الميتوكوندريا: الأطراف والوظائف والأمراض المرتبطة بها
الميتوكوندريا هي عضيات صغيرة (أجزاء من الخلية لها وظيفة محددة) تكون مسؤولة عن تحطيم العناصر الغذائية وخلق جزيئات مليئة بالطاقة في شكل ATP (الأدينوساين ثلاثي الفوسفات ، وهو جزيء خاص) ، والذي تستخدمه الخلايا لاحقًا .
لهذا السبب ، يقال إن الميتوكوندريا تعمل كجهاز هضمي خلوي ، وتكون قادرة على المقارنة مع النظام الكهربائي الذي يوفر الطاقة الكهربائية لمركز تسوق أو مدينة ، أي مصدر للطاقة.
يستخدم نظام توليد الطاقة الكهربائية الوقود "لتوليد" الكهرباء. أكبر مدينة ، والمزيد من الطاقة التي ستحتاج إليها.
وبالمثل ، إذا كانت الخلايا أكثر نشاطًا ، فإنها تتطلب كمية أكبر من الميتوكوندريا.
لإنتاج ATP ، تنفذ الميتوكوندريا العملية المسماة التنفس الخلوي. تأخذ الميتوكوندريا جزيئات الطعام على شكل كربوهيدرات وتجمعها مع الأكسجين لإعطاء النتيجة النهائية للـ ATP. يستخدمون بروتينات تسمى الإنزيمات لتحدث التفاعل الكيميائي الصحيح.
يتحلل التنفس الخلوي المواد المستقبلة في مركبات أبسط (ثاني أكسيد الكربون والماء) ، وهذا هو المكان الذي يحدث فيه إطلاق الطاقة الذي يوفر الكائن الحي.
هذه العضيات تسمى الميتوكوندريا تطفو بحرية في جميع الخلايا حقيقية النواة ، سواء الحيوانات والنباتات.
بعض الخلايا ، مثل كريات الدم الحمراء (خلايا الدم الحمراء) لا تحتوي على الميتوكوندريا. يمكن أن يختلف عددهم من واحد إلى 10،000 ، حسب نوع الخلية.
في حالة خلايا العضلات ، التي تتطلب الكثير من الطاقة ، فهي أكثر وفرة. من ناحية أخرى ، لا تحتاج الخلايا العصبية إلى الكثير من الطاقة ، وبالتالي فهي تحتوي على كمية أقل من الميتوكوندريا.
الميتوكوندريا قادرة على تغيير سريع الشكل (بيضاوي الشكل أو بيضاوي) وكذلك تتحرك داخل الخلية إذا لزم الأمر.
حتى إذا لم تحصل الخلية على طاقة كافية ، فيمكنها أن تتكاثر بنفسها لتصبح أكبر وتقسيمها لاحقًا ، في عملية تسمى الانشطار الثنائي.
على العكس ، إذا كانت الخلية تحتاج إلى كمية أقل من الطاقة ، فإن بعض الميتوكوندريا تصبح غير نشطة أو تموت.
أجزاء. هيكل الميتوكوندريا
الميتوكوندريا ديناميكية وتنصهر باستمرار لتشكيل سلاسل ومن ثم منفصلة. عادة ما يكون لديهم شكل يشبه الكبسولة عند عرضه بشكل فردي.
بمساعدة المجهر الإلكتروني ، أصبح من الممكن تحديد الأجزاء التالية من الميتوكوندريا:
الغشاء الخارجي
انها نفاذية تماما للجزيئات الصغيرة. مع سطح أملس ، يحتوي على قنوات خاصة تنقل جزيئات أكبر. كما أنه بمثابة حماية وشكله يختلف من جولة إلى ممدود.
في ذلك هي porins ، البروتينات الخاصة التي تؤدي وظيفة المسام (وبالتالي الاسم) والتي من خلالها يمكن لجزيئات أخرى أن تمر بدورها.
الغشاء الداخلي
وتسمى أيضا "الغشاء بين الميتوكوندريا". إنها أقل نفاذية من تلك الخارجية ، أي أنها تسمح فقط لجزيئات أصغر بكثير بالمرور إلى المصفوفة.
في ذلك هناك طيات تسمى "القمم". تحدث العديد من التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الميتوكوندريا على وجه التحديد في الغشاء الداخلي.
يحتوي هذا الغشاء على نظام نقل الإلكترون ، حيث يتم نقله من مكون بروتين إلى آخر ، مكونًا سلسلة.
الفضاء الغشائي
إنه يتعلق بالفضاء الموجود بين الأغشية الخارجية والداخلية. ويسمى أيضا "تجويف".
يتميز بوجود نسبة عالية من البروتونات ، بسبب وجود نظام نقل الإلكترون في الغشاء الداخلي.
هذا الفضاء هو حوالي 70 درجة ، أي 7 × 10-9 متر (0.000000007 م).
التلال
إنها طيات في الغشاء الداخلي وتساعد على زيادة مساحة السطح ، بحيث يمكن حدوث مزيد من التفاعلات الكيميائية مثل النقل الإلكتروني والتنفس الخلوي.
في حالة عدم وجود هذه الطيات ، سيكون الغشاء الداخلي مجرد سطح كروي حيث تحدث تفاعلات كيميائية أقل وبالتالي سيكون هيكلًا أقل كفاءة.
قالب
إنه السائل الذي يشبه الهلام الموجود في الميتوكوندريا. أنه يحتوي على مزيج من تركيزات عالية من الإنزيمات وفيه يحدث ما يسمى دورة كريبس ، حيث يتم استقلاب المواد الغذائية ، وتحويلها إلى منتجات ثانوية يمكن أن تستخدمها الميتوكوندريا لإنتاج الطاقة.
في مصفوفة الميتوكوندريا ، يتم ملاحظة الريبوسومات الخاصة ، والتي تعمل على تخليق البروتينات.
ميزة أخرى من المصفوفة هي وجود الحمض النووي الميتوكوندريا ، وهذا هو ، المادة الوراثية الخاصة بها. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تنتج أحماضها الريبية (RNA) والبروتينات. الحمض النووي الميتوكوندريا ضروري لتخليق العديد من البروتينات.
أيضا في المصفوفة هياكل تسمى الحبيبات ، والتي لا تزال موضوع الدراسة من قبل علماء الأحياء الخلية. ويعتقد أن يتمكنوا من السيطرة على تركيزات أيون.
وظائف
الميتوكوندريا تفي بأكثر من وظيفة. بعضها يعتبر رئيسي والبعض الآخر ثانوي.
إنتاج الطاقة
إنها الوظيفة الأكثر أهمية في الميتوكوندريا. على الرغم من وجود حديث عن "إنتاج" أو "إنشاء" طاقة ، فإن العديد من المؤلفين يفضلون استخدام مصطلح "تحرير" ، لأن ما يحدث فعليًا هو إطلاق الطاقة المخزنة بفضل التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الميتوكوندريا.
كما ذكرنا أعلاه ، تمثل الطاقة المنبعثة من جزيئات ATP.
يحدث هذا من خلال عملية التنفس الخلوي ، وتسمى أيضًا التنفس الهوائي ، لأنه يعتمد على وجود الأكسجين. هذه العملية لها 3 مراحل هي:
- تحلل السكر ، أو فصل جزيئات السكر
- دورة كريبس ، وهي عملية يتم فيها استيعاب البروتينات والدهون وفقًا للاختيار بين ما هو منتج أو لا للجسم.
- نقل الإلكترون
إنتاج الحرارة
عملية التوليد الحراري أو إنتاج الحرارة موجودة في الكائنات الحية ، وخاصة في الثدييات. وفقًا للطريقة التي يبدأ بها إنتاج الحرارة ، يتم تصنيفها إلى:
- التوليد الحراري المرتبط بالتمرين ، أي بسبب الحركة (على سبيل المثال: الارتعاش).
- التوليد الحراري غير المرتبط بالتمرينات (الحركة) التي يتم من خلالها تضمين التوليد الحراري غير الوخز.
- التوليد الحراري الناجم عن النظام الغذائي.
