ساختار و بخش‌های میتوکندری

میتوکندری توسط دو غشا احاطه شده است که بخش‌های داخلی متمایزی را تعریف می‌کنند، و این معماری است که فسفوریلاسیون اکسیداتیو را ممکن می‌سازد. غشای بیرونی صاف و غشای داخلی با چین‌خوردگی‌های عمیق، فضای بین غشایی را از ماتریکس مرکزی جدا می‌کنند، و چین‌خوردگی‌های غشای داخلی — که کریستا نامیده می‌شوند — سطحی را که ماشین‌آلات تنفسی را در خود جای داده است، به شدت افزایش می‌دهند.

Definition

ساختار میتوکندری به سازماندهی این اندامک به دو غشا (بیرونی و داخلی) و بخش‌هایی که آن‌ها را در بر می‌گیرند — فضای بین غشایی و ماتریکس — اشاره دارد، با غشای داخلی که به شکل کریستاها چین خورده است و زنجیره انتقال الکترون و ATP سنتاز را در خود جای داده است.

Scope

این موضوع شامل غشاهای بیرونی و داخلی، فضای بین غشایی، کریستاها و اتصالات آن‌ها، و ماتریکس می‌شود، به همراه اینکه چگونه این بخش‌بندی از تنفس پشتیبانی می‌کند و چگونه شکل میتوکندری توسط همجوشی و شکافت بازسازی می‌شود. این یک مرجع ساختاری و زیست‌شناسی سلولی است، نه راهنمای بالینی.

Core questions

• غشاها و بخش‌های میتوکندری کدامند؟
• چرا غشای داخلی کریستاها را تشکیل می‌دهد؟
• چگونه بخش‌بندی امکان ایجاد گرادیان پروتونی را فراهم می‌کند؟
• چگونه شکل میتوکندری توسط همجوشی و شکافت بازسازی می‌شود؟

Key concepts

• غشای بیرونی میتوکندری
• غشای داخلی میتوکندری
• فضای بین غشایی
• کریستاها و اتصالات کریستا
• ماتریکس میتوکندری
• DNA و ریبوزوم‌های میتوکندریایی
• همجوشی و شکافت (دینامیک میتوکندری)

Mechanisms

غشای بیرونی از طریق پورین‌ها نسبتاً نسبت به مولکول‌های کوچک نفوذپذیر است، در حالی که غشای داخلی بسیار انتخابی و نسبت به بیشتر یون‌ها نفوذناپذیر است، که به آن اجازه می‌دهد گرادیان پروتونی را که حفظ انرژی به آن وابسته است، نگه دارد. غشای داخلی به شکل کریستاها چین می‌خورد و سطح موجود برای زنجیره انتقال الکترون و ATP سنتاز را افزایش می‌دهد؛ اتصالات کریستا به سازماندهی این بخش کمک می‌کنند. ماتریکس حاوی آنزیم‌های چرخه اسید سیتریک، DNA میتوکندریایی و ماشین‌آلات بیان آن است. مورفولوژی میتوکندری ثابت نیست بلکه به طور مداوم توسط همجوشی و شکافت بازسازی می‌شود که شبکه را با نیازهای سلولی تنظیم می‌کند.

Clinical relevance

یکپارچگی ساختاری میتوکندری زیربنای ظرفیت آن‌ها برای ساخت ATP است، و مورفولوژی تغییر یافته میتوکندری در بسیاری از حالات سلولی مورد مطالعه در تحقیقات مشاهده می‌شود. این مدخل ساختار و دینامیک را برای مرجع توصیف می‌کند و راهنمایی تشخیصی یا درمانی ارائه نمی‌دهد.

History

میتوکندری‌ها در اواخر قرن نوزدهم با میکروسکوپ نوری شناسایی شدند، و میکروسکوپ الکترونی در اواسط قرن بیستم سازماندهی دو غشایی و کریستاها را آشکار کرد. کارهای بعدی این تصویر ثابت را با کشف اینکه میتوکندری‌ها شبکه‌های دینامیکی را تشکیل می‌دهند که توسط همجوشی و شکافت مداوم شکل می‌گیرند، یکپارچه کرد.

Key figures

• Jennifer Nunnari
• Luca Scorrano

Seminal works

• nunnari-2012
• pernas-2016

Frequently asked questions

چرا غشای داخلی میتوکندری این همه چین‌خوردگی دارد؟

این چین‌خوردگی‌ها که کریستا نامیده می‌شوند، سطح غشا را که زنجیره انتقال الکترون و ATP سنتاز را در خود جای داده است، گسترش می‌دهند و ظرفیت اندامک برای ساخت ATP را افزایش می‌دهند.

تفاوت بین ماتریکس و فضای بین غشایی چیست؟

ماتریکس داخلی‌ترین بخش است که توسط غشای داخلی احاطه شده و حاوی آنزیم‌های چرخه اسید سیتریک و DNA میتوکندریایی است؛ فضای بین غشایی بین غشاهای داخلی و بیرونی قرار دارد و پروتون‌های پمپ شده به بیرون در طول تنفس را جمع‌آوری می‌کند.