Mitohondrij

Struktura

Mitohondrij vsebuje dve membrani. Sestavljeni sta iz dvojnih plasti fosfolipidov in proteinov. Obe membrani imata različne lastnosti. Zaradi te organizacije z dvema membranama je v mitohondrionu pet različnih predelov. To so:

1. zunanje mitohondrijske membrane,
2. medmembranski prostor (prostor med zunanjo in notranjo membrano),
3. notranjo mitohondrijsko membrano,
4. prostor cristae (ki ga tvorijo zmečkanine notranje membrane) in
5. matriks (prostor znotraj notranje membrane). Mitohondriji so majhni, sferični ali cilindrični organeli. Na splošno je mitohondrij dolg 2,8 mikrometra in širok približno 0,5 mikrometra. je približno 150-krat manjši od jedra. V vsaki celici je približno 100-150 mitohondrijev.

Funkcija

Glavna vloga mitohondrija v celici je sprejemanje glukoze in uporaba energije, shranjene v kemijskih vezeh, za proizvodnjo ATP v procesu, imenovanem celično dihanje. Ta proces poteka v treh glavnih korakih: glikoliza, cikel citronske kisline ali Krebsov cikel in sinteza ATP. Ta ATP se sprosti iz mitohondrija in ga drugi celični organeli razgradijo za svoje funkcije.

DNK

Domnevajo, da so bili mitohondriji nekoč samostojne bakterije, ki so postale del evkariontskih celic, tako da so jih te vsrkale, kar se imenuje endosimbioza.

Večina celične DNK je v celičnem jedru, vendar ima mitohondrij svoj lasten genom. Tudi njegova DNK je zelo podobna bakterijskim genomom.

Kratica za mitohondrijsko DNK je mDNA ali mtDNA. Raziskovalci uporabljajo oba izraza.

Dedovanje

Mitohondriji se delijo z binarno delitvijo, podobno kot bakterijske celice. Pri enoceličnih evkariontih je delitev mitohondrijev povezana z delitvijo celic. To delitev je treba nadzorovati tako, da vsaka hčerinska celica dobi vsaj en mitohondrij. Pri drugih evkariontih (na primer pri ljudeh) se lahko mitohondriji razmnožujejo s svojo DNK in delijo glede na energetske potrebe celice in ne v skladu s celičnim ciklom.

Mitohondrijski geni se ne dedujejo po enakem mehanizmu kot jedrni geni. Mitohondriji in s tem mitohondrijska DNK običajno izvirajo le iz jajčeca. Mitohondriji spermija pridejo v jajčece, vendar so označeni za poznejše uničenje. Jajčna celica vsebuje razmeroma malo mitohondrijev, vendar prav ti mitohondriji preživijo in se delijo, da naseljujejo celice odraslega organizma. Mitohondriji se zato v večini primerov dedujejo po ženski liniji, kar je znano kot materinsko dedovanje. Ta način velja za vse živali in večino drugih organizmov. Vendar se mitohondriji dedujejo po očetovski liniji pri nekaterih iglavcih, vendar ne pri borovcih ali tisah.

Posamezen mitohondrij lahko vsebuje 2-10 kopij svoje DNK. Zato naj bi se mitohondrijska DNK razmnoževala z binarno delitvijo, tako da nastanejo natančne kopije. Vendar pa obstajajo dokazi, da lahko v živalskih mitohondrijih poteka rekombinacija. Če do rekombinacije ne pride, predstavlja celotno zaporedje mitohondrijske DNK en sam haploidni genom, zato je uporaben za preučevanje evolucijske zgodovine populacij.

Populacijske genetske študije

Zaradi skorajšnje odsotnosti rekombinacije je mitohondrijska DNK uporabna za populacijsko genetiko in evolucijsko biologijo. Če se vsa mitohondrijska DNK podeduje kot ena haploidna enota, lahko razmerja med mitohondrijsko DNK različnih posameznikov prikažemo kot gensko drevo. Vzorce v teh genskih drevesih lahko uporabimo za sklepanje o evolucijski zgodovini populacij. Klasičen primer tega je molekularna ura, s katero lahko določimo datum tako imenovane mitohondrijske Eve. To se pogosto razlaga kot močna podpora širjenju sodobnih ljudi iz Afrike. Drug primer za človeka je sekvenciranje mitohondrijske DNK iz kosti neandertalcev. Razmeroma velika evolucijska razdalja med zaporedji mitohondrijske DNK neandertalcev in živih ljudi je dokaz za splošno pomanjkanje križanja med neandertalci in anatomsko sodobnimi ljudmi.

Vendar pa mitohondrijska DNK odraža le zgodovino samic v populaciji. Morda ne odraža zgodovine celotne populacije. Do neke mere se lahko uporabijo očetovska genetska zaporedja iz kromosoma Y. V širšem smislu lahko le študije, ki vključujejo tudi jedrno DNK, zagotovijo celovito evolucijsko zgodovino populacije.

Sorodne strani

• Celično dihanje
• Glikoliza
• Krebsov cikel