Cấu trúc và các ngăn của ty thể

Ty thể được bao bọc bởi hai màng xác định các ngăn bên trong riêng biệt, và kiến trúc này là điều làm cho quá trình phosphoryl hóa oxy hóa trở nên khả thi. Màng ngoài trơn nhẵn và màng trong gấp nếp sâu phân tách khoang gian màng khỏi chất nền trung tâm, và các nếp gấp của màng trong — các mào ty thể — làm tăng đáng kể bề mặt chứa bộ máy hô hấp.

Definition

Cấu trúc ty thể đề cập đến sự tổ chức của bào quan thành hai màng (ngoài và trong) và các ngăn mà chúng bao bọc — khoang gian màng và chất nền — với màng trong gấp nếp thành các mào ty thể chứa chuỗi vận chuyển điện tử và ATP synthase.

Scope

Chủ đề này bao gồm màng ngoài và màng trong, khoang gian màng, các mào ty thể và các điểm nối của chúng, và chất nền, cùng với việc sự phân ngăn này hỗ trợ hô hấp như thế nào và hình dạng ty thể được tái cấu trúc bằng cách hợp nhất và phân tách ra sao. Đây là một tài liệu tham khảo về cấu trúc và sinh học tế bào, không phải hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Các màng và ngăn của ty thể là gì?
• Tại sao màng trong lại tạo thành các mào ty thể?
• Sự phân ngăn cho phép tạo gradient proton như thế nào?
• Hình dạng ty thể được tái cấu trúc bằng cách hợp nhất và phân tách như thế nào?

Key concepts

• Màng ngoài ty thể
• Màng trong ty thể
• Khoang gian màng
• Các mào ty thể và điểm nối mào ty thể
• Chất nền ty thể
• DNA và ribosome ty thể
• Hợp nhất và phân tách (động lực học ty thể)

Mechanisms

Màng ngoài tương đối thấm đối với các phân tử nhỏ thông qua các porin, trong khi màng trong có tính chọn lọc cao và không thấm đối với hầu hết các ion, cho phép nó duy trì gradient proton mà quá trình bảo tồn năng lượng phụ thuộc vào. Màng trong gấp nếp thành các mào ty thể, làm tăng diện tích có sẵn cho chuỗi vận chuyển điện tử và ATP synthase; các điểm nối mào ty thể giúp tổ chức ngăn này. Chất nền chứa các enzyme của chu trình axit citric, DNA ty thể và bộ máy để biểu hiện chúng. Hình thái ty thể không tĩnh mà liên tục được tái cấu trúc bằng cách hợp nhất và phân tách, điều chỉnh mạng lưới theo nhu cầu của tế bào.

Clinical relevance

Tính toàn vẹn cấu trúc của ty thể là nền tảng cho khả năng tạo ATP của chúng, và hình thái ty thể bị thay đổi được quan sát thấy trong nhiều trạng thái tế bào được nghiên cứu. Mục này mô tả cấu trúc và động lực học để tham khảo và không cung cấp hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị.

History

Ty thể được xác định bằng kính hiển vi quang học vào cuối thế kỷ XIX, và kính hiển vi điện tử vào giữa thế kỷ XX đã tiết lộ cấu trúc hai màng và các mào ty thể. Các công trình sau này đã tích hợp bức tranh tĩnh này với khám phá rằng ty thể tạo thành các mạng lưới động được định hình bởi quá trình hợp nhất và phân tách liên tục.

Key figures

• Jennifer Nunnari
• Luca Scorrano

Seminal works

• nunnari-2012
• pernas-2016

Frequently asked questions

Tại sao màng trong ty thể lại có nhiều nếp gấp như vậy?

Các nếp gấp, được gọi là mào ty thể, mở rộng bề mặt màng chứa chuỗi vận chuyển điện tử và ATP synthase, làm tăng khả năng tạo ATP của bào quan.

Sự khác biệt giữa chất nền và khoang gian màng là gì?

Chất nền là ngăn trong cùng được bao bọc bởi màng trong và chứa các enzyme của chu trình axit citric và DNA ty thể; khoang gian màng nằm giữa màng trong và màng ngoài và tích lũy các proton được bơm ra trong quá trình hô hấp.