- Mitocondriile sunt incluziuni minuscule în celule despre care se credea inițial că sunt moștenite de la bacterii. În majoritatea celulelor există până la câteva mii dintre ele, ceea ce reprezintă între 15 și 50 la sută din volumul celulei. Ele sunt sursa a peste 90% din energia corpului tău.
- Mitocondriile dumneavoastră au un impact uriaș asupra sănătății, în special asupra cancerului, astfel încât optimizarea metabolismului mitocondrial poate fi în centrul unui tratament eficient pentru cancer
Dimensiunea textului:
De la dr. Mercola
Mitocondriile: Este posibil să nu știți ce sunt, dar sunt vital pentru sănătatea ta. Rhonda Patrick, PhD, este un om de știință biomedical care a studiat interacțiunile dintre metabolismul mitocondrial, metabolismul anormal și cancer.
O parte a muncii ei implică identificarea biomarkerilor timpurii ai bolii. De exemplu, deteriorarea ADN-ului este un biomarker timpuriu al cancerului. Apoi încearcă să stabilească ce micronutrienți ajută la repararea acestei daune ADN-ului.
Ea a cercetat, de asemenea, funcția mitocondrială și metabolismul, ceea ce m-a interesat recent. Dacă, după ascultarea acestui interviu, doriți să aflați mai multe despre asta, vă recomand să începeți cu cartea Dr. Lee Know, Life - The Epic Story of Our Mitochondria.
Mitocondriile au un impact profund asupra sănătății, în special asupra cancerului, și încep să cred că optimizarea metabolismului mitocondrial poate fi în centrul unui tratament eficient al cancerului.
Importanța optimizării metabolismului mitocondrial
Mitocondriile sunt organele minuscule despre care se credea inițial că sunt moștenite de la bacterii. Aproape nu există în celulele roșii din sânge și în celulele pielii, dar în celulele germinale sunt 100.000, dar în majoritatea celulelor sunt de la una la 2.000 Ele sunt principala sursă de energie pentru corpul tău.
Pentru ca organele să funcționeze corect, au nevoie de energie, iar această energie este produsă de mitocondrii.
Deoarece funcția mitocondrială stă la baza a tot ceea ce se întâmplă în organism, optimizarea funcției mitocondriale și prevenirea disfuncției mitocondriale prin obținerea tuturor nutrienților și precursorii esențiali necesari mitocondriilor, este extrem de importantă pentru sănătate și prevenirea bolilor.
Astfel, una dintre caracteristicile universale ale celulelor canceroase este o afectare gravă a funcției mitocondriale, în care numărul mitocondriilor funcționale este redus radical.
Dr. Otto Warburg a fost un medic cu o diplomă în chimie și un prieten apropiat al lui Albert Einstein. Majoritatea experților îl recunosc pe Warburg drept cel mai mare biochimist al secolului al XX-lea.
În 1931, a primit Premiul Nobel pentru descoperirea că celulele canceroase folosesc glucoza ca sursă de producere de energie. Acesta a fost numit „efectul Warburg”, dar, din păcate, acest fenomen este încă ignorat de aproape toată lumea.
Sunt convins că o dietă ketogenă, care îmbunătățește radical sănătatea mitocondrială, poate ajuta majoritatea cancerelor, mai ales atunci când este combinată cu un captator de glucoză precum 3-bromopiruvat.
Cum produc mitocondriile energie
Pentru a produce energie, mitocondriile au nevoie de oxigen din aerul pe care îl respiri și de grăsimi și glucoză din alimentele pe care le consumi.
Aceste două procese - respirația și mâncatul - sunt cuplate unul cu celălalt într-un proces numit fosforilare oxidativă. Este folosit de mitocondrii pentru a produce energie sub formă de ATP.
Mitocondriile au o serie de lanțuri de transport de electroni prin care transferă electroni din forma redusă a alimentelor pe care le consumi pentru a se combina cu oxigenul din aerul pe care îl respiri pentru a forma apă.
Acest proces conduce protonii prin membrana mitocondrială, reîncărcând ATP (adenozin trifosfat) din ADP (adenozin difosfat). ATP transportă energie în tot corpul
Dar acest proces produce produse secundare, cum ar fi speciile reactive de oxigen (ROS), care deteriora celulele și ADN-ul mitocondrial, apoi transferându-le în ADN-ul nucleului.
Astfel, apare un compromis. Prin producerea de energie, organismul îmbătrânind datorită aspectelor distructive ale ROS care apar în proces. Rata cu care organismul îmbătrânește depinde în mare măsură de cât de bine funcționează mitocondriile și de cantitatea de daune care pot fi compensate prin optimizarea dietei.
