מיטוכונדריה הם אחד המרכיבים החשובים ביותר של כל תא. הם נקראים גם כונדריוזומים. אלו הם אברונים גרגירים או חוטיים שהם חלק בלתי נפרד מהציטופלזמה של צמחים ובעלי חיים. הם היצרנים של מולקולות ATP, הנחוצות כל כך לתהליכים רבים בתא.
מהן מיטוכונדריה?
המיטוכונדריה הן בסיס האנרגיה של התאים, פעילותם מבוססת על חמצון של תרכובות אורגניות ושימוש באנרגיה המשתחררת במהלך פירוק מולקולות ATP. ביולוגים בשפה פשוטה קוראים לזה תחנה להפקת אנרגיה לתאים.
בשנת 1850 זוהו המיטוכונדריה כגרגירים בשרירים. מספרם השתנה בהתאם לתנאי הגידול: הם מצטברים יותר באותם תאים שבהם יש מחסור גדול בחמצן. זה קורה לרוב במהלך מאמץ פיזי. ברקמות כאלה קיים חוסר חריף באנרגיה, שמתחדשת על ידי המיטוכונדריה.
הופעת המונח והמקום בתורת הסימביוגנזה
בשנת 1897, בנד הציג לראשונה את המושג "מיטוכונדריון" כדי לציין את המבנה הגרגירי והחוטי בציטופלזמה של תאים. בצורה ובגודל הםהם מגוונים: העובי הוא 0.6 מיקרון, האורך הוא מ 1 עד 11 מיקרון. במצבים נדירים, המיטוכונדריה יכולה להיות גדולה ומסועפת.
תאוריית הסימביוגנזה נותנת מושג ברור מה הן מיטוכונדריות וכיצד הן הופיעו בתאים. הוא אומר שהכונדריוזום נוצר בתהליך של פגיעה מתאי חיידקים, פרוקריוטים. מכיוון שהם לא יכלו להשתמש בחמצן באופן אוטונומי ליצירת אנרגיה, הדבר מנע את התפתחותם המלאה, והאבים יכלו להתפתח באין מפריע. במהלך האבולוציה, הקשר ביניהם איפשר לבני אבות להעביר את הגנים שלהם לאאוקריוטים כיום. הודות להתקדמות זו, המיטוכונדריה אינן עוד אורגניזמים עצמאיים. מאגר הגנים שלהם לא יכול להתממש במלואו, מכיוון שהוא נחסם חלקית על ידי אנזימים שנמצאים בכל תא.
איפה הם גרים?
מיטוכונדריה מרוכזים באותם אזורים של הציטופלזמה שבהם יש צורך ב-ATP. לדוגמה, ברקמת השריר של הלב, הם ממוקמים ליד המיופיברילים, ובזרעונים הם יוצרים מסווה מגן סביב ציר חוסם העורקים. שם הם מייצרים הרבה אנרגיה על מנת שה"זנב" יסתובב. כך הזרע נע לעבר הביצית.
בתאים, מיטוכונדריה חדשות נוצרות על ידי חלוקה פשוטה של אברונים קודמים. במהלכו, כל המידע התורשתי נשמר.
מיטוכונדריה: איך הם נראים
צורת המיטוכונדריה דומה לגליל. הם נמצאים לעתים קרובות באוקריוטים, תופסים בין 10 ל-21% מנפח התא. הגדלים שלהם והצורות שונות במובנים רבים ויכולות להשתנות בהתאם לתנאים, אך הרוחב קבוע: 0.5-1 מיקרון. תנועות הכונדריוזומים תלויות במקומות בתא שבהם מתרחשת ההוצאה המהירה של אנרגיה. עברו דרך הציטופלזמה, השתמשו במבנים של השלד הציטוניים כדי לנוע.
החלפת מיטוכונדריה בגדלים שונים, עובדת בנפרד אחת מהשנייה ומספקת אנרגיה לאזורים מסוימים בציטופלזמה, הן מיטוכונדריה ארוכות ומסועפות. הם מסוגלים לספק אנרגיה לאזורים של תאים המרוחקים זה מזה. עבודה משותפת כזו של כונדריוזומים נצפית לא רק באורגניזמים חד-תאיים, אלא גם באורגניזמים רב-תאיים. המבנה המורכב ביותר של כונדריוזומים מתרחש בשרירי השלד של יונקים, כאשר הכונדריוזומים המסועפים הגדולים ביותר מחוברים זה לזה באמצעות צמתים אינטרמיטוכונדריים (IMCs).
הם מרווחים צרים בין ממברנות מיטוכונדריאליות סמוכות. לחלל זה יש צפיפות אלקטרונים גבוהה. MMK שכיחים יותר בתאי שריר הלב, שם הם נקשרים יחד עם כונדריוזומים עובדים.
כדי להבין טוב יותר את הנושא, עליך לתאר בקצרה את המשמעות של המיטוכונדריה, את המבנה והתפקודים של האברונים המדהימים האלה.
איך הם עשויים?
כדי להבין מהן מיטוכונדריה, עליך לדעת את המבנה שלהן. מקור אנרגיה יוצא דופן זה מעוצב כמו כדור, אך לעתים קרובות יותר מוארך. שני הממברנות קרובות זה לזה:
- חיצוני (חלק);
- פנימי,אשר יוצר יציאות של צורת עלים (קריסטה) וצורת צינורית (צינורות).
אם לא לוקחים בחשבון את הגודל והצורה של המיטוכונדריה, יש להן אותו מבנה ותפקוד. הכונדריוזום תחום על ידי שני ממברנות בגודל 6 ננומטר. הממברנה החיצונית של המיטוכונדריה דומה למיכל המגן עליהם מפני ההיאלופלזמה. הממברנה הפנימית מופרדת מהחיצונית בקטע ברוחב 11-19 ננומטר. תכונה ייחודית של הממברנה הפנימית היא יכולתו לבלוט לתוך המיטוכונדריה, בצורת רכסים שטוחים.
החלל הפנימי של המיטוכונדריה מלא במטריצה, בעלת מבנה עדין גרגירים, שבה נמצאים לפעמים חוטים וגרגירים (15-20 ננומטר). החוטים של המטריצה יוצרים מולקולות DNA של אברון, וגרגירים קטנים יוצרים ריבוזומים מיטוכונדריאליים.
סינתזה של ATP בשלב הראשון מתרחשת בהיאלופלזמה. בשלב זה יש חמצון ראשוני של מצעים או גלוקוז לחומצה פירובית. הליכים אלו מתרחשים ללא חמצן - חמצון אנאירובי. השלב הבא של ייצור האנרגיה הוא החמצון האירובי ופירוק ATP, תהליך זה מתרחש במיטוכונדריה של התאים.
מה עושים המיטוכונדריה?
הפונקציות העיקריות של אברון זה הן:
- ייצור אנרגיה לתאים;
-
אחסון של מידע תורשתי בצורה של DNA משלו.
קורה במיטוכונדריה
הנוכחות של חומצה דאוקסיריבונוקלאית משלה במיטוכונדריה מאשרת שוב את התיאוריה הסימביוטית של הופעתם של אלהאברונים. כמו כן, בנוסף לעבודה העיקרית, הם מעורבים בסינתזה של הורמונים וחומצות אמינו.
פתולוגיה מיטוכונדריאלית
מוטציות המתרחשות בגנום של המיטוכונדריה מובילות לתוצאות מדכאות. נושא המידע התורשתי האנושי הוא ה-DNA, המועבר לצאצאים מההורים, והגנום המיטוכונדריאלי מועבר רק מהאם. עובדה זו מוסברת בפשטות: ילדים מקבלים ציטופלזמה עם כונדריוזומים סגורים בה יחד עם ביצית נקבה, הם נעדרים בזרעונים. נשים עם הפרעה זו יכולות להעביר מחלה מיטוכונדריה לצאצאיהן, אבל גבר חולה לא יכול.
בתנאים רגילים, לכונדריוזומים יש את אותו עותק של DNA - הומופלזמיה. מוטציות יכולות להתרחש בגנום המיטוכונדריאלי, עקב דו-קיום של תאים בריאים ומוטטים, מתרחשת הטרופלסמיה.
בזכות הרפואה המודרנית, זוהו עד היום יותר מ-200 מחלות, שהסיבה להן הייתה מוטציה ב-DNA המיטוכונדריאלי. לא בכל המקרים, אבל מחלות מיטוכונדריה מגיבות היטב לתחזוקה וטיפול טיפוליים.
אז הבנו את השאלה מה זה מיטוכונדריה. כמו כל שאר האברונים, הם חשובים מאוד לתא. הם נוטלים חלק בעקיפין בכל התהליכים הדורשים אנרגיה.
