Mitokondrio


Mitokondrio (vanh. suom. sauvajyvänen[1]) on soluelin, joka vastaa soluhengityksestä eli solun energia-aineenvaihdunnasta. Mitokondriot polttavat ravintoaineita hapen avulla vedeksi ja hiilidioksidiksi muuntaen ravintoaineisiin sidotun kemiallisen energian ATP:ksi, joka on solun pääasiallinen energialähde[2].

Soluhengityksen yhteydessä syntyy myös sähkövirtaa, jota tarvitaan solukalvojen sähkövarausten ylläpitoon, sillä solun sisäpuoli on negatiivisesti ja ulkopuoli positiivisesti varautunut[3].

Mitokondrioilla on muitakin tehtäviä, jotka liittyvät esimerkiksi solun jakautumiseen ja ohjelmoituun solukuolemaan eli apoptoosiin. Mitokondriot osallistuvat myös muuhun solun sisäiseen signalointiin esimerkiksi varastoimalla positiivisesti varautuneita kalsium-ioneja. Kalsiumin vapauttaminen solulimaan saa aikaan esimerkiksi hermosolujen välittäjäaineiden vapautumisen.[4]

Mitokondrioiden määrä solussa vaihtelee solun energiatarpeesta riippuen. Runsaasti energiaa kuluttavissa soluissa, kuten lihaksissa, mitokondrioita on runsaasti. Mitokondriossa on omaa DNA:ta. Mitokondriot periytyvät aina äidiltä, ja niitä voidaankin käyttää apuna yksilöntunnistuksessa.[5] Punasoluissa ei ole mitokondrioita.

Mitokondrioilla on happiradikaalien tuottajana rooli myös vanhenemisessa. Mitokondriosairaudet aiheuttavat mitokondrioiden toimintahäiriöitä.[6] Mitokondrioihin vaikuttavia toksiineja on tutkittu muun muassa sian siittiötestien avulla.

Sisällysluettelo

Rakenne


Mitokondrio muodostuu sileästä ulkokalvosta ja poimuttuneesta sisäkalvosta. Kalvojen rakenteen vuoksi mitokondriossa on viisi funktioltaan ja kemiallisilta ominaisuuksiltaan erilaista osastoa: ulkokalvo, sisäkalvo, ulko- ja sisäkalvon välinen tila, sisäkalvon poimut eli kristat ja sisