Программа повышения квалификации
Врач интегративной медицины
Получите комплексный подход к здоровью пациента и откройте новые перспективы в профессии!
Скидка до -22% + бонусы
БОНУС: 1 из лучших углубленных курсов в записи на выбор!
Митохондрии — это двухмембранные органеллы, присутствующие в большинстве эукариотических клеток. Митохондрии имеют эндосимбиотическое происхождение. Считается, что они произошли от α-протеобактерий, вступивших в симбиотические отношения с древними эукариотическими клетками. Это событие оказало колоссальное влияние на эволюцию, позволив эукариотам развить высокоэнергозависимые процессы, включая многоклеточность.
Основная функция митохондрий связана с производством энергии в виде аденозинтрифосфата (АТФ) через окислительное фосфорилирование. Кроме того, митохондрии участвуют в многочисленных процессах, включая клеточный метаболизм, регуляцию и передачу сигналов.
Митохондрии содержат собственную ДНК (мтДНК), кодирующую часть белков, необходимых для их функционирования. Благодаря этому они обладают способностью к автономной репликации и транскрипции. Нарушения в мтДНК связаны с рядом заболеваний, включая митохондриальные миопатии и нейродегенеративные расстройства.
Митохондрии представляют собой органеллы овальной или трубчатой формы с двойной мембраной. Их размеры обычно составляют около 0.5–2 мкм, что позволяет им эффективно перемещаться от клетки к клетке.
Внешняя мембрана гладкая, богатая белками и липидами, действует как барьер, регулирующий транспорт веществ между цитоплазмой и органеллой.
Внутренняя мембрана митохондрий выделяется своим богатым содержанием фосфолипида кардиолипина, который надежно защищает ее от проникновения ионов. Она является настоящим центром функциональной активности, благодаря высокой концентрации белковых комплексов. Среди них особенно важны электронтранспортная цепь, поддерживающая протонный градиент, и АТФ-синтаза, который катализирует синтез АТФ, используя энергию протонного потока. Уникальная структура мембраны с кристами значительно увеличивает её площадь, что позволяет эффективно разместить дыхательную цепь и транспортные белки. Эти белки обеспечивают избирательную проницаемость мембраны, делая её ключевым звеном в энергетическом метаболизме клетки.
В матриксе, который обладает вязкой консистенцией, находятся митохондриальная ДНК, рибосомы, ферменты для цикла Кребса, окисления пирувата и жирных кислот, окислительном фосфорилировании, а также ионы, включая кальций и магний. (2)
Митохондрии представляют собой многофункциональные органеллы, критически важные для обеспечения жизнедеятельности клетки. Их роль выходит далеко за пределы производства энергии, охватывая ключевые аспекты клеточного метаболизма, передачи сигналов и регуляции программируемой гибели клеток.
Энергетическая функция
Основной задачей митохондрий является выработка энергии. Процесс начинается с метаболизма глюкозы и жирных кислот, образующих промежуточные продукты, такие как ацетил-КоА, которые поступают в цикл Кребса. На выходе образуются восстановленные коферменты (NADH и FADH2), участвующие в дыхательной цепи, где происходит окислительное фосфорилирование и синтез АТФ.
Регуляция апоптоза
Митохондрии играют важную роль в программируемой гибели клеток. Они выделяют цитохром С в цитозоль, что активирует каспазный каскад — цепь последовательных реакций активации ферментов каспаз. Сначала активируются инициаторные каспазы (например, каспазы-8 или -9), которые в свою очередь активируют эффекторные каспазы (например, каспазы-3, -6, -7). И уже эффекторные каспазы расщепляют клеточные белки, разрушая клеточные структуры и обеспечивая контролируемую гибель клетки (апоптоз). Процесс апоптоза является важным для поддержания клеточного гомеостаза и предотвращения неконтролируемого роста клеток, характерного для онкологических заболеваний.
Участие в гомеостазе кальция
Митохондрии регулируют концентрацию кальция в цитозоле, поглощая и высвобождая его через специальные каналы. Поддержание баланса кальция важно для передачи сигналов, мышечного сокращения и других процессов, связанных с физиологической активностью клетки.
Синтез биомолекул
Митохондрии участвуют в синтезе ряда биомолекул:
Участие в окислительном стрессе
Митохондрии являются основным источником активных форм кислорода (АФК). Небольшое количество АФК выполняет сигнальные функции, но их избыточное накопление может вызывать повреждения ДНК, белков и липидов, что приводит к окислительному стрессу и связанным с ним заболеваниям, таким как нейродегенерация.
Таким образом, полноценно функционирующие митохондрии обеспечивают клетки достаточным количеством энергии для выполнения своих биологических задач. Митохондриальные дисфункции могут клинически проявляться в виде дегенеративных заболеваний, метаболических нарушений или преждевременного старения.
Источники:
Программа повышения квалификации
Врач интегративной медицины
Получите комплексный подход к здоровью пациента и откройте новые перспективы в профессии!
Скидка до -22% + бонусы
БОНУС: 1 из лучших углубленных курсов в записи на выбор!