Mitochondrien: Parteien, Funktionen und assoziierte Krankheiten

Mitochondrien sind kleine Organellen (Teile der Zelle, die eine bestimmte Funktion haben), die für den Abbau von Nährstoffen verantwortlich sind und energiereiche Moleküle in Form von ATP (Adenosintriphosphat, ein spezielles Molekül) bilden, das später von Zellen verwendet wird .

Aus diesem Grund wird gesagt, dass Mitochondrien als zelluläres Verdauungssystem fungieren und mit dem elektrischen System verglichen werden können, das ein Einkaufszentrum oder eine Stadt mit elektrischem Strom versorgt, dh als Stromquelle.

Ein Stromerzeugungssystem verwendet einen Brennstoff, um Elektrizität zu "erzeugen". Je größer die Stadt, desto mehr Energie wird benötigt.

In ähnlicher Weise benötigen die Zellen, wenn sie aktiver sind, eine größere Menge an Mitochondrien.

Um ATP zu produzieren, führen Mitochondrien den Prozess der Zellatmung durch. Die Mitochondrien nehmen die Lebensmittelmoleküle in Form von Kohlenhydraten auf und kombinieren sie mit Sauerstoff, um das Endergebnis des ATP zu erhalten. Sie verwenden Proteine, die als Enzyme bezeichnet werden, damit die richtige chemische Reaktion stattfindet.

Die Zellatmung zersetzt die aufgenommenen Substanzen in einfachere Verbindungen (Kohlendioxid und Wasser), und hier erfolgt die Freisetzung von Energie, die den Organismus versorgt.

Diese als Mitochondrien bezeichneten Organellen schweben frei in allen eukaryotischen Zellen, sowohl in Tieren als auch in Pflanzen.

Einige Zellen wie Erythrozyten (rote Blutkörperchen) enthalten keine Mitochondrien. Ihre Anzahl kann je nach Zelltyp zwischen eins und 10.000 variieren.

Bei Muskelzellen, die viel Energie benötigen, sind sie häufiger. Andererseits benötigen Neuronen nicht so viel Energie, weshalb sie eine geringere Menge an Mitochondrien haben.

Mitochondrien können ihre Form schnell ändern (elliptisch oder oval) und sich bei Bedarf innerhalb der Zelle bewegen.

Selbst wenn die Zelle nicht genügend Energie erhält, kann sie sich selbst reproduzieren, indem sie sich später in einem Prozess, der als binäre Spaltung bezeichnet wird, vergrößert und teilt.

Im Gegenteil, wenn die Zelle weniger Energie benötigt, werden einige Mitochondrien inaktiv oder sterben ab.

Parteien Struktur der Mitochondrien

Mitochondrien sind dynamisch und verschmelzen ständig zu Ketten und trennen sich dann. Sie haben typischerweise eine kapselartige Form, wenn sie einzeln betrachtet werden.

Mit Hilfe des Elektronenmikroskops konnten folgende Teile der Mitochondrien definiert werden:

Außenmembran

Es ist für kleine Moleküle vollständig durchlässig. Mit einer glatten Oberfläche enthält es spezielle Kanäle, die größere Moleküle transportieren. Es dient auch als Schutz und seine Form variiert von rund bis länglich.

Darin sind die Porine, spezielle Proteine, die die Funktion von Poren (daher der Name) erfüllen, durch die andere Moleküle wiederum gelangen können.

Interne Membran

Auch "intermitochondriale Membran" genannt. Es ist weniger durchlässig als das äußere, das heißt, es lässt nur viel kleinere Moleküle in die Matrix gelangen.

Darin befinden sich Falten, die "Wappen" genannt werden. Viele der chemischen Reaktionen, die in den Mitochondrien ablaufen, finden spezifisch in der inneren Membran statt.

Diese Membran enthält das Elektronentransportsystem, durch das sie von einer Proteinkomponente zur nächsten transportiert werden und eine Kette bilden.

Intermembranöser Raum

Es geht um den Raum, der zwischen der äußeren und der inneren Membran besteht. Es wird auch "Hohlraum" genannt.

Es zeichnet sich durch eine hohe Protonenkonzentration aufgrund des Elektronentransportsystems in der inneren Membran aus.

Dieser Raum ist ungefähr 70 Ångström groß, dh 7 x 10-9 Meter (0, 000000007 m).

Wappen

Sie sind Falten der inneren Membran und helfen, die Oberfläche zu vergrößern, so dass mehr chemische Reaktionen wie Elektronentransport und Zellatmung auftreten können.

Ohne diese Falten wäre die innere Membran einfach eine kugelförmige Oberfläche, auf der weniger chemische Reaktionen stattfinden würden, und wäre daher eine viel weniger effiziente Struktur.

Matrix

Es ist die Flüssigkeit, ähnlich einem Gel, das in den Mitochondrien enthalten ist. Es enthält eine Mischung aus hohen Konzentrationen von Enzymen und in ihm findet der sogenannte Krebs-Zyklus statt, in dem Nährstoffe metabolisiert und in Nebenprodukte umgewandelt werden, die Mitochondrien zur Energieerzeugung verwenden können.

In der Matrix der Mitochondrien werden eigene Ribosomen beobachtet, die zur Synthese der Proteine ​​dienen.

Ein weiteres Merkmal der Matrix ist das Vorhandensein von mitochondrialer DNA, dh ihres eigenen genetischen Materials. Darüber hinaus kann es seine eigenen Ribonukleinsäuren (RNA) und Proteine ​​produzieren. Mitochondriale DNA ist für die Synthese vieler Proteine ​​notwendig.

Ebenfalls in der Matrix befinden sich Strukturen, die als Granulate bezeichnet werden und noch Gegenstand von Untersuchungen durch Zellbiologen sind. Es wird angenommen, dass sie Ionenkonzentrationen kontrollieren können.

Funktionen

Mitochondrien erfüllen mehr als eine Funktion. Einige gelten als Haupt- und andere als Nebentätigkeiten.

Energieerzeugung

Es ist die wichtigste Funktion der Mitochondrien. Obwohl von "Produzieren" oder "Erzeugen" von Energie die Rede ist, bevorzugen viele Autoren die Verwendung des Begriffs "Befreien", da aufgrund der chemischen Reaktionen in den Mitochondrien tatsächlich eine Freisetzung der gespeicherten Energie stattfindet.

Wie oben erwähnt, wird die freigesetzte Energie durch die ATP-Moleküle dargestellt.

Dies geschieht durch einen Prozess der Zellatmung, der auch als aerobe Atmung bezeichnet wird, da er von der Anwesenheit von Sauerstoff abhängt. Dieser Prozess besteht aus 3 Phasen:

1. Glykolyse oder die Trennung von Zuckermolekülen
2. Krebs-Zyklus, ein Prozess, bei dem Proteine ​​und Fette entsprechend der Auswahl, was für den Körper produktiv ist oder nicht, assimiliert werden.
3. Elektronentransport

Wärmeerzeugung

Der Prozess der Thermogenese oder Wärmeerzeugung ist in lebenden Organismen, insbesondere in Säugetieren, vorhanden. Entsprechend der Art und Weise, in der die Erzeugung von Wärme beginnt, wird diese in folgende Kategorien eingeteilt:

• Thermogenese im Zusammenhang mit körperlicher Betätigung, dh aufgrund von Bewegung (z. B. Zittern).
• Thermogenese nicht mit Bewegung verbunden, in der nicht zuckende Thermogenese enthalten ist.
• Thermogenese durch Diät induziert.

In diesem Sinne tritt in der Matrix der Mitochondrien eine Thermogenese ohne Zittern auf. Es ist auf das "Auslaufen" von Protonen zurückzuführen, das manchmal unter bestimmten Bedingungen auftritt, und wenn es auftritt, ist das Ergebnis die Freisetzung der Protonenenergie in Form von Wärme.

Nicht-durstige Thermogenese tritt häufiger bei Organismen mit braunem Fettgewebe auf, z. B. bei Bären, die in kalten Klimazonen leben und in den kältesten Zeiten Winterschlaf halten.

Beitrag zum Prozess der Apoptose

Die Apoptose ist nicht mehr als der Prozess des programmierten Zelltods, der für die Organismen vorteilhaft ist, da er die Kontrolle des Wachstums der Zellen ermöglicht und diejenigen zerstört, die nicht notwendig sind.

Beispielsweise erfolgt während der Bildung des menschlichen Embryos die Differenzierung der Finger durch Apoptose, wobei die Zellen zwischen den Fingern eliminiert werden, was zur Trennung derselben führt.

Ebenso ist dieser Vorgang bei der normalen Organbildung, der Zerstörung von mit Viren oder Krebszellen infizierten Zellen von großer Hilfe.

Mitochondrien helfen sicherzustellen, dass die richtigen Zellen überleben, und eliminieren diejenigen, die nicht notwendig sind, indem sie die Apoptose fördern.

Calciumspeicher

Mitochondrien sind wichtige "Gefäße", in denen Calciumionen gespeichert werden, und die Konzentration dieses Minerals spielt eine wesentliche Rolle für die Zellfunktion.

Diese Größen müssen präzise gesteuert werden, um Überlastungen zu vermeiden, die die Funktion der Zellen beeinträchtigen können.

Die Mitochondrien wirken auch als Regulatoren der Calciummengen und vermeiden diese Überlastungen.

Beitrag zur Synthese bestimmter Hormone

Mitochondrien sind an der Produktion von Hormonen wie Östrogen und Testosteron beteiligt.

Assoziierte Krankheiten

Wie bereits erwähnt, besteht die Hauptfunktion der Mitochondrien darin, die Energie freizusetzen, die der Körper benötigt, um sich selbst zu erhalten und die Wachstumsprozesse ablaufen zu lassen.

Es kann vorkommen, dass Mitochondrien nicht genügend Energie freisetzen, was zu Verletzungen oder sogar zum Zelltod führt.

Wenn dies im gesamten Organismus geschieht, beginnt jedes einzelne System des Körpers zu versagen, weshalb das Leben des Menschen gefährdet ist.

Zu den Organen und Systemen, die von einer Mitochondrienerkrankung betroffen sein können, gehören:

• Bauchspeicheldrüse (Diabetes)
• Leber (Lebererkrankung)
• Nieren
• Muskeln (Schwäche, Schmerz)
• Herz
• Augen (Blindheit, Katarakte)
• Gehirn (Zittern, motorische Probleme,
• Ohren (Taubheit)
• Hormonsystem
• Atmungssystem

Dies liegt daran, dass sie eine größere Menge an Energie benötigen, um richtig zu funktionieren.

Diese Art von Zustand ist auf die geringe oder keine Produktion von Proteinen zurückzuführen, die in den Mitochondrien erzeugt werden und die auch mit dem Stoffwechsel zusammenhängen.

Der Ursprung dieser Veränderungen ist eine Art Mutation in der in den Mitochondrien vorhandenen DNA. Trotz ihres geringen Beitrags zum menschlichen Genom haben sie in jedem der vorgenannten Systeme recht weitreichende Wirkungen.

Andere Studien haben mehrere neurologische Erkrankungen wie Parkinson mit Veränderungen der Gene in Verbindung gebracht, die mit der Mitochondrienfunktion zusammenhängen, da die von der Krankheit betroffenen Gewebe den von den Mitochondrien gelieferten Energiebeitrag benötigen.