Думай как врач: медицина простым языком

Одна из теорий предполагает что митохондрия – это эволюционно мигрировавшая бактерия внутрь клетки. Она смогла остаться внутри благодаря своим свойствам утилизировать кислород. Клетки с митохондриями эволюционно смогли лучше адаптироваться к окружающему миру.

Митохондрия – это органелла размером около 1-2 мкм. В клетке их всегда много. Общий объем митохондрий от объема всей клетки может составлять около 25%. Она ограничена двумя мембранами – гладкой внешней и складчатой внутренней. Благодаря своей складчаточти внутренняя мембрана имеет значительно большую поверхность чем наружная. Это необходимо для того, чтобы вмещать в себе большое количество ферментов, помогающих превращать питательные вещества в энергию.

Митохондрии являются силовой станцией клетки, неким энергоблоком. Можно выделить главную функцию митохондрий следующим образом: захват богатых энергией питательных веществ из цитоплазмы и их окисление с образованием углекислого газа, воды и АТФ. Больше всего митохондрий представлено в поперечно-полосатой мышечной ткани, печени, бурой жировой ткани и мозге. Эти ткани больше всего потребляют энергии.

Внутри митохондрии есть собственная цепь ДНК и именно по этому есть целый ряд наследственных «митохондриальных» заболеваний, передающихся по женской линии. Это связано с тем, что при оплодотворении, только в яйцеклетке имеются митохондрии.

Они принимают регулирующее участие в самоуничтожении клетки если она повреждается. Эти механизмы могут запускать как сами митохондрии, так и иммунные клетки действующие на них.

По строению различают два типа митохондрий: с пластинчатыми и тубуло-везикулярными кристами. С пластинчатыми кристами митохондрии представлены в тканях, где требуется больше синтеза энергии. С тубуло-везикулярными кристами представлены в клетках надпочечников, синтезирующих стероидные гормоны.

СИНТЕЗ ЭНЕРГИИ

Аденозинтрифосфат (АТФ) – это источник энергии практически для всех клеточных функций. Аденозинтрифосфат образуется при окислении угеводов, жиров и белков. Он является конечной целью их окисления для митохондрии.

Являясь единой «энергетической валютой» АТФ обеспечивает энергией:

Синтез компоненов клетки;

Синтез всех веществ в органимзе;

Мышечное сокращение;

Активный транспорт веществ через мембраны;

Процессы секреции;

Проведение возбуждения по нервам.

Существует два пути синтеза АТФ – анаэробный и аэробный.

Анаэробный путь – это способ получения энергии из питательных веществ без одновременного потребления кислорода.

Аэробный путь – это способ получения энергии путем окисления питательных веществ с использованием кислорода. При анаэробном пути за один цикл в дыхательной цепи образуется всего 2 молекулы АТФ, в то время как при аэробном пути образуется 32. В этом и есть эволюция.

На рисунке ниже представлена примитивная схема дыхательной цепи на внутренней мембране митохондрии.

В процессе окисления глюкозы, ее метаболиты попадают в цикл Кребса, где ферменты отщепляют от них атомы водорода и переносят их на коферменты ФАД и НАД (флавинадениндинуклеотид и никотинамидадениндинуклеотид). Попадая в дыхательную цепь эти ферменты взаимодействуют с белками цепи передавая полученный водород и электроны. Далее электроны движутся по белкам цепи к кислороду. Поступающие в дыхательную цепь электроны богаты свободной энергией и по мере их продвижения они ее теряют. Часть энергии электронов используется белковыми комплексами дыхательной цепи для того, чтобы выкачивать водород из внутренней мембраны наружу. Другая часть рассеивается ввиде тепла.

Перенос водорода с ферментов НАД и ФАД происходит с конкретной целью. Они активно выкачиваются из внутренней мембраны наружу, создавая градиент концентрации водорода. Такой градиент обладает потенциальной энергией. Это можно сравнить тем как образуется молния. Эта потенциальная энергия воздействует на главный фермент дыхательной цепи – АТФ синтазу и она синтезирует энергию.

Знаем, сложно понять, даже после нескольких прочтений. Это самое простое изложение процесса, которое у нас только получилось сделать. Иногда, чтобы понять сложный процесс, лучше узнать о нем по больше в деталях. Попробуйте узнать о клеточном дыхании в учебнике по биохимии Северина Е.С. Ищите «Окислительное фосфорилирование». Визуальное воспроизведение этого чуда природы так же ищется в любом видео хостинге.

Существуют вещества «разобщители» дыхательной цепи. Разобщение происходит во время движения электронов по цепи. Вещества выталкивают их из цепи наружу. Это приводит к снижению синтеза АТФ и выделению тепла. Также процессы в дыхательной цепи могут вовсе блокироваться. Существуют вещества, которые блокируют белки дыхательной цепи и вызывают гипоксию тканей всего организма вплоть до смерти. Человек дышит в полные легкие, но ткани задыхаются ведь на клеточном уровне дыхание остановлено.

Ниже представлена таблица примеров таких веществ, влияющих на тот или иной белковый комплекс в дыхательной цепи.

Тип нарушения

Вещество

Подавление переноса электронов

Цианид

Угарный газ

Антимицин А (экспериментальный антибиотик)