Mitochondria: Definition, struktur og funktion (med diagram)

De eukaryote celler i levende organismer udfører kontinuerligt et stort antal kemiske reaktioner for at leve, vokse, reproducere og bekæmpe sygdom.

Alle disse processer kræver energi på celleniveau. Hver celle, der deltager i nogen af disse aktiviteter, får sin energi fra mitokondrierne, små organeller, der fungerer som cellernes kraftcentre. Enkelheden af mitokondrier er mitokondrion.

Hos mennesker har celler som røde blodlegemer ikke disse små organeller, men de fleste andre celler har et stort antal mitokondrier. Muskelceller kan for eksempel have hundreder eller endda tusinder for at tilfredsstille deres energibehov.

Næsten enhver levende ting, der bevæger sig, vokser eller tænker, har mitokondrier i baggrunden, hvilket producerer den nødvendige kemiske energi.
Struktur af Mitochondria

Mitochondria er membranbundne organeller omgivet af en dobbelt membran.

De har en glat ydre membran, der omslutter organellen og en foldet indre membran. Foldene i den indre membran kaldes cristae, hvis ental er crista, og foldene er, hvor reaktionerne, der skaber mitokondrisk energi, finder sted.

Den indre membran indeholder en væske kaldet matrix, mens intermembranrummet er placeret mellem de to membraner er også fyldt med væske.

På grund af denne relativt enkle cellestruktur har mitokondrier kun to separate driftsvolumener: matrixen inde i den indre membran og intermembranrummet. De er afhængige af overførsler mellem de to volumener til energiproduktion.

For at øge effektiviteten og maksimere energidannelsespotentialet trænger den indre membranfoldning dybt ind i matrixen.

Som et resultat den indre membran har et stort overfladeareal, og ingen del af matrixen er langt fra en indre membranfold. Foldene og det store overfladeareal hjælper med mitokondriefunktionen, hvilket øger den potentielle overførselshastighed mellem matrixen og intermembranrummet over den indre membran.
Hvorfor er mitokondrier vigtige?

Mens enkle celler oprindeligt udviklede sig uden mitokondrier eller andre membranbundne organeller, komplekse multicellulære organismer og varmblodede dyr, såsom pattedyr, får deres energi fra cellulær respiration baseret på mitokondrielfunktionen.

Funktioner med høj energi såsom hjertemusklerne eller fuglen vinger har høje koncentrationer af mitokondrier, der leverer den nødvendige energi.

Gennem deres ATP-syntesefunktion producerer mitokondrier i muskler og andre celler kropsvarmen for at holde varmblodige dyr ved en stabil temperatur. Det er denne koncentrerede energiproduktionsevne hos mitokondrier, der gør aktiviteterne med høj energi og produktion af varme hos højere dyr mulige.
Mitokondriske funktioner

Energiproduktionscyklussen i mitokondrier er afhængig af en elektrontransport kæde sammen med citronsyre- eller Krebs-cyklus.
Læs mere om Krebs-cyklussen.

Processen med at nedbryde kulhydrater såsom glukose for at fremstille ATP kaldes katabolisme. Elektronerne fra glukoseoxidation ledes langs en kemisk reaktionskæde, der inkluderer citronsyrecyklus.

Energi fra reduktionsoxidationen, eller redox, reaktioner bruges til at overføre protoner ud af matrixen, hvor reaktionerne tager placere. Den endelige reaktion i mitokondriel funktionskæde er en, hvor ilt fra cellulær respiration gennemgår reduktion til dannelse af vand. Slutprodukterne af reaktionerne er vand og ATP.

De vigtigste enzymer, der er ansvarlige for mitokondriel energiproduktion, er nicotinamid-adenindinucleotidphosphat (NADP), nicotinamid-adenin-dinucleotid (NAD), adenosindiphosphat (ADP) og flavin-adenindinucleotid (FAD).

De arbejder sammen for at hjælpe med at overføre protoner fra brintmolekyler i matrixen over den indre mitokondrielle membran. Dette skaber et kemisk og elektrisk potentiale over membranen, idet protonerne vender tilbage til matrixen gennem enzymet ATP-syntase, hvilket resulterer i fosforylering og produktion af adenosintriphosphat (ATP).
Læs om ATP's struktur og funktion.

ATP-syntese og ATP-molekylerne er de vigtigste bærere af energi i celler og kan bruges af cellerne til produktion af de kemikalier, der er nødvendige til levende organismer.
••• Sciencing

Udover at være energiproducenter kan mitokondrier hjælpe med signal-til-celle-signalering gennem frigivelse af calcium.

Mitochondria har evnen til at opbevare calcium i matrixen og kan frigive det, når visse enzymer eller hormoner er til stede. Som et resultat kan celler, der producerer sådanne udløsende kemikalier, se signalet om stigende calcium fra frigørelsen af mitokondrierne.

I det store og hele er mitokondrier en vigtig komponent i levende celler, som hjælper med celleinteraktioner, distribuerer komplekse kemikalier og producerer ATP, der danner energibasis for alt liv.
De indre og ydre mitokondriske membraner