Rolul mitocondriilor în cancer
Când apar celulele canceroase, speciile reactive de oxigen produse ca produs secundar al producției de ATP trimit un semnal care declanșează procesul de sinucidere celulară, cunoscut și sub numele de apoptoză.
Deoarece celulele canceroase se formează în fiecare zi, acesta este un lucru bun. Prin uciderea celulelor deteriorate, organismul scapă de ele și le înlocuiește cu altele sănătoase.
Celulele canceroase, totuși, sunt rezistente la acest protocol de sinucidere - au încorporate apărări împotriva lui, așa cum a explicat dr. Warburg și ulterior de Thomas Seyfried, care a cercetat profund cancerul ca boală metabolică.
După cum explică Patrick:
„Unul dintre mecanismele de acțiune ale medicamentelor pentru chimioterapie este formarea speciilor reactive de oxigen. Ele creează daune, iar acest lucru este suficient pentru a împinge celula canceroasă spre moarte.
Cred că motivul pentru aceasta este că o celulă canceroasă care nu își folosește mitocondriile, adică nu mai produce specii reactive de oxigen și dintr-o dată o forțezi să folosească mitocondriile și obții un val de specii reactive de oxigen (la urma urmei, asta fac mitocondriile) și - boom, moarte, pentru că celula canceroasă este deja pregătită pentru această moarte. E gata să moară.”
De ce este bine să nu mănânci seara?
Sunt un fan al postului intermitent de ceva timp din mai multe motive, longevitate și motive de sănătate, desigur, dar și pentru că pare să ofere beneficii puternice de prevenire și tratament a cancerului. Iar mecanismul pentru aceasta este legat de efectul pe care îl are postul asupra mitocondriilor.
După cum sa menționat, un efect secundar major al transferului de electroni în care se angajează mitocondriile este că unele se scurg din lanțul de transport de electroni și reacţionează cu oxigenul pentru a forma radicali liberi superoxid.
Anionul superoxid (rezultatul reducerii oxigenului cu un electron), este un precursor al majorității speciilor reactive de oxigen și un mediator al reacțiilor oxidative în lanț. Radicalii liberi de oxigen atacă lipidele din membranele celulare, receptorii proteici, enzimele și ADN-ul, care pot ucide mitocondriile prematur.
Unele radicalii liberi, de fapt, sunt chiar benefici, necesari organismului pentru reglarea functiilor celulare, dar apar probleme cu formarea excesiva a radicalilor liberi. Din păcate, acesta este motivul pentru care majoritatea populației dezvoltă cele mai multe boli, în special cancer. Există două moduri de a rezolva această problemă:
- Creșteți antioxidanții
- Reducerea producției de radicali liberi mitocondriali
În opinia mea, una dintre cele mai eficiente strategii pentru reducerea radicalilor liberi mitocondriali este limitarea cantității de combustibil pe care o puneți în organism. Acest lucru nu este deloc controversat, deoarece restricția calorică a demonstrat în mod constant multe beneficii terapeutice. Acesta este unul dintre motivele pentru care postul intermitent este eficient deoarece limitează perioada de timp în care se consumă alimente, ceea ce reduce automat cantitatea de calorii consumată.
Acest lucru este eficient mai ales dacă nu mănânci cu câteva ore înainte de culcare, deoarece aceasta este starea ta metabolică cea mai scăzută.
Toate acestea pot părea excesiv de complicate pentru neexperți, dar un lucru trebuie înțeles: deoarece organismul folosește cele mai puține calorii în timpul somnului, ar trebui să evitați să mâncați înainte de culcare, deoarece excesul de combustibil în acest moment va duce la formarea unor cantități în exces de radicalii liberi, care distrug țesuturile accelerează îmbătrânirea și contribuie la apariția bolilor cronice.
Cum altfel ajută postul să funcţioneze mitocondriale sănătoase?
Patrick observă, de asemenea, că o parte a mecanismului din spatele eficienței postului este că organismul este forțat să obțină energie din lipide și grăsimi, ceea ce înseamnă că celulele sunt forțate să-și folosească mitocondriile.
Mitocondriile sunt singurul mecanism prin care organismul poate crea energie din grăsime. Astfel, postul ajută la activarea mitocondriilor.
Ea crede, de asemenea, că joacă un rol enorm în mecanismul prin care postul intermitent și dieta ketogenă ucid celulele canceroase și explică de ce unele medicamente care activează mitocondriile pot ucide celulele canceroase. Din nou, acest lucru se datorează faptului că se formează un val de specii reactive de oxigen, a căror daune determină rezultatul problemei, provocând moartea celulelor canceroase.
Nutriția mitocondriilor
Din punct de vedere nutrițional, Patrick subliniază următorii nutrienți și cofactori importanți necesari pentru buna funcționare a enzimelor mitocondriale:
- Coenzima Q10 sau ubichinol (formă redusă)
- L-carnitina, care transportă acizii grași în mitocondrii
- D-riboza, care este materia primă pentru moleculele de ATP
- Magneziu
- Toate vitaminele B, inclusiv riboflavina, tiamina și B6
- Acid alfa lipoic (ALA)
După cum notează Patrick:
„Prefer să obțin cât mai mulți micronutrienți posibil din alimente integrale dintr-o varietate de motive. În primul rând, formează un complex cu fibre, care facilitează absorbția acestora.
În plus, în acest caz se asigură raportul corect al acestora. Nu le vei putea obține din abundență. Raportul este exact ceea ce ai nevoie. Există și alte componente care sunt probabil încă să fie determinate.
Trebuie să fiți foarte vigilenți pentru a vă asigura că mâncați o gamă largă de [alimente] și obțineți micronutrienții potriviți. Cred că luarea unui supliment de complex de vitamine B este utilă din acest motiv.
Din acest motiv le accept. Un alt motiv este că, pe măsură ce îmbătrânim, nu mai absorbim vitaminele B la fel de ușor, în principal din cauza rigidității crescânde a membranelor celulare. Acest lucru modifică modul în care vitaminele B sunt transportate în celulă. Sunt solubile în apă, deci nu sunt depozitate în grăsimi. Este imposibil să fii otrăvit de ei. În cazuri extreme, vei urina puțin mai mult. Dar sunt sigur că sunt foarte utile”.
Exercițiile fizice pot ajuta la menținerea mitocondriilor tinere
Exercițiile fizice promovează, de asemenea, sănătatea mitocondrială, deoarece vă face mitocondriile să funcționeze. După cum am menționat mai devreme, unul dintre efectele secundare ale creșterii activității mitocondriale este crearea de specii reactive de oxigen, care acționează ca molecule de semnalizare.
Una dintre funcțiile pe care le semnalează este formarea mai multor mitocondrii. Deci, atunci când faceți exerciții fizice, organismul răspunde creând mai multe mitocondrii pentru a satisface cerințele crescute de energie.
Îmbătrânirea este inevitabilă. Dar vârsta ta biologică poate fi foarte diferită de vârsta ta cronologică, iar mitocondriile au multe în comun cu îmbătrânirea biologică. Patrick citează cercetări recente care arată cum oamenii pot îmbătrâni biologic Foarteîn ritmuri diferite.
Cercetătorii au măsurat mai mult de o duzină de biomarkeri diferiți, cum ar fi lungimea telomerilor, deteriorarea ADN-ului, colesterolul LDL, metabolismul glucozei și sensibilitatea la insulină, în trei momente din viața oamenilor: vârstele de 22, 32 și 38 de ani.
„Am descoperit că cineva în vârstă de 38 de ani poate arăta biologic cu 10 ani mai tânăr sau mai în vârstă, pe baza markerilor biologici. În ciuda aceleiași vârste, îmbătrânirea biologică are loc în rate complet diferite.
Interesant este că atunci când acești oameni au fost fotografiați, iar fotografiile lor au fost arătate trecătorilor și li s-a cerut să ghicească vârsta cronologică a oamenilor reprezentați, oamenii au ghicit vârsta biologică, nu vârsta cronologică.”
Deci, indiferent de vârsta ta reală, câți ani arăți corespunde biomarkerilor tăi biologici, care sunt în mare măsură determinați de sănătatea ta mitocondrială. Așa că, deși îmbătrânirea nu poate fi evitată, aveți foarte mult control asupra modului în care îmbătrânești și asta înseamnă multă putere. Și unul dintre factorii cheie este menținerea mitocondriilor în stare bună de funcționare.
Potrivit lui Patrick, „tinerețea” nu înseamnă atât vârsta cronologică, ci cât de vechi te simți și cât de bine funcționează corpul tău:
„Vreau să știu cum să-mi optimizez performanța mentală și performanța atletică. Vreau să-mi prelungesc tinerețea. Vreau să trăiesc până la 90 de ani. Și când o fac, vreau să fac surf în San Diego, așa cum am făcut-o la 20 de ani, mi-aș dori să nu dispar la fel de repede ca unii. Îmi place să amân acest declin și să-mi prelungesc tinerețea cât mai mult posibil, astfel încât să mă pot bucura cât mai mult de viață.”
Membrana exterioara
Membrana interioara
Matrice m-na, matrice, cristas. are contururi netede și nu formează adâncituri sau pliuri. Reprezintă aproximativ 7% din suprafața tuturor membranelor celulare. Grosimea sa este de aproximativ 7 nm, nu este conectat la alte membrane ale citoplasmei și este închis pe sine, astfel încât este un sac membranar. Separă membrana exterioară de cea interioară spațiu intermembranar aproximativ 10-20 nm lățime. Membrana interioară (aproximativ 7 nm grosime) limitează conținutul intern real al mitocondriei,
matricea sau mitoplasma acesteia. O trăsătură caracteristică a membranei interioare a mitocondriilor este capacitatea lor de a forma numeroase invaginări în mitocondrii. Astfel de invaginări iau cel mai adesea forma unor creste plate, sau crestae. Distanța dintre membranele din cresta este de aproximativ 10-20 nm. Adesea, cristae se pot ramifica sau forma procese asemănătoare degetelor, se pot îndoi și nu au o orientare clară. La cele mai simple alge, unicelulare, și la unele celule ale plantelor și animalelor superioare, excrescentele membranei interne au formă de tuburi (creste tubulare).
Matricea mitocondrială are o structură omogenă cu granulație fină, adunate într-o bilă (aproximativ 2-3 nm) și uneori sunt detectate granule de aproximativ 15-20 nm; Acum a devenit cunoscut faptul că filamentele matricei mitocondriale sunt molecule de ADN din nucleoidul mitocondrial, iar granulele mici sunt ribozomi mitocondriali.
Funcțiile mitocondriilor
1. Sinteza ATP are loc în mitocondrii (vezi Fosforilarea oxidativă)
PH-ul spațiului intermembranar ~4, pH-ul matricei ~8 | conținut de proteine în m: 67% - matrice, 21% - m-on exterior, 6% - m-on interior și 6% - în masă interstițială
Handrioma– sistemul mitocondrial unificat
m-na externă: porinele-porii permit trecerea de până la 5 kD | m-na intern: cardiolipin - face m-n impermeabil la ioni |
producție intermitentă: grupuri de enzime fosforilează nucleotidele și zaharurile nucleotidelor
intern m-na:
matrice: enzime metabolice - oxidarea lipidelor, oxidarea carbohidraților, ciclul acidului tricarboxilic, ciclul Krebs
Originea din bacterii: ameba Pelomyxa palustris nu conține m din eucariote, trăiește în simbioză cu bacteriile aerobe | propriul ADN | procese asemănătoare bacteriilor
ADN mitocondrial
Diviziunea miocondrială
replicat
in interfaza | replicarea nu este asociată cu faza S | în timpul ciclului CL, mitocii se împart o dată în două, formând o constricție, constricția mai întâi pe partea interioară | ~16,5 kb | circulară, codifică 2 ARNr, 22 ARNt și 13 proteine |
transportul proteinelor: peptida semnal | buclă amfifilă | receptor de recunoaștere mitocondrială |
Fosforilarea oxidativă
Lanț de transport de electroni
ATP sintetaza
în celula hepatică, m trăiesc ~20 de zile, diviziunea mitocondriilor prin formarea unei constricții
16569 bp = 13 proteine, 22 tARN, 2 pARN | membrană exterioară netedă (porine - permeabilitatea proteinelor până la 10 kDa) membrană internă pliată (cristae) matrice (75% proteine: proteine transportoare, proteine, componente ale lanțului respirator și ATP sintaza, cardiolipină) matrice (imbogățită cu substanțe de citrat ciclu) producţie intermitentă 
Mitocondriile
Mitocondriile sunt structuri în formă de baston sau ovale (greacă. mitos- fir, chondros- granule). Se găsesc în toate celulele animale (cu excepția globulelor roșii mature): în plantele superioare, alge și protozoare. Ele sunt absente numai în bacteriile procariote.
Aceste organite au fost descoperite și descrise pentru prima dată la sfârșitul secolului trecut de Altman. Ceva mai târziu, aceste structuri au fost numite mitocondrii. În 1948, Hogeboom a subliniat importanța mitocondriilor ca centru al respirației celulare, iar în 1949, Kennedy și Lehninger au stabilit că în mitocondrii are loc un ciclu de fosforilare oxidativă. Astfel, s-a dovedit că mitocondriile servesc ca loc de generare a energiei.
Mitocondriile sunt vizibile într-un microscop cu lumină convențională folosind metode speciale de colorare. Într-un microscop cu contrast de fază și într-un „câmp întunecat” pot fi observate în celulele vii.
Structură, dimensiuni, formă mitocondriile sunt foarte variabile. Aceasta depinde în primul rând de starea funcțională a celulelor. De exemplu, s-a stabilit că în neuronii motori ai muștelor care zboară continuu timp de 2 ore, apar un număr imens de mitocondrii sferice, în timp ce la muștele cu aripi lipite numărul mitocondriilor este mult mai mic și sunt în formă de baston (L. B. Levinson). În formă, pot fi sub formă de fir, în formă de tijă, rotunjite și în formă de gantere, chiar și în cadrul aceleiași celule.
Mitocondriile sunt localizate în celulă, de regulă, fie în acele zone în care se consumă energie, fie în apropierea acumulărilor de substrat (de exemplu, picături de lipide), dacă există.
O orientare strictă a mitocondriilor se găsește de-a lungul flagelilor spermatozoizilor, în țesutul muscular striat, unde sunt localizate de-a lungul miofibrilelor, în epiteliul tubilor renali sunt localizate în invaginările membranei bazale etc.
Numărul de mitocondrii din celule are caracteristici de organ, de exemplu, celulele hepatice ale șobolanilor conțin de la 100 la 2500 de mitocondrii, iar celulele canalelor colectoare ale rinichilor - 300, în spermatozoizii diferitelor specii de animale de la 20 la 72, în ameba gigantică Haos haos numărul lor ajunge la 500.000 Dimensiunile mitocondriilor variază de la 1 la 10 microni.
Structura ultramicroscopică a mitocondriilor este aceeași, indiferent de forma și dimensiunea acestora. Sunt acoperite cu două membrane lipoproteice: exterioară și interioară. Între ele există un spațiu intermembranar.
Se numesc invaginări ale membranei interioare care ies în corpul mitocondriilor Christami. Dispunerea cristelor în mitocondrii poate fi transversală sau longitudinală. Forma cristei poate fi simplă sau ramificată. Uneori formează o rețea complexă. În unele celule, de exemplu, în celulele zonei glomeruloase a glandei suprarenale, cristele arată ca niște tuburi. Numărul de criste este direct proporțional cu intensitatea proceselor oxidative care au loc în mitocondrii. De exemplu, în mitocondriile cardiomiocitelor există de câteva ori mai multe decât în mitocondriile hepatocitelor. Spațiul închis de membrana interioară constituie camera interioară a mitocondriilor. În ea, între crestae, există o matrice mitocondrială - o substanță relativ densă în electroni.
Proteinele membranei interioare sunt sintetizate de mitoribozomi, iar proteinele membranei exterioare sunt sintetizate de citobozomi.
„Membrana exterioară a mitocondriilor este asemănătoare în multe privințe cu membranele ER. Există puține dintre ele în spațiul membranar. enzimele ciclului Krebs și oxidarea acizilor grași sunt concentrate în matricea mitocondrială În interiorul lanțului de transport de electroni, enzimele de fosforilare (formarea ATP din ADP) și numeroase sisteme de transport sunt localizate în membrană.
Pe lângă proteine și lipide, compoziția membranelor mitocondriale include ARN și ADN, acesta din urmă are specificitate genetică și diferă prin proprietățile fizico-chimice de ADN-ul nuclear.
Studiile microscopice electronice au arătat că suprafața membranei exterioare este acoperită cu particule elementare sferice mici. Membrana interioară și cristae conțin particule elementare similare pe „picioare”, așa-numitele corpuri de ciuperci. Ele constau din trei părți: un cap sferic (diametru 90-100 A°), un picior cilindric, de 5 nm lungime și 3-4 nm lățime și o bază care măsoară 4 pe 11 nm. Capetele corpului de ciuperci sunt asociate cu fosforilarea, apoi se găsește că capetele conțin o enzimă cu activitate ATP-id.
În spațiul intermembranar există o substanță cu o densitate electronică mai mică decât matricea. Acesta asigură comunicarea între membrane și furnizează catalizatori auxiliari de coenzimă pentru enzimele situate în ambele membrane.
Acum se știe că membrana exterioară a mitocondriilor este foarte permeabilă la substanțele cu greutate moleculară mică, în special compușii proteici. Membrana interioară a mitocondriilor este selectiv permeabilă. Este practic impermeabil la anioni (Cl -1, Br -1, SO 4 -2, HCO 3 -1, cationii Sn +2, Mg +2, un număr de zaharuri și majoritatea aminoacizilor, în timp ce Ca 2+, Mn 2 +, fosfatul, acizii policarboxilici pătrund cu ușurință prin acesta Există dovezi ale prezenței mai multor purtători specifici anumitor grupe de anioni și cationi penetranți sau potenţialul electric generat pe membrană ca urmare a muncii lanţului respirator poate fi eliberat chiar şi ATP-ul sintetizat în mitocondrii.