في هذا المعنى ، يحدث التوليد الحراري غير المرتجع في مصفوفة الميتوكوندريا. يرجع ذلك إلى "تسرب" البروتونات التي تحدث في بعض الأحيان تحت ظروف معينة وعندما تحدث ، تكون النتيجة هي إطلاق طاقة البروتون في شكل حرارة.
يحدث التوليد الحراري غير العطشى في كثير من الأحيان في تلك الكائنات ذات الأنسجة الدهنية البنية ، مثل الدببة التي تعيش في المناخات الباردة ، والتي تنام خلال أشد المناطق برودة.
المساهمة في عملية موت الخلايا المبرمج
إن موت الخلايا المبرمج ليس أكثر من عملية موت الخلية المبرمجة ، وهو أمر مفيد للكائنات الحية لأنه يسمح بالتحكم في نمو الخلايا ، مما يؤدي إلى تدمير الخلايا غير الضرورية.
على سبيل المثال ، أثناء تكوين الجنين البشري ، يحدث تمايز الأصابع بواسطة موت الخلايا المبرمج ، مما يؤدي إلى القضاء على الخلايا الموجودة بين الأصابع والتي تؤدي إلى انفصالها.
وبنفس الطريقة ، فإن هذه العملية تساعد بشكل كبير في التكوين الطبيعي للأعضاء ، وتدمير الخلايا المصابة بالفيروسات أو الخلايا السرطانية.
تساعد الميتوكوندريا على ضمان بقاء الخلايا الصحيحة والقضاء على الخلايا غير الضرورية عن طريق تسهيل موت الخلايا المبرمج.
تخزين الكالسيوم
الميتوكوندريا هي "أوعية" مهمة يتم فيها تخزين أيونات الكالسيوم ويلعب تركيز هذا المعدن دورًا أساسيًا في أداء الخلايا.
يجب التحكم في هذه الكميات بدقة لتجنب الأحمال الزائدة التي يمكن أن تؤثر على وظيفة الخلايا.
تعمل الميتوكوندريا أيضًا كمنظم لكميات الكالسيوم وتجنب هذه الأحمال الزائدة.
المساهمة في تخليق بعض الهرمونات
وتشارك الميتوكوندريا في إنتاج الهرمونات مثل الاستروجين والتستوستيرون.
الأمراض المرتبطة
كما ذكرنا من قبل ، فإن الوظيفة الرئيسية للميتوكوندريا هي إطلاق الطاقة اللازمة للجسم للحفاظ على نفسه وتحدث عمليات النمو.
يمكن أن يحدث أن الميتوكوندريا لا تطلق ما يكفي من الطاقة ، مما تسبب في إصابة أو حتى موت الخلايا.
عندما يحدث هذا في الكائن الحي بأكمله ، يبدأ كل نظام من أنظمة الجسم في الفشل ، والسبب في تعريض حياة الشخص للخطر.
من بين الأعضاء والأجهزة التي يمكن أن تتأثر بمرض الميتوكوندريا:
- البنكرياس (مرض السكري)
- الكبد (مرض الكبد)
- كلاوي
- العضلات (الضعف ، الألم)
- قلب
- عيون (العمى ، إعتام عدسة العين)
- الدماغ (الهزات ، مشاكل الحركية ،
- آذان (الصمم)
- نظام الغدد الصماء
- الجهاز التنفسي
هذا لأنها تتطلب كمية أكبر من الطاقة لتعمل بشكل صحيح.
هذا النوع من الحالات يرجع إلى قلة أو عدم إنتاج البروتينات التي يتم إنشاؤها في الميتوكوندريا والتي ترتبط أيضًا بعملية التمثيل الغذائي.
أصل هذه التعديلات هو نوع من الطفرة في الحمض النووي الموجود في الميتوكوندريا. على الرغم من مساهمتها المنخفضة في الجينوم البشري ، إلا أن لها تأثيرات واسعة جدًا في كل من الأنظمة المذكورة أعلاه.
وقد ربطت دراسات أخرى بين العديد من الأمراض العصبية مثل الشلل الرعاش ، مع تغيرات في الجينات المرتبطة بوظيفة الميتوكوندريا ، لأن الأنسجة المصابة بالمرض تتطلب مساهمة الطاقة التي توفرها الميتوكوندريا.
