Митохондрия. Клетка энергии

• Митохондрия – это единственный источник энергии клеток. Расположенные в цитоплазме каждой клетки, митохондрии сравнимы с «батарейками», которые производят, хранят и распределяют необходимую для клетки энергию.

Человеческие клетки содержат в среднем 1500 митохондрий.Их особенно много в клетках с интенсивным метаболизмом (например, в мускулах или печени).

Митохондрии подвижны и перемещаются в цитоплазме в зависимости от потребностей клетки. Благодаря наличию собственной ДНК они размножаются и самоуничтожаются независимо от деления клетки.

Клетки не могут функционировать без митохондрий, без них жизнь не возможна.

Историческая справка: В 1850 году ученые обнаружили внутри клеток небольшие гранулы. Эти органеллы были названы от греческого μίτος – нить и χόνδρος – крупинка. Их окончательная идентификация была завершена только в конце XIX века. Новые исследования в этой области были предприняты в 1950 году. Причастность митохондрий к дегенеративным болезням выявлена только 1988 году.

Строение и генетические особенности: Митохондрия состоит из наружной мембраны, которая является ее оболочкой и внутренней мембраны, места энергетических преобразований. Внутренняя мембрана образует многочисленные складки, способствующие интенсивной деятельности по преобразованию энергии.

• Самая примечательная особенность митохондрий – это наличие у них своей собственной ДНК – митохондриальной ДНК. Независимо от ядерной ДНК, каждая митохондрия имеет свой собственный генетический аппарат.

Митохондриальная ДНК наследуется только по материнской линии и передается из поколения в поколение исключительно женщинами Эта особая форма наследственности митохондриального генома позволила создать родословное древо разных человеческих этносов, определив местонахождение наших общих предков в Эфиопии около 200 000 лет назад.

Обладая необыкновенными способностями к адаптации, при увеличении потребности в энергии митохондрии также способны размножаться независимо от клеточного деления. Это явление возможно благодаря митохондриальной ДНК . Митохондриальная ДНК передается исключительно женщинами

Митохондриальная ДНК не наследуется по законам Менделя, а по законам цитоплазматического наследования. Во время оплодотворения проникающий в яйцеклетку сперматозоид теряет жгутик, в котором находятся все митохондрии. Зародышу передаются только митохондрии, содержащиеся в яйцеклетке матери. Таким образом, клетки наследуют их единственный источник энергии из материнских митохондрий.

• Митохондрия: энергетическая станция клетки. Уникальный источник энергии.

В обычной жизни существуют различные способы извлечения энергии и использования ее для бытовых нужд: солнечные батареи, атомные электростанции, ветроэлектростанции… У клетки есть только одно решение для извлечения, преобразования и хранения энергии: митохондрия. Только митохондрия может преобразовать различные виды энергии в АТФ, энергию, используемую клеткой.

Процесс преобразования клеточной энергии. Митохондрии используют 80% кислорода, который мы вдыхаем, чтобы преобразовывать потенциальную энергию в энергию, используемую клеткой. В процессе окисления освобождается большое количество энергии, которая сохраняется митохондриями в виде молекул АТФ (аденозинтрифосфат) .  Энергия в клетке может принимать различные формы. Принцип действия клеточного механизма – преобразование потенциальной энергии в энергию, которую может напрямую использовать клетка.

Потенциальные виды энергии попадают в клетку через питание в виде углеводов, жиров и белков.  Она синтезируется в результате преобразования углеводов, жиров и белков внутри митохондрии. За день в организме взрослого человека синтезируется и распадается эквивалент 40 кг АТФ.

Митохондрии: официальный поставщик энергии у медведей-гризли в спячке…

У гризли сжигание телесных жиров внутри митохондрий является единственным источником питания, необходимое для выживания животного в период спячки. Преобразование жиров высвобождает большое количество воды , которое компенсирует воду, потерянную во время дыхания.

• Митохондрии и старение

Наличие своего собственного ДНК в митохондриях открывает новые пути в исследованиях проблемы старения, которое возможно связано с устойчивостью митохондрий. К тому же мутация митохондриальной ДНК при известных дегенеративных болезнях (Альцгеймер, Паркинсон…) наводит на мысль, что они могут играть особую роль в этих процессах.

Как «стареет» митохондриальная ДНК ? Из-за постоянного последовательного деления митохондрий, направленного на производство энергии, их ДНК «снашивается». Истощается запас митохондрий в хорошей форме, уменьшая единственный источник клеточной энергии.  Митохондриальная ДНК в 10 раз чувствительнее к действию свободных радикалов, чем ядерная. Мутации, вызванные свободными радикалами, ведут к дисфункции митохондрий. Но по сравнению с клеточной система самовосстановления митохондриальной ДНК очень слабая. Когда повреждения митохондрий значительны, они самоуничтожаются. Этот процесс называется «аутофагией».

• Митохондрии и фотостарение:

В 2000 году было доказано, что митохондрии ускоряют процесс фотостарения. На участкахкожи, регулярно подвергающихся воздействию солнечных лучей, уровень мутаций ДНК значительно выше, чем на защищенных участках.

Сравнение результатов биопсии (взятие образцов кожи для анализа) участка кожи, подвергшегося воздействию ультрафиолетовых лучей , и защищенного участка показывает, что мутации митохондрий под воздействием УФ-излучения вызывают хронический окислительный стресс.

Клетки и митохондрии навсегда связаны между собой: энергия, поставляемая митохондриями, необходима для деятельности клеток. Поддерживать деятельность митохондрий необходимо для лучшей клеточной деятельности и для улучшения качества кожи, особенно кожи лица, слишком часто подвергающейся воздействию УФ-лучей.

Заключение:

Процесс старения митохондрий происходит постоянно и тем быстрее, чем больше кожа получает УФ-лучей

Поврежденная митохондриальная ДНК за несколько месяцев порождает более 30 подобных себе митохондрий, т.е. с теми же повреждениями.

Ослабленные митохондрии вызывают у «хозяйских клеток» состояние энергетического голодания, как следствие – нарушение клеточного метаболизма.

Анна Клеман.Д-р медиц. Наук, Лаборатория Лаборатории Dr. Pierre Ricaud