Matricea mitocondrială este reprezentată de o substanță cu granulație fină densă de electroni. Conține mitoribozomi, structuri fibrilare formate din molecule de ADN și granule cu un diametru mai mare de 200A ◦ formate din săruri: Ca 3 (PO 4), Ba 3 (PO 4) 2, Mg 3 (PO 4). Se crede că granulele servesc ca un rezervor de ioni de Ca +2 și Mg +2. Numărul lor crește odată cu modificările permeabilității membranelor mitocondriale.
Prezența ADN-ului în mitocondrii asigură participarea mitocondriilor la sinteza ARN și a proteinelor specifice și indică, de asemenea, existența moștenirii citoplasmatice. Fiecare mitocondrie conține, în funcție de mărimea sa, una sau mai multe molecule de ADN (de la 2 la 10). Greutatea moleculară a ADN-ului mitocondrial este de aproximativ (30-40) * 10 6 în protozoare, drojdie și ciuperci. La animalele superioare există aproximativ (9–10) * 10 6.
Lungimea sa în drojdie este de aproximativ 5 microni, în plante - 30 microni. Cantitatea de informații genetice conținute în ADN-ul mitocondrial este mică: este formată din 15-75 mii de perechi de baze, care pot codifica în medie 25-125 de lanțuri proteice cu o greutate moleculară de aproximativ 40.000.
ADN-ul mitocondrial diferă de ADN-ul nuclear printr-o serie de caracteristici: are o rată de sinteză mai mare (de 5-7 ori), este mai rezistent la acțiunea ADNazei, este o moleculă dublu circulară, conține mai multă guanină și citozină, este denaturat la o temperatură mai mare și este mai ușor de restaurat. Cu toate acestea, nu toate proteinele mitocondriale sunt sintetizate de sistemul mitocondrial. Astfel, sinteza citocromului C și a altor enzime este asigurată de informațiile conținute în nucleu. Vitaminele A, B2, B12, K, E, precum și glicogenul sunt localizate în matricea mitocondrială.
Funcția mitocondrială constă în formarea energiei necesare vieţii celulelor. Diferiți compuși pot servi ca sursă de energie în celulă: proteine, grăsimi, carbohidrați. Cu toate acestea, singurul substrat care este imediat inclus în procesele energetice este glucoza.
Procesele biologice, în urma cărora se generează energie în mitocondrii, pot fi împărțite în 3 grupe: Grupa I - reacții oxidative, cuprinzând două faze: anaerobe (glicoliză) și aerobe. Grupa II - defosforilare, defalcare ATP și eliberare de energie. Grupa III - fosforilarea asociată cu procesul de oxidare.
Procesul de oxidare a glucozei are loc inițial fără participarea oxigenului (anaerob sau glicolitic) la acidul piruvic sau lactic.
Cu toate acestea, doar o cantitate mică de energie este eliberată. Ulterior, acești acizi sunt implicați în procesele de oxidare care au loc cu participarea oxigenului, adică sunt aerobi. Ca urmare a procesului de oxidare a acidului piruvic și lactic, numit ciclu Krebs, se formează dioxid de carbon, apă și o cantitate mare de energie.
Energia rezultată nu este eliberată sub formă de căldură, ceea ce ar duce la supraîncălzirea celulelor și moartea întregului organism, ci este acumulată într-o formă convenabilă pentru depozitare și transport sub formă de acid adenozin trifosforic (ATP). Sinteza ATP are loc din ADP și acid fosforic și, prin urmare, este numită fosforilare.
În celulele sănătoase, fosforilarea este cuplată cu oxidarea. În boli, conjugarea se poate decupla, astfel încât substratul este oxidat, dar fosforilarea nu are loc, iar oxidarea se transformă în căldură, iar conținutul de ATP din celule scade. Ca urmare, temperatura crește și activitatea funcțională a celulelor scade.
Deci, funcția principală a mitocondriilor este de a produce aproape toată energia celulei și are loc sinteza componentelor necesare activității organelelor în sine, enzimele „ansamblului respirator”, fosfolipidele și proteinele.
Un alt aspect al activității mitocondriilor este participarea lor la sinteze specifice, de exemplu, la sinteza hormonilor steroizi și a lipidelor individuale. În ovocitele diferitelor animale se formează acumulări de gălbenuș în mitocondrii și își pierd sistemul de bază. Mitocondriile uzate pot acumula, de asemenea, produse de excreție.
În unele cazuri (ficat, rinichi), mitocondriile sunt capabile să acumuleze substanțe nocive și otrăvuri care intră în celulă, izolându-le de citoplasma principală și blocând parțial efectele nocive ale acestor substanțe. Astfel, mitocondriile sunt capabile să preia funcțiile altor organite celulare atunci când acest lucru este necesar pentru a asigura pe deplin un anumit proces în condiții normale sau în condiții extreme.
Biogeneza mitocondriilor. Mitocondriile sunt structuri regenerabile cu un ciclu de viață destul de scurt (în celulele hepatice de șobolan, de exemplu, timpul de înjumătățire al mitocondriilor acoperă aproximativ 10 zile). Mitocondriile se formează ca urmare a creșterii și diviziunii mitocondriilor anterioare. Diviziunea lor poate avea loc în trei moduri: constricție, înmugurire de secțiuni mici și apariția mitocondriilor fiice în interiorul mamei. Divizarea (reproducția) mitocondriilor este precedată de reproducerea propriului sistem genetic - ADN mitocondrial.
Deci, conform opiniilor majorității cercetătorilor, formarea mitocondriilor are loc în principal prin auto-reproducere de novo.
Celulele oricărui organism viu au organele speciale care se mișcă, funcționează, fuzionează unele cu altele și se reproduc. Se numesc mitocondrii sau condriosomi. Structuri similare se găsesc atât în celulele organismelor simple, cât și în celulele plantelor și animalelor. Multă vreme au fost studiate și funcțiile mitocondriilor pentru că prezentau un interes deosebit.
Într-adevăr, la nivel celular, mitocondriile îndeplinesc o funcție specifică și foarte importantă - produc energie sub formă de adenozin trifosfat. Este o nucleotidă cheie în metabolismul organismelor și în transformarea sa în energie. ATP acționează ca o sursă universală de energie necesară pentru apariția oricăror procese biochimice în organism. Acestea sunt principalele funcții ale mitocondriilor - mentine activitatea vitala la nivel celular datorita formarii de ATP.
Procesele care au loc în celule au fost de multă vreme de interes deosebit pentru oamenii de știință, deoarece ajută la o mai bună înțelegere a structurii și capacităților organismului. Procesul de învățare durează întotdeauna mult timp. Așa că Karl Lohmann a descoperit trifosfatul de adenozină în 1929, iar Fritz Lipmann în 1941 și-a dat seama că acesta este principalul furnizor de energie pentru celule.
Structura mitocondriilor
Aspectul este la fel de interesant ca și funcția mitocondriilor. Dimensiunile și formele acestor organite nu sunt constante și pot varia în funcție de specia de ființe vii. Dacă descriem valorile medii, atunci mitocondria granulară și filamentoasă, formată din două membrane, are dimensiuni de ordinul a 0,5 micromilimetri în grosime, iar lungimea poate ajunge la 60 micromilimetri.
După cum am menționat mai sus, oamenii de știință au încercat de mult să înțeleagă problema structurii și funcțiilor mitocondriilor. Principalele dificultăți au fost legate de dezvoltarea insuficientă a echipamentelor, deoarece este aproape imposibil să studiezi microlume în alte moduri.
Există mai multe mitocondrii decât celule vegetale, deoarece conversia energiei este mai importantă pentru animale din punct de vedere evolutiv. Cu toate acestea, este destul de dificil de explicat astfel de procese, dar în celulele vegetale, funcții similare sunt îndeplinite în principal de cloroplaste.
În celule, mitocondriile pot fi localizate într-o varietate de locuri unde este nevoie de ATP. Putem spune că mitocondriile au o structură destul de universală, deci pot apărea în locuri diferite.
Funcțiile mitocondriilor
Funcția principală a mitocondriilor - sinteza moleculelor de ATP. Acesta este un fel de stație energetică a celulei, care, datorită oxidării diferitelor lucruri, eliberează energie din cauza defalcării lor.
Principala sursă de energie, de ex. compusul folosit pentru descompunere este Acesta, la rândul său, este obținut de organism din proteine, carbohidrați și grăsimi. Există două moduri de a produce energie, iar mitocondriile le folosesc pe ambele. Prima dintre ele este asociată cu oxidarea piruvatului din matrice. Al doilea este deja asociat cu cresta organelelor și completează direct procesul de formare a energiei.
În general, acest mecanism este destul de complex și are loc în mai multe etape. Ele se aliniază lung, al căror singur scop este de a furniza energie altor procese celulare. Menținerea organismului la nivel celular vă permite să-i păstrați funcțiile vitale în ansamblu. De aceea, oamenii de știință au încercat de multă vreme să dezvăluie exact cum au loc aceste procese. De-a lungul timpului, multe probleme au fost rezolvate, în special studiul ADN-ului și a structurii celulelor mici rămase din microlume. Fără aceasta, cu greu ar fi posibil să ne imaginăm dezvoltarea acestei științe în ansamblu, precum și studiul corpului uman și al animalelor foarte dezvoltate.
Structurile speciale – mitocondriile – joacă un rol important în viața fiecărei celule. Structura mitocondriilor permite organelelor să funcționeze într-un mod semi-autonom.
Caracteristici generale
Mitocondriile au fost descoperite în 1850. Cu toate acestea, a devenit posibil să se înțeleagă structura și scopul funcțional al mitocondriilor abia în 1948.
Datorită dimensiunilor lor destul de mari, organelele sunt clar vizibile la microscopul cu lumină. Lungimea maximă este de 10 microni, diametrul nu depășește 1 micron.
Mitocondriile sunt prezente în toate celulele eucariote. Acestea sunt organite cu membrană dublă, de obicei în formă de fasole. Mitocondriile se găsesc și în forme sferice, filamentoase și spiralate.
Numărul de mitocondrii poate varia semnificativ. De exemplu, există aproximativ o mie de ele în celulele hepatice și 300 de mii în ovocite. Celulele vegetale conțin mai puține mitocondrii decât celulele animale.
TOP 4 articolecare citesc împreună cu asta
Orez. 1. Localizarea mitocondriilor în celulă.
Mitocondriile sunt din plastic. Ele își schimbă forma și se deplasează în centrele active ale celulei. De obicei, există mai multe mitocondrii în acele celule și părți ale citoplasmei unde nevoia de ATP este mai mare.
Structura
Fiecare mitocondrie este separată de citoplasmă prin două membrane. Membrana exterioară este netedă. Structura membranei interioare este mai complexă. Formează numeroase pliuri - crestae, care măresc suprafața funcțională. Între cele două membrane există un spațiu de 10-20 nm umplut cu enzime. În interiorul organelor există o matrice - o substanță asemănătoare gelului.
Orez. 2. Structura internă a mitocondriilor.
Tabelul „Structura și funcțiile mitocondriilor” descrie în detaliu componentele organelelor.
|
Compus |
Descriere |
Funcții |
|
Membrana exterioara |
Constă din lipide. Conține o cantitate mare de proteină porină, care formează tubuli hidrofili. Întreaga membrană exterioară este pătrunsă cu pori prin care moleculele de substanțe pătrund în mitocondrii. Contine si enzime implicate in sinteza lipidelor |
Protejează organele, favorizează transportul substanțelor |
|
Sunt situate perpendicular pe axa mitocondrială. Ele pot arăta ca niște plăci sau tuburi. Numărul de crestae variază în funcție de tipul de celulă. Există de trei ori mai multe dintre ele în celulele inimii decât în celulele hepatice. Conține fosfolipide și proteine de trei tipuri: Catalizare - participa la procesele oxidative; Enzimatic - participă la formarea ATP; Transport - transportul moleculelor din matrice în afară și înapoi |
Realizează a doua etapă a respirației folosind lanțul respirator. Are loc oxidarea hidrogenului, producând 36 de molecule de ATP și apă |
|
|
Constă dintr-un amestec de enzime, acizi grași, proteine, ARN, ribozomi mitocondriali. Aici se află propriul ADN al mitocondriilor. |
Efectuează prima etapă a respirației - ciclul Krebs, în urma căruia se formează 2 molecule de ATP |
Funcția principală a mitocondriilor este generarea de energie celulară sub formă de molecule de ATP datorită reacției de fosforilare oxidativă - respirație celulară.
Pe lângă mitocondrii, celulele vegetale conțin organele semi-autonome suplimentare - plastide.
În funcție de scopul funcțional, se disting trei tipuri de plastide:
- cromoplaste - acumuleaza si depoziteaza pigmenti (caroteni) de diferite nuante care dau culoare florilor plantelor;
- leucoplaste - depoziteaza substantele nutritive, precum amidonul, sub forma de boabe si granule;
- cloroplaste - cele mai importante organele care conțin pigmentul verde (clorofila), care dă culoarea plantelor, și realizează fotosinteza.
Orez. 3. Plastide.
Ce am învățat?
Am examinat caracteristicile structurale ale mitocondriilor - organele cu membrană dublă care efectuează respirația celulară. Membrana exterioară este formată din proteine și lipide și transportă substanțe. Membrana interioară formează pliuri - cristae, pe care are loc oxidarea hidrogenului. Cristele sunt înconjurate de o matrice - o substanță asemănătoare gelului în care au loc unele dintre reacțiile respirației celulare. Matricea conține ADN și ARN mitocondrial.
Test pe tema
Evaluarea raportului
Evaluare medie: 4.4. Evaluări totale primite: 108.