Mitochondrium.










initAd();



































  Biochemia
  Biotechnologia
  Fizjologia
  Genetyka
  Medycyna
  Mikrobiologia
  Inne








   Biologii komórki
   Biologii molekularnej
   Medycyny molekularnej
   Histologii
   Botaniki
  
Leksykon medyczny
   Testy








   Botanika
   Budowa komórki
   Ewolucja
   Genetyka
   Medycyna
   Terminologia
   Zoologia








   A 
   B 
   C 
   D 
   E 
   F 
   G
   H 
   I 
   J 
   K 
   L 
   Ł 
   M
   N 
   O 
   P 
   R 
   S 
   Ś 
   T
   U 
   W 
   Z 
   Ż 
  Cała lista 








   Apoptoza
   PDB
   Biochemia
   Biotechnologia
   Czasopisma
   Książki
   Uczelnie
   Uniwersytety
   Zdjęcia

















 O nas
           Tu jesteś:  


Biologia.pl < Kurs biologii molekularnej


















Mitochondrium.






Komórka żyje... Rozkłada
skomplikowane związki chemiczne na drobne cząsteczki, z innych małych
cząsteczek robi większe i bardziej złożone, transportuje rożne substancje
przez swoje błony biologiczne, zmienia kształt, porusza się, przekazuje
swoje geny potomstwu (Richard Dawkins, ten od 'Samolubnego genu',
powiedziałby, że właśnie ta czynność życiowa jest dla komórki
najważniejsza), a kiedy jest w złym humorze, znienacka atakuje i pożera
inne komórki. Do tych wszystkich procesów życiowych potrzebna jest energia.

Czy komórka pozbawiona stałego dopływu energii zachowałaby się jak komputer
z kablem zasilania przegryzionym przez niesfornego chomika - po prostu
przestałaby działać, dopóki awaria nie zostałaby naprawiona? Nie! Bez
energii komórka po pewnym czasie rozpadłaby się na kawałki. Przecież
komórka musi przez cały czas utrzymywać nienaganny porządek w swoich
wszystkich organellach, pompować jony przez błony białkowo-lipidowe i nie
pozwalać, żeby jej cząsteczki swobodnie dążyły do totalnego bałaganu, który
byłby wprawdzie zgodny z prawami fizyki, ale sprzeczny z prawami biologii.
Pedantyczny Ordnung kosztuje: komórka zużywa dużo energii po to, żeby się
najzwyczajniej nie rozpaść.

Skąd komórka bierze energię?

Z takich reakcji rozkładu złożonych cząsteczek, które mającharakter
egzoenergiczny, czyli wiążą się z uwalnianiem energii. Komórka nie pozwala,
żeby cała energia pochodząca z takich reakcji rozpraszała się w postaci
ciepła; specjalne enzymy magazynują duża cześć tej energii w
wysokoenergetycznych wiązaniach rożnych cząsteczek chemicznych. Taka
energia chemiczna może być stopniowo uwalniana z wiązań
wysokoenergetycznych wtedy, gdy komórka jej potrzebuje, np. do
przeprowadzenia jakiejś endoergicznej reakcji chemicznej, która nie mogłaby
zajść bez impulsu energii doprowadzonej z zewnątrz.

Główna cząsteczka magazynująca energię jest adenozynotrójfosforan (ATP).

Cząsteczka ATP składa się z adeniny, rybozy i trzech grup fosforanowych.
Jej uproszczony wzór wygląda tak:


Adenina OH OH OH
I I I I
Ryboza - CH2-O-P-O~P-O~P-OH
II II II
O O O

Pomiędzy pierwszą a drugą i drugą a trzecią grupą fosforanową są wiązania
wysokoenergetyczne, zaznaczone tutaj symbolem ~. Podczas rozpadu takiego
wiązania dochodzi do uwolnienia określonej porcji energii. Bardzo wiele
enzymów komórkowych wykorzystuje tę energię jako siłę napędową do przebiegu
różnych reakcji metabolicznych (metabolizm to inaczej wszystkie procesy
życiowe zachodzące w komórce).

Mitochondrium to ta cześć komórki, z której wychodzi najwięcej wiązań
wysokoenergetycznych - właśnie w mitochondrium kończy się rozkład wielu
cząsteczek chemicznych, zwłaszcza w obecności tlenu, który jest potrzebny
do skutecznej produkcji energii (dlatego większość organizmów żyjących na
Ziemi, łącznie z człowiekiem, najlepiej czuje się w warunkach tlenowych).

Jak wyglądają mitochondria?

Są trochę podobne do bakterii pływających w cytoplazmie komórek
eukariotycznych (dlaczego? - pisałem o tym w pierwszym odcinku naszego
kursu). Są dość ruchliwe; kręcą się po komórce (często przyczepiają się do
mikrotubuli cytoszkieletu i ślizgają się po nich jak małpy po lianach), a
czasem nawet łączą się ze sobą, ale w niektórych komórkach twardo tkwią w
jednym miejscu. Kształt mitochondriów bywa rożny i zmienia się między
innymi w zależności od zawartości tlenu w komórce; najczęściej mitochondria
wyglądają jak owalne pałeczki, ale mogą też wyglądać jak kulki albo długie
wstęgi.

