ​​care sunt generate în mitocondrii și care sunt, de asemenea, legate de metabolism.

Originea acestor modificări este un tip de mutație în ADN-ul prezent în mitocondrii. În ciuda contribuției reduse la genomul uman, ele au efecte destul de largi în fiecare dintre sistemele menționate mai sus.

Alte studii au asociat mai multe boli neurologice, cum ar fi Parkinsons, cu modificări ale genelor care au legătură cu funcția mitocondrială, deoarece țesuturile afectate de boală necesită contribuția energetică pe care o oferă mitocondriile.