Mitocondrie

Structură

O mitocondrie conține două membrane. Acestea sunt alcătuite din straturi duble de fosfolipide și proteine. Cele două membrane au proprietăți diferite. Din cauza acestei organizări cu membrană dublă, există cinci compartimente distincte în mitocondrie. Acestea sunt:

1. membrana mitocondrială exterioară,
2. spațiul intermembranar (spațiul dintre membranele exterioară și interioară),
3. membrana mitocondrială interioară,
4. spațiul cristei (format din pliuri ale membranei interne), și
5. matricea (spațiul din interiorul membranei interne). Mitocondriile sunt organite mici, sferice sau cilindrice. În general, o mitocondrie are o lungime de 2,8 microni și o lățime de aproximativ 0,5 microni. este de aproximativ 150 de ori mai mică decât nucleul. Există aproximativ 100-150 de mitocondrii în fiecare celulă.

Funcția

Principalul rol al mitocondriei în celulă este de a lua glucoza și de a utiliza energia stocată în legăturile sale chimice pentru a produce ATP într-un proces numit respirație celulară. Există 3 etape principale ale acestui proces: glicoliza, ciclul acidului citric sau ciclul Krebs și sinteza ATP. Acest ATP este eliberat din mitocondrie și descompus de celelalte organite ale celulei pentru a-și alimenta propriile funcții.

ADN

Se crede că mitocondriile au fost cândva bacterii independente și au devenit parte a celulelor eucariote prin înglobare, un proces numit endosimbioză.

Cea mai mare parte a ADN-ului unei celule se află în nucleul celular, dar mitocondria are propriul genom independent. De asemenea, ADN-ul său prezintă o similitudine substanțială cu genomurile bacteriene.

Prescurtarea pentru ADN mitocondrial este ADNm sau ADNmt. Ambele au fost folosite de cercetători.

Moștenire

Mitocondriile se împart prin fisiune binară, similar cu diviziunea celulară bacteriană. La eucariotele unicelulare, diviziunea mitocondriilor este legată de diviziunea celulară. Această diviziune trebuie să fie controlată astfel încât fiecare celulă fiică să primească cel puțin o mitocondrie. La alte eucariote (la om, de exemplu, mitocondriile își pot replica ADN-ul și se pot diviza ca răspuns la nevoile energetice ale celulei, mai degrabă decât în fază cu ciclul celular.

Genele mitocondriale ale unui individ nu sunt moștenite prin același mecanism ca și genele nucleare. Mitocondriile și, prin urmare, ADN-ul mitocondrial, provin de obicei doar din ovul. Mitocondriile spermatozoizilor intră în ovul, dar sunt marcate pentru a fi distruse ulterior. Celula ovulului conține relativ puține mitocondrii, dar aceste mitocondrii sunt cele care supraviețuiesc și se divid pentru a popula celulele organismului adult. Prin urmare, mitocondriile sunt, în majoritatea cazurilor, moștenite pe linie feminină, ceea ce se numește moștenire maternă. Acest mod este valabil pentru toate animalele și pentru majoritatea celorlalte organisme. Cu toate acestea, mitocondriile sunt moștenite pe cale paternă la unele conifere, deși nu la pini sau tei.

O singură mitocondrie poate conține 2-10 copii ale ADN-ului său. Din acest motiv, se crede că ADN-ul mitocondrial se reproduce prin fisiune binară, producând astfel copii exacte. Cu toate acestea, există unele dovezi că mitocondriile animale pot suferi recombinare. Dacă nu are loc recombinare, întreaga secvență de ADN mitocondrial reprezintă un singur genom haploid, ceea ce îl face util pentru studierea istoriei evolutive a populațiilor.

Studii de genetică a populațiilor

Aproape absența recombinării în ADN-ul mitocondrial face ca acesta să fie util pentru genetica populațiilor și biologia evoluționistă. Dacă tot ADN-ul mitocondrial este moștenit ca o singură unitate haploidă, relațiile dintre ADN-ul mitocondrial de la diferiți indivizi pot fi considerate ca un arbore genic. Tiparele din acești arbori genetici pot fi folosite pentru a deduce istoria evolutivă a populațiilor. Exemplul clasic în acest sens este cel în care ceasul molecular poate fi folosit pentru a da o dată pentru așa-numita Eva mitocondrială. Acest lucru este adesea interpretat ca un sprijin puternic pentru răspândirea oamenilor moderni din Africa. Un alt exemplu uman este secvențierea ADN-ului mitocondrial din oasele Neanderthalului. Distanța evolutivă relativ mare dintre secvențele de ADN mitocondrial ale neanderthalienilor și ale oamenilor vii este o dovadă a lipsei generale de încrucișare între neanderthalieni și oamenii moderni din punct de vedere anatomic.

Cu toate acestea, ADN-ul mitocondrial reflectă doar istoria femelelor dintr-o populație. Este posibil să nu reprezinte istoria populației în ansamblu. Într-o anumită măsură, pot fi utilizate secvențele genetice paterne din cromozomul Y. Într-un sens mai larg, numai studiile care includ și ADN-ul nuclear pot oferi o istorie evolutivă cuprinzătoare a unei populații.

Pagini conexe

• Respirația celulară
• Glicoliza
• Ciclul Krebs