میتوکندری چیست؟ عملکرد راکیزه چگونه است؟ (2 نکته مهم)
میتوکندری چه وظیفه‌ای در بدن دارد؟
- میتوکندری به ما کمک می‌کند که انرژی شیمیایی موجود در غذاها را از طریق یک فرایند به نام فسفوریلاسیون اکسیداتیو به شکل ATP (آدنوزین تری‌فسفات) ذخیره کنیم.
- این ساختار در تمام سلول‌هایی که تنفس هوایی دارند وجود دارد، به جز باکتری‌ها که آنزیم‌های تنفسی آنها در غشای سیتوپلاسمی قرار دارند.
میتوکندری مانند کلروپلاست دو غشای داخلی و خارجی دارد، اما این دو غشا فضای درون میتوکندری را به دو بخش تقسیم می‌کند:
- فضای داخلی میتوکندری
- فضای بین دو غشای میتوکندری
- درون میتوکندری نوعی DNA حلقوی وجود دارد که می‌تواند به‌طور مستقل از سلول تکثیر شود. علاوه بر این، مایعی به نام ماتریکس درون میتوکندری وجود دارد که واکنش‌های مربوط به تنفس سلولی در آن انجام می‌شود. این ساختار در تمام سلول‌های دارای تنفس هوایی وجود دارد، به جز باکتری‌ها.
- تنفس سلولی فرآیندی است که در آن انرژی ذخیره شده در غذاها (مثل قندها) به ATP، که مولکول انرژی زای سلول است، تبدیل می‌شود. در غشای داخلی میتوکندری چین خوردگی‌هایی وجود دارد که به نام کریستا شناخته می‌شوند و این چین خوردگی‌ها سطح غشا را افزایش می‌دهند.
- نام «میتوکندری» از دو واژه یونانی Mito به معنی رشته و chondrion به معنی دانه گرفته شده است. به همین دلیل، این اندامک به صورت رشته‌ای یا دانه‌ای در سیتوپلاسم تمامی سلول‌های یوکاریوتی وجود دارد.
- میتوکندری‌ها محل اکسیداسیون سلولی هستند که در این فرایند، کربن دی‌اکسید تولید می‌شود و این کربن دی‌اکسید از سلول خارج می‌شود.
- میتوکندری به مانند یک کارخانه تولید انرژی برای سلول عمل می‌کند. به همین خاطر، ساختارهای میتوکندری به عنوان نیروگاه‌های سلولی توصیف می‌شوند، چرا که بیشتر انرژی شیمیایی (ATP) درون سلول از میتوکندری به دست می‌آید.
- علاوه بر تولید انرژی، میتوکندری وظایف دیگری مانند سیگنال‌دهی، تمایز سلولی، مرگ سلولی و کنترل رشد و حفظ سلول را نیز انجام می‌دهد. میتوکندری می‌تواند در بروز چندین نوع بیماری تأثیرگذار باشد، مانند اختلالات میتوکندری و مشکلات قلبی.
- میتوکندری همچنین ممکن است در فرآیند پیری نقش داشته باشد. بررسی‌های اخیر نشان می‌دهند که اوتیسم، به ویژه اوتیسم شدید، با نقص در عملکرد میتوکندری مرتبط است. ویژگی‌های متفاوت میتوکندری‌ها آنها را خاص و منحصر به فرد کرده است.
اندازه میتوکندری
اندازه میتوکندری‌ها متغیر است؛ غالباً ضخامت آنها 50 میکرومتر و طول‌شان تا 7 میکرومتر می‌رسد. سلول‌هایی که مشابه هستند و یا کار مشترکی دارند، اندازه‌ای ثابت دارند.
مطالعات نشان می‌دهد که DNA در میتوکندری ساخته می‌شود. بر اساس این تحقیقات، ما به وجود DNA در میتوکندری پی می‌بریم. علاوه بر همانندسازی RNA و DNA، پروتئین‌سازی نیز در میتوکندری انجام می‌شود و این فرآیند تحت تأثیر آنزیم‌ها و مولکول‌های خاص خود میتوکندری صورت می‌گیرد.
ژنوم میتوکندری در اکثر جانوران از 15 تا 20 هزار جفت نوکلئوتید تشکیل شده و نسبت به ژنوم هسته‌ای در پستانداران حدود 105 برابر کوچک‌تر است.
محصولاتی که توسط DNA میتوکندری رمزگذاری می‌شوند، شامل RNAهای ریبوزومی میتوکندری، tRNAها و برخی پروتئین‌های مرتبط با تنفس هستند. برخی از پروتئین‌های میتوکندری نیز در هسته تولید می‌شوند و پس از آنکه در سیتوزول ساخته شدند، به میتوکندری وارد می‌شوند.
نقش بیولوژیکی میتوکندری
- تنفس هوایی سلول‌ها
تمامی مواد انرژی‌زا در فرآیندهای متابولیکی درون سیتوپلاسم با کمک ناقلین مخصوص به ترکیب می‌پیوندند.
“`html
میتوکندری‌ها به‌عنوان منبع انرژی در سلول‌ها عمل می‌کنند. وقتی ما گلوکز مصرف می‌کنیم، این گلوکز به استیل کوآنزیم A تبدیل می‌شود و سپس به میتوکندری‌ها می‌رود تا در چرخه کربس استفاده شود. همچنین اسیدهای چرب نیز به وسیله کانی تین به درون میتوکندری‌ها منتقل می‌شوند و آنها نیز به استیل کوآنزیم A تبدیل می‌شوند. وقتی اسیدهای آمینه وارد سلول می‌شوند، آنها هم به استیل کوآنزیم A تغییر شکل می‌دهند.
با هر بار گردش در چرخه کربس که با یک استیل کوآنزیم A شروع می‌شود، علاوه بر تولید CO2 و H2O، سه مولکول نیکوتین آمید آدنین دی‌نوکلئوتید، یک مولکول FADH2 و یک مولکول GTP هم تولید می‌شود. این مولکول‌ها در زنجیره انتقال الکترون به‌کار می‌روند و انرژی به این شکل ذخیره می‌شود.
- سنتز اسیدهای چرب
یکی از روش‌های تولید اسیدهای چرب، فعالیت میتوکندری‌هاست که دقیقاً در نقطه مقابل تجزیه آنها عمل می‌کند.
- دخالت میتوکندری‌ها در گوارش چربی‌ها
وقتی بدن گرسنه است، میتوکندری‌ها به طرف چربی‌ها حرکت می‌کنند و با استفاده از آنزیم‌های خود به هضم چربی‌ها پرداخته و انرژی آزاد می‌کنند.
- ذخیره و تجمع مواد در میتوکندری‌ها
میتوکندری‌ها می‌توانند در داخل خود مواد مختلفی را ذخیره کنند. این مواد شامل ترکیبات آهن‌دار، چربی‌ها، پروتئین‌ها، کاتیون‌ها و آب است. در نتیجه‌ی این ذخیره‌سازی، میتوکندری‌ها معمولاً به‌صورت غشایی دیده می‌شوند و به شکل باکتری‌های کوچک به نظر می‌رسند؛ اما بعد از تخلیه این مواد، به حالت اولیه خود بازمی‌گردند.
- محل میتوکندری‌ها در سلول
معمولاً میتوکندری‌ها در اطراف هسته‌ی سلول مشاهده می‌شوند، ولی در شرایط خاص بیماری، در حواشی سیتوپلاسم ظاهر می‌شوند. این پراکندگی ممکن است تحت تاثیر مقدار گلیکوژن و اسید چرب قرار بگیرد. در طول میتوز، میتوکندری‌ها به دور دوک جمع می‌شوند و در پایان تقسیم، به‌طور یکنواخت در دو سلول دختر توزیع می‌شوند. می‌توان گفت میتوکندری‌ها طبق نیاز انرژی سلول، در آن جابجا می‌شوند و به مناطقی می‌روند که ATP بیشتری لازم است.
- تعداد میتوکندری‌ها در سلول
تعیین تعداد میتوکندری‌ها در یک سلول کار دشواری است. اما تعداد آنها بسته به نوع سلول تغییر می‌کند. در سلول‌های کبدی، بالاترین تعداد میتوکندری‌ها وجود دارد که می‌تواند بین ۱۰۰۰ تا ۱۶۰۰ عدد باشد و در نتیجه تجزیه یا سرطانی شدن سلول، این تعداد کاهش می‌یابد. در مقابل، تعداد میتوکندری‌ها در بافت لنفی بسیار کمتر است. همچنین در سلول‌های گیاهی، تعداد میتوکندری‌ها به‌مراتب کمتر از سلول‌های جانوری است، زیرا بسیاری از فعالیت‌های میتوکندری‌ها توسط کلروپلاست‌ها انجام می‌شود.
منشأ میتوکندری
دو نظریه درباره منشأ میتوکندری‌ها وجود دارد: یکی این‌که میتوکندری‌ها ممکن است از ساختارهای ساده‌تری تشکیل شوند و دیگری این‌که میتوکندری‌های جدید از تقسیم میتوکندری‌های قبلی به‌وجود می‌آیند. این افزایش تعداد میتوکندری‌ها در طول میتوز و اینترفاز روی می‌دهد و سپس بین دو سلول دختر توزیع می‌شود.
- خاستگاه پروکاریوتی میتوکندری
یک فرضیه مطرح شده که: در زمان‌های بسیار دور، جو زمین فاقد اکسیژن بود و موجودات زنده‌ای که در آن زمان می‌زیستند، بی‌هوازی بودند. با گذشت زمان و انجام واکنش‌های شیمیایی، جو زمین دارای اکسیژن شد و جانداران آن زمان، به ویژه پروکاریوت‌ها، به دلیل ساختار ساده خود، به موجودات هوازی تبدیل شدند.
برخی از باکتری‌ها توسط سلول‌های یوکاریوتی بلعیده شدند و به دلیل همزیستی، برخی از آنها به کلروپلاست یا میتوکندری تبدیل شدند. به این ترتیب اجداد میتوکندری‌ها همان پروکاریوت‌ها یا باکتری‌ها بودند.
میتوکندری چه نقشی در داخل بدن انسان دارد؟
- سنتز اسیدهای چرب
یکی از روش‌های تولید اسیدهای چرب، فعالیت سیستم میتوکندریایی است که به نوعی عکس تجزیه آنها عمل می‌کند.
- دخالت میتوکندری در گوارش چربی‌ها
در زمان گرسنگی، میتوکندری‌ها به سمت ذرات چربی حرکت می‌کنند و آنها را مصرف می‌کنند.
“`
میتوکندری‌ها به عنوان منابع انرژی سلول‌ها عمل می‌کنند. آنها روی چربی‌ها اثر می‌گذارند و با استفاده از آنزیم‌های خاص خود، چربی را تجزیه کرده و انرژی آزاد می‌کنند.
- ذخیره و تجمع مواد در میتوکندری‌ها
میتوکندری‌ها قادرند در فضای داخلی خود انواع مواد را ذخیره کنند، از جمله مواد حاوی آهن، چربی‌ها، پروتئین‌ها، کاتیون‌ها و آب. این ذخیره‌سازی باعث می‌شود که میتوکندری‌ها به صورت غشایی و شبیه به باکتری‌های کوچک به نظر برسند و به تدریج، ساختار کریستاهای آنها محو می‌شود. اما وقتی این مواد از بین بروند، میتوکندری‌ها دوباره به شکل اولیه خود بازمی‌گردند.
- محل میتوکندری‌ها در سلول
میتوکندری‌ها معمولاً در اطراف هسته سلول پیدا می‌شوند. این توزیع تحت تأثیر میزان گلیکوژن و چربی‌های آزاد قرار دارد. در طول فرایند تقسیم سلولی (میتوز)، میتوکندری‌ها به مناطقی از سلول که در حال تقسیم هستند، نزدیک می‌شوند و زمانی که تقسیم به پایان می‌رسد، در دو سلول دختر تقریباً به شکل مساوی توزیع می‌شوند.
میتوکندری‌ها می‌توانند خود را بر اساس نیاز سلول به انرژی جابجا کنند و به جاهایی که نیاز به ATP (منبع اصلی انرژی سلول) بیشتری دارند، برسند.
- تعداد میتوکندری‌ها در سلول
مشخص کردن تعداد و اهمیت میتوکندری‌ها در یک سلول کار دشواری است. اما معمولاً تعداد آنها بسته به نوع سلول و فعالیت‌های آن متفاوت است.
همچنین بخوانید:
