Wat Zijn Mitochondria?

{h1}

Mitochondriën zijn gespecialiseerde cellulaire structuren die verschillende functies voeden.

Mitochondria zijn gespecialiseerde structuren die uniek zijn voor de cellen van dieren, planten en schimmels. Ze fungeren als batterijen en voeden verschillende functies van de cel en het organisme als geheel. Hoewel mitochondria een integraal onderdeel van de cel zijn, toont het bewijs dat ze zijn geëvolueerd van primitieve bacteriën.

voorval

Alle levende organismen zijn gebouwd met één fundamentele steen: de cel. In sommige gevallen vormt een enkele cel een volledig organisme. Cellen bevatten genetisch materiaal (DNA en RNA) en ze voeren essentiële functies uit, zoals metabolisme en eiwitsynthese. Cellen zijn ook in staat tot zelfreplicatie. Het organisatieniveau varieert echter binnen de cellen van verschillende organismen. Op basis van deze verschillen worden organismen in twee groepen verdeeld: eukaryoten en prokaryoten.

Planten, dieren en schimmels zijn allemaal eukaryoten en hebben sterk geordende cellen. Hun genetisch materiaal is verpakt in een centrale kern. Ze hebben ook gespecialiseerde cellulaire componenten, organellen genaamd, die elk een specifieke taak uitvoeren. Organellen zoals de mitochondria, het ruwe endoplasmatisch reticulum en de golgi dienen respectievelijk om energie te genereren, eiwitten te synthetiseren en eiwitten te verpakken voor transport naar verschillende delen van de cel en daarbuiten. De kern, evenals de meeste eukaryotische organellen, worden gebonden door membranen die de in- en uitgang van eiwitten, enzymen en ander cellulair materiaal van en naar het organel reguleren.

Prokaryoten, aan de andere kant, zijn eencellige organismen zoals bacteriën en archaea. Prokaryotische cellen zijn minder gestructureerd dan eukaryote cellen. Ze hebben geen kern; in plaats daarvan is hun genetisch materiaal vrij zwevend in de cel. Ze missen ook de vele membraangebonden organellen die in eukaryote cellen worden gevonden. Prokaryoten hebben dus geen mitochondriën.

De delen van een mitochondrion.

De delen van een mitochondrion.

Krediet: CLUSTERX Shutterstock

Structuur

In 1981 recenseerde de auteurs Lars Ernster en Gottfried Schatz in een tijdschrift over de geschiedenis van mitochondriën in het Journal of Cell Biology dat de eerste echte waarneming van mitochondria door Richard Altmann in 1890 was. Terwijl Altmann ze 'bioblasten' noemde, hun huidige, visueel beschrijvende De naam werd in 1898 gegeven door Carl Benda, gebaseerd op zijn observaties van het ontwikkelen van sperma. "Mitochondriën" zijn afgeleid van twee Griekse woorden: "mitos" betekent draad en "chondros" betekent korrel. Zoals beschreven door Karen Hales, een professor in de biologie aan het Davidson College, in Nature Education, zijn deze organellen dynamisch en smelten ze voortdurend samen tot ketens en breken ze uiteen.

Individuele mitochondria zijn capsulevormig, met een buitenmembraan en een golvend binnenmembraan, dat lijkt op uitstekende vingers. Deze vliezige plooien worden cristae genoemd en dienen om het totale oppervlak van het membraan te vergroten. In vergelijking met cristae is het buitenmembraan poreuzer en minder selectief over welke materialen het binnenlaat. De matrix is ​​het centrale deel van het organel en is omgeven door cristae. Het bevat enzymen en DNA. Mitochondria zijn in tegenstelling tot de meeste organellen (met uitzondering van chloroplasten van planten) doordat ze hun eigen set DNA en genen die voor eiwitten coderen hebben.

Plant mitochondriën werden voor het eerst waargenomen door Friedrich Meves in 1904, zoals vermeld door Ernster en Schatz (Journal of Cell Biology, 1981). Terwijl mitochondriën van planten en dieren niet verschillen in hun basisstructuur, zei Dan Sloan, een assistent-professor aan de Universiteit van Colorado, dat hun genomen nogal verschillend zijn. Ze variëren in grootte en structuur.

Volgens Sloan zijn de genomen van de meeste bloeiende planten ongeveer 100.000 basenparen groot en kunnen ze zo groot zijn als 10 miljoen basenparen. In tegenstelling hiermee zijn zoogdiergenomen van ongeveer 15.000 tot 16.000 basenparen groot. Bovendien, terwijl het mitochondriale genoom van dieren een eenvoudige cirkelvormige configuratie heeft, zei Sloan dat het mitochondriale genoom van de plant, hoewel afgebeeld als cirkelvormig, alternatieve vormen zou kunnen aannemen. "Hun werkelijke structuur in vivo [in de fabriek] is niet goed begrepen, het kunnen complexe vertakte moleculen zijn", zei hij.

Functie

De belangrijkste functie van mitochondria is het metaboliseren of afbreken van koolhydraten en vetzuren om energie te genereren. Eukaryote cellen gebruiken energie in de vorm van een chemisch molecuul genaamd ATP (adenosine trifosfaat).

ATP-generatie vindt plaats in de mitochondriale matrix, hoewel de eerste stappen van koolhydraat (glucose) metabolisme buiten het organel plaatsvinden. Volgens Geoffrey Cooper in "The Cell: A Molecular Approach 2nd Ed" (Sinauer Associates, 2000), wordt glucose eerst omgezet in pyruvaat en vervolgens in de matrix getransporteerd. Vetzuren aan de andere kant, betreden de mitochondriën zoals ze zijn.

ATP wordt geproduceerd in de loop van drie gekoppelde stappen. Eerst worden met behulp van enzymen die in de matrix aanwezig zijn, pyruvaat en vetzuren omgezet in een molecuul dat bekend staat als acetyl-CoA. Dit wordt dan het uitgangsmateriaal voor een tweede chemische reactie die bekend staat als de citroenzuurcyclus of Krebs Cycle. Deze stap produceert veel koolstofdioxide en twee extra moleculen, NADH en FADH2, die rijk zijn aan elektronen. De twee moleculen bewegen naar het binnenste mitochondriale membraan en beginnen aan de derde stap: oxidatieve fosforylatie. In deze laatste chemische reactie, NADH en FADH2 doneer hun elektronen aan zuurstof, wat leidt tot omstandigheden die geschikt zijn voor de vorming van ATP.

Een secundaire functie van mitochondria is het synthetiseren van eiwitten voor eigen gebruik.Ze werken onafhankelijk en voeren de transcriptie uit van DNA naar RNA en translatie van RNA naar aminozuren (de bouwstenen van eiwitten), zonder gebruik te maken van componenten van de cel. Maar ook hier zijn er verschillen binnen eukaryoten. De sequentie van drie DNA-nucleotiden U-A-G (uracil-adenine-guanine) is een instructie voor translatie om te stoppen in de eukaryotische kern.

Volgens de auteurs van "Molecular Cell Biology 4th Ed" (W.H. Freeman, 2000), terwijl deze sequentie ook de translatie stopt in mitochondriën in planten, codeert het voor het aminozuur tryptofaan in de mitochondria van zoogdieren, fruitvliegen en gist. Bovendien worden RNA-transcripten die voortkomen uit mitochondriale genen in planten anders verwerkt dan in dieren. "Veel veranderingen moeten plaatsvinden in mitochondriën van planten om die genen functioneel te maken," vertelde Sloan aan WordsSideKick.com. In planten worden bijvoorbeeld de individuele nucleotiden van RNA-transcripten bewerkt voordat translatie of eiwitsynthese plaatsvindt. Ook worden introns of delen van mitochondriaal RNA die geen instructies voor eiwitsynthese dragen, uitgesplitst.

Oorsprong van mitochondria: de Endosymbiont-theorie

In haar document uit 1967, 'On the Origins of Mitosing Cells', gepubliceerd in The Journal of Theoretical Biology, stelde wetenschapper Lynn Margulis een theorie voor om uit te leggen hoe eukaryotische cellen samen met hun organellen werden gevormd. Ze suggereerde dat mitochondriën en chloroplasten van planten eens vrij levende prokaryotische cellen waren die werden opgeslokt door een primitieve eukaryotische gastheercel.

De hypothese van Margulis staat nu bekend als de 'endosymbiont-theorie'. Dennis Searcy, emeritus hoogleraar aan de University of Massachusetts Amherst, legde het als volgt uit: "Twee cellen begonnen samen te leven, waarbij ze een soort van substraat of metaboliet [product van het metabolisme, zoals ATP] uitwisselden. De associatie werd verplicht, zodat nu de gastheercel kan niet gescheiden leven. "

Zelfs in de tijd dat Margulis het voorstel voorstelde, waren er al versies van de endosymbiont-theorie, waarvan sommige dateren uit 1910 en 1915. "Hoewel deze ideeën niet nieuw zijn, zijn ze in dit artikel op een dusdanige manier gesynthetiseerd dat ze consistent zijn met recente gegevens over de biochemie en cytologie van subcellulaire organellen, "schreef ze in haar paper. Volgens een artikel uit 2012 over mitochondriale evolutie door Michael Gray in het tijdschrift Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, baseerde Margulis haar hypothese op twee belangrijke bewijsstukken. Ten eerste hebben mitochondriën hun eigen DNA. Ten tweede zijn de organellen in staat om de berichten gecodeerd in hun genen naar eiwitten te vertalen, zonder gebruik te maken van één van de hulpbronnen van de eukaryote cel.

Genoomsequencing en analyses van mitochondriaal DNA hebben aangetoond dat Margulis gelijk had over de oorsprong van mitochondriën. De afstammingslijn van het organel is teruggevoerd tot een primitieve bacteriële voorouder bekend als alphaproteobacteria (α-proteobacteria).

Ondanks de bevestiging van het bacteriële erfgoed van de mitochondriën, wordt de endosymbiont-theorie nog steeds onderzocht. "Een van de grootste vragen is nu: 'Wie is de gastheercel?'", Vertelde Sloan aan WordsSideKick.com. Zoals Gray in zijn artikel opmerkte, zijn de vragen die blijven hangen of mitochondriën ontstonden nadat de eukaryotische cel ontstond (zoals gesteld in de endosymbiont-theorie) of dat mitochondriën en gastheercellen samen opduiken, op hetzelfde moment.

Extra middelen

  • National Institutes of Health Genetics Naar huis Referentie: Mitochondria
  • British Society for Cell Biology: Mitochondrion - Much more than an Energy Converter
  • National Science Foundation: Chalk Talk on Mitochondria


Video Supplement: Revitalis: Wat zijn mitochondria.




Onderzoek


Geluk Heeft Niets Te Maken Met Rijkdom
Geluk Heeft Niets Te Maken Met Rijkdom

Sommige Amerikanen Kunnen Te Veel Voedingsstoffen Krijgen
Sommige Amerikanen Kunnen Te Veel Voedingsstoffen Krijgen

Science Nieuws


Apen Wijzen Naar Afkomst Van Menselijke Taal
Apen Wijzen Naar Afkomst Van Menselijke Taal

Nasa Komt Naar Buiten Waar De Raar Vierkante Ijsberg Was Geboren
Nasa Komt Naar Buiten Waar De Raar Vierkante Ijsberg Was Geboren

Zijn Honden Kleurenblind?
Zijn Honden Kleurenblind?

Countdown: 'S Werelds Snelste Voertuigen
Countdown: 'S Werelds Snelste Voertuigen

Waarom Een ​​Ontsnapte Jaguar Op Een Moordpartij Was In De Dierentuin Van New Orleans
Waarom Een ​​Ontsnapte Jaguar Op Een Moordpartij Was In De Dierentuin Van New Orleans


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com