'Skóra' mitochondrium jest zbudowana z dwóch błon białkowo-lipidowych.
Zewnętrzna błona mitochondrialna nadaje kształt mitochondrium i dość łatwo
przepuszcza rożne cząsteczki pływające w cytoplazmie. Za to wewnętrzna
błona jest bardzo szczelna. Charakterystyczne uwypuklenia wewnętrznej błony
są określane jako grzebienie mitochondrialne (cristae). Wąska szparka
położona pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną błoną mitochondrium to przestrzeń
międzybłonowa.

Wnętrze mitochondrium (to, co znajduje się pod wewnętrzną błoną) nosi nazwę
macierzy (matriks) mitochondrialnej. W macierzy jest pełno enzymów
przeprowadzających reakcje biochemiczne. Oprócz tego pływają w niej koliste
cząsteczki mitochondrialnego DNA - mtDNA (mitochondrium ma własne geny - to
taka pamiątka po pięknych czasach, kiedy mitochondria były jeszcze wolnymi
jak ptaki bakteriami). Każda cząsteczka mtDNA zawiera pełny genom
mitochondrialny, ale występuje w macierzy w kilku kopiach. Poza tym w
macierzy można też znaleźć rybosomy mitochondrialne, na których powstają
cząsteczki białek kodowanych przez geny mitochondrialne (te rybosomy są
mniejsze niż rybosomy pływające w cytoplazmie i przypominają raczej
rybosomy bakteryjne - kolejne wspomnienie dawno minionych chwil...). Znajdują się tam również
cząsteczki tRNA przenoszące aminokwasy do mitochondrialnych rybosomów.

Jakie reakcje biochemiczne przebiegają w mitochondriach?

W macierzy mitochondrialnej:

- cykl kwasu cytrynowego (cykl kwasów trójkarboksylowych, cykl Krebsa) -
utlenianie dwuwęglowych fragmentów rożnych związków chemicznych (miedzy
innymi glukozy) do dwutlenku węgla z jednoczesnym wytworzeniem energii
chemicznej; elektrony i protony uwalniane w tym cyklu są przekazywane
enzymom łańcucha oddechowego, które mieszczą się w wewnętrznej błonie
mitochondrialnej;

- beta-oksydacja kwasów tłuszczowych - rozkład cząsteczek kwasów
tłuszczowych na dwuwęglowe fragmenty, które następnie wchodzą do cyklu
kwasu cytrynowego; uwalniane przy okazji elektrony i protony przechodzą do
łańcucha oddechowego;

- cykl mocznikowy (głównie w mitochondriach wątroby) - wytwarzanie mocznika
z grup aminowych uwolnionych z rozkładanych aminokwasów;

- transkrypcja genów mitochondrialnych i produkcja białek mitochondrialnych.

Cykl kwasu cytrynowego i beta-oksydacja są bezpośrednio związane z
produkcją energii; cykl mocznikowy pozwala wyeliminować z organizmu
szkodliwe produkty przemiany materii, a transkrypcja i translacja genów
mtDNA pozwalają wytwarzać nowe białka mitochondrialne i w ten sposób
kontrolować reakcje przeprowadzane przez mitochondrium. Nie będę teraz
dokładnie omawiał tych reakcji... wrócimy do nich w którymś z kolejnych
odcinków naszego kursu.

W wewnętrznej błonie mitochondrialnej siedzą enzymy łańcucha oddechowego.
Łańcuch oddechowy to szeregowo ustawiona grupa enzymów, przez które
przechodzą kationy wodorowe i elektrony. Energia związana z przechodzeniem
elektronów przez enzymy łańcucha oddechowego jest wykorzystywana do
pompowania protonów do przestrzeni międzybłonowej. W przestrzeni
międzybłonowej gromadzi się wiele protonów, dlatego pH panujące w tej
przestrzeni jest niskie i tworzy się gradient (różnica stężeń) protonów,
zwany gradientem chemiosmotycznym. Wypompowane protony wracają do macierzy
mitochondrialnej przez kanały cząsteczek enzymu zwanego syntazą ATP. Kiedy
protony przechodzą przez syntazę ATP, uwalnia się energia wykorzystywana do
produkcji nowych wiązań wysokoenergetycznych w cząsteczkach ATP.
Jednocześnie elektrony przechodzą na atomy tlenu, które przygotowują się na
przyjęcie wracających do macierzy protonów. W ten sposób tworzą się
cząsteczki wody.

Duża cześć energii powstającej w procesie biologicznego utleniania ulega
rozproszeniu w postaci ciepła, ale i tak komórki są bardziej sprawne niż
maszyny stworzone przez człowieka. Ocenia się, że ok. 40% energii
powstającej ze spalania złożonych cząsteczek ulega zmagazynowaniu w
wysokoenergetycznych wiązaniach ATP. Wydajność silnika benzynowego to tylko
około 10-20%...








Poprzedni | Następny



Opracowanie i redakcja: Grzegorz Nalepa.














CZWARTEK13 września 2001



Sponsor serwisu:











Jak szukać?
 
Znajdź






Zobacz także:




Leksykon medyczny



Kurs histologii






Wiedza i Życie 





Świat Nauki 





dlaczego.pl 





gimnazjum.pl 





liceum.pl 






mapaPolski.pl 






pilot.pl 
















Serwis nominowany do 'Złotej witryny' konkursu Webfestival 2001.

standard HTML 4.0Copyright © 1996 - 2001Prószyński i S-ka SAemail: [e-mail]