Hvad Er Mitokondrier?

{h1}

Mitokondrier er specialiserede cellulære strukturer, der styrer forskellige funktioner.

Mitokondrier er specialiserede strukturer, der er unikke for cellerne i dyr, planter og svampe. De tjener som batterier, der driver forskellige funktioner i cellen og organismen som helhed. Selvom mitokondrier er en integreret del af cellen, viser beviset, at de udviklede sig fra primitive bakterier.

Hændelse

Alle levende organismer er bygget med en grundlæggende mursten: cellen. I nogle tilfælde udgør en enkelt celle en hel organisme. Celler indeholder genetisk materiale (DNA og RNA), og de udfører væsentlige funktioner, såsom metabolisme og proteinsyntese. Celler kan også selvreplikere. Organisationsniveauet varierer imidlertid inden for cellerne i forskellige organismer. På baggrund af disse forskelle er organismer opdelt i to grupper: eukaryoter og prokaryoter.

Planter, dyr og svampe er alle eukaryoter og har højtordnede celler. Deres genetiske materiale pakkes ind i en central kerne. De har også specialiserede cellulære komponenter kaldet organelles, som hver især udfører en specifik opgave. Organeller som mitokondrierne, det grove endoplasmatiske retikulum og golgi tjener henholdsvis til at generere energi, syntetisere proteiner og pakkeproteiner til transport til forskellige dele af cellen og videre. Kernen, såvel som de fleste eukaryote organeller, er bundet af membraner, der regulerer indgang og udgang af proteiner, enzymer og andet cellulært materiale til og fra organellen.

Prokaryoter på den anden side er enkeltcellede organismer som bakterier og arkæa. Prokaryote celler er mindre strukturerede end eukaryote celler. De har ingen kerner; i stedet er deres genetiske materiale fritflydende i cellen. De mangler også de mange membranbundne organeller, der findes i eukaryote celler. Således har prokaryoter ingen mitokondrier.

Dele af en mitokondrion.

Dele af en mitokondrion.

Kredit: CLUSTERX Shutterstock

Struktur

I en 1981-gennemgang af mitokondrierens historie i Journal of Cell Biology bemærker forfatterne Lars Ernster og Gottfried Schatz, at den første sande observation af mitokondrier var af Richard Altmann i 1890. Mens Altmann kaldte dem "bioblasts", deres nuværende, visuelt beskrivende navnet blev givet af Carl Benda i 1898, baseret på hans observationer af at udvikle sædceller. "Mitokondrier" stammer fra to græske ord: "mitos", der betyder tråd og "chondros", der betyder granulat. Som beskrevet af Karen Hales, professor i biologi ved Davidson College, i Nature Education, er disse organeller dynamiske og konstant smelter sammen for at danne kæder og derefter brydes fra hinanden.

Individuelle mitokondrier er kapselformede, med en ydre membran og en bølgende indre membran, der ligner fremspringende fingre. Disse membranagtige pletter kaldes cristae og tjener til at øge membranets overfladeareal. Når man sammenligner med cristae, er den ydre membran mere porøs og er mindre selektiv om hvilke materialer det tillader. Matricen er den centrale del af organellen og er omgivet af cristae. Den indeholder enzymer og DNA. Mitokondrier er i modsætning til de fleste organeller (med undtagelse af plantekloroplaster), idet de har deres eget sæt DNA og gener, som koder for proteiner.

Plantemitokondrier blev først observeret af Friedrich Meves i 1904, som nævnt af Ernster og Schatz (Journal of Cell Biology, 1981). Mens planter og dyr mitokondrier ikke adskiller sig i deres grundlæggende struktur, sagde Dan Sloan, en adjunkt ved University of Colorado, at deres genomer er helt forskellige. De varierer i størrelse og struktur.

Ifølge Sloan er genomerne af de fleste blomstrende planter ca. 100.000 basepar i størrelse og kan være så store som 10 millioner basepar. I modsætning hertil er pattedyr genomer omkring 15.000 til 16.000 basepar i størrelse. Desuden, mens dyret mitokondriegenomet har en simpel cirkulær konfiguration, sagde Sloan, at plante mitokondriegenomet, selv om det er afbildet som cirkulært, kunne påtage sig alternative former. "Deres faktiske struktur in vivo [i planten] forstås ikke godt. De kan være komplekse forgrenede molekyler," sagde han.

Fungere

Mitokondrierens hovedfunktion er at metabolisere eller nedbryde kulhydrater og fedtsyrer for at generere energi. Eukaryote celler bruger energi i form af et kemisk molekyle kaldet ATP (adenosintrifosfat).

ATP generering forekommer inden for mitokondriamatrixen, selv om de indledende trin af kulhydrat (glucose) metabolisme forekommer uden for organellen. Ifølge Geoffrey Cooper i "The Cell: A Molecular Approach 2nd Ed" (Sinauer Associates, 2000) bliver glucose først omdannet til pyruvat og derefter transporteret ind i matricen. Fedtsyrer derimod, indtaste mitokondrier som det er.

ATP fremstilles gennem tre sammenhængende trin. For det første omdannes pyruvat og fedtsyrer til et molekyle kendt som acetyl-CoA ved anvendelse af enzymer, der er til stede i matrixen. Dette bliver så udgangsmaterialet til en anden kemisk reaktion kendt som citronsyrecyklussen eller Krebs-cyklen. Dette trin giver masser af carbondioxid og to yderligere molekyler, NADH og FADH2, som er rige på elektroner. De to molekyler bevæger sig til den indre mitokondrie membran og begynder det tredje trin: oxidativ phosphorylering. I denne sidste kemiske reaktion, NADH og FADH2 donere deres elektroner til ilt, hvilket fører til betingelser, der er egnede til dannelsen af ​​ATP.

