Ποια είναι η δουλειά των μιτοχονδρίων σε ένα ζωικό κύτταρο;
Η διαδικασία της παραγωγής ΑΤΡ στα μιτοχόνδρια ονομάζεται κυτταρική αναπνοή, η οποία περιλαμβάνει την κατανομή της γλυκόζης, των λιπαρών οξέων και άλλων οργανικών μορίων παρουσία οξυγόνου. Ακολουθεί μια επισκόπηση των κύριων βημάτων της κυτταρικής αναπνοής που εμφανίζονται μέσα στα μιτοχόνδρια:
1. Γλυκόλυση: Αυτή η διαδικασία λαμβάνει χώρα στο κυτταρόπλασμα έξω από τα μιτοχόνδρια. Η γλυκόζη, μια ζάχαρη έξι άνθρακα, χωρίζεται σε δύο μόρια πυροσταφυλικού, ένα μόριο τριών άνθρακα. Αυτό το βήμα δημιουργεί μια μικρή ποσότητα ΑΤΡ και NADH, ένα μόριο φορέα ηλεκτρονίων.
2. Αποκαρβοξυλίωση πυροσταφυλικού: Τα πυροσταφυλικά μόρια από τη γλυκόλυση εισάγουν τα μιτοχόνδρια. Μετατρέπονται σε ακετυλο-συνένζυμο Α (ακετυλο-ΟοΑ), το οποίο εισέρχεται στον κύκλο του κιτρικού οξέος.
3. Κύκλος κιτρικού οξέος (κύκλος Krebs): Αυτή η σειρά χημικών αντιδράσεων λαμβάνει χώρα στη μιτοχονδριακή μήτρα. Το ακετυλο-ΟοΑ συνδυάζεται με οξαλοοξικό για να σχηματίσει κιτρικό, το οποίο υφίσταται μια σειρά ενζυματικών αντιδράσεων για την απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα και παράγει περισσότερα NADH και FADH2, μόρια φορέα ηλεκτρονίων.
4. Αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων: Τα μόρια NADH και FADH2 που παράγονται σε γλυκόλυση και ο κύκλος του κιτρικού οξέος δίνουν τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Αυτή η αλυσίδα βρίσκεται στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη και αποτελείται από μια σειρά συμπλεγμάτων πρωτεϊνών.
Καθώς τα ηλεκτρόνια κινούνται μέσω της αλυσίδας, η ενέργεια τους χρησιμοποιείται για την αντλία ιόντων υδρογόνου (Η+) από τη μιτοχονδριακή μήτρα στον διαμεμβρανικό χώρο. Αυτό δημιουργεί μια ηλεκτροχημική κλίση σε όλη τη μεμβράνη.
5. Σύνθεση ATP: Η ηλεκτροχημική κλίση που παράγεται από την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων οδηγεί το τελικό βήμα της κυτταρικής αναπνοής, της σύνθεσης ΑΤΡ. Καθώς τα ιόντα υδρογόνου ρέουν πίσω στη μιτοχονδριακή μήτρα μέσω ενός συμπλέγματος πρωτεΐνης που ονομάζεται συνθάση ΑΤΡ, η ενέργεια που απελευθερώνεται χρησιμοποιείται για τη σύνθεση ΑΤΡ από ADP (διφωσφορική αδενοσίνη).
Αυτή η διαδικασία χημειοσμίωσης παράγει μια σημαντική ποσότητα ΑΤΡ, η οποία στη συνέχεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί από το κύτταρο για διάφορες δραστηριότητες που απαιτούνται από ενέργεια όπως η κυτταρική κίνηση, η σύνθεση μορίων, η ενεργός μεταφορά ιόντων και πολλές άλλες κυτταρικές λειτουργίες.
Συνολικά, τα μιτοχόνδρια διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στον ενεργειακό μεταβολισμό των ζωικών κυττάρων μετατρέποντας τα οργανικά μόρια σε ΑΤΡ μέσω της διαδικασίας της κυτταρικής αναπνοής. Χωρίς λειτουργικά μιτοχόνδρια, τα κύτταρα δεν θα είναι σε θέση να παράγουν επαρκή ενέργεια για να εκτελέσουν τις βασικές τους λειτουργίες, οδηγώντας σε κυτταρικό θάνατο και τελικά επηρεάζοντας την επιβίωση του οργανισμού.