En sekundær funktion af mitokondrier er at syntetisere proteiner til eget brug.De arbejder uafhængigt og udfører transkriptionen af ​​DNA til RNA og oversættelse af RNA til aminosyrer (byggestenene af protein) uden at anvende nogen komponenter i cellen. Men her er der også forskelle inden for eukaryoter. Sekvensen af ​​tre DNA-nukleotider U-A-G (uracil-adenin-guanin) er en instruktion til translation til stop i den eukaryote kerne.

Ifølge forfatterne af "Molecular Cell Biology 4th Ed" (W. H. Freeman, 2000), mens denne sekvens også stopper oversættelse i plante mitokondrier, koder den for aminosyretryptophan i mitokondrier af pattedyr, frugtfly og gær. Derudover behandles RNA-transkripter, der opstår fra mitokondrie-gener, forskelligt i planter end hos dyr. "Mange ændringer skal forekomme i mitokondrier i planten, for at disse gener kan fungere," sagde Sloan til WordsSideKick.com. For eksempel redigeres de individuelle nukleotider af RNA-transkripter inden planter, før translation eller proteinsyntese finder sted. Introns eller dele af mitokondrielt RNA, som ikke bærer instruktioner til proteinsyntese, spaltes ud.

Oprindelse af mitokondrier: Endosymbiont Teorien

I hendes 1967-dokument, "Institut for Mitose Cells", der blev offentliggjort i Journal of Theoretical Biology, foreslog forsker Lynn Margulis en teori for at forklare, hvordan eukaryote celler sammen med deres organeller blev dannet. Hun foreslog, at mitokondrier og plantekloroplaster var engang fritt levende prokaryote celler, som blev sluget op af en primitiv eukaryot værtscelle.

Margulis 'hypotese er nu kendt som "endosymbiont teorien." Dennis Searcy, emeritus professor ved University of Massachusetts Amherst, forklarede det som følger: "To celler begyndte at leve sammen, udveksle en form for substrat eller metabolit [produkt af metabolisme, som ATP]. Foreningen blev obligatorisk, så nu værtscelle kan ikke leve separat. "

Selv på det tidspunkt, hvor Margulis foreslog det, eksisterede allerede versioner af endosymbiont teorien, nogle dateres tilbage til 1910 og 1915. "Selvom disse ideer ikke er nye, er de blevet syntetiseret på en sådan måde, at de er konsistente med de seneste data om biokemien og cytologien af ​​subcellulære organeller, "skrev hun i sit papir. Ifølge en artikel fra 2012 om mitokondriell udvikling af Michael Gray i tidsskriftet Cold Spring Harbor Perspectives in Biology baserede Margulis hendes hypotese på to vigtige beviser. For det første har mitokondrier deres eget DNA. For det andet er organellerne i stand til at oversætte de beskrevne meddelelser i deres gener til proteiner uden at anvende nogen af ​​de ressourcer i den eukaryote celle.

Genomsekvensering og analyser af mitokondrie-DNA har vist, at Margulis var korrekt om mitokondrieres oprindelse. Stammen af ​​organellen er blevet sporet tilbage til en primitiv bakterieforfader kendt som alphaproteobacteria (α-proteobacteria).

På trods af bekræftelsen af ​​mitokondrierens bakterielle arv fortsætter endosymbiont teorien. "Et af de største spørgsmål lige nu er," Hvem er værtscellen? "" Sloan fortalte WordsSideKick.com. Som Grey bemærkede i sin artikel, er de spørgsmål, der ligger ved siden af, om mitokondrier er opstået, efter at den eukaryote celle opstod (som hypoteset i endosymbiont teorien) eller om mitokondrier og værtscelle kom sammen samtidig.

Yderligere ressourcer

  • National Institutes of Health Genetics Home Reference: Mitokondrier
  • British Society for Cellbiology: Mitochondrion - meget mere end en energiomformer
  • National Science Foundation: Chalk Talk on Mitochondria


Video Supplement: Mitokondrie.




Forskning


Tro Helbredelse: Er Det Barn Misbrug?
Tro Helbredelse: Er Det Barn Misbrug?

Hvilke Typer Fødevarer Er Mest Udfyldning?
Hvilke Typer Fødevarer Er Mest Udfyldning?

Videnskab Nyheder


Jack Lalanne: 5 Tips, Der Har Afprøvet Tiden
Jack Lalanne: 5 Tips, Der Har Afprøvet Tiden

Skibstrafik Øges Dramatisk Til Havets Skade
Skibstrafik Øges Dramatisk Til Havets Skade

Manden Ser Læge Til Mavesmerter, Har Lækker Lighter Fjernet Fra Maven
Manden Ser Læge Til Mavesmerter, Har Lækker Lighter Fjernet Fra Maven

Neddykkelige Robotter Kunne Hjælpe Søg Efter Flight 370
Neddykkelige Robotter Kunne Hjælpe Søg Efter Flight 370

Sådan Skifter Du Din Smartphone Til En Cosmic-Ray Detektor
Sådan Skifter Du Din Smartphone Til En Cosmic-Ray Detektor


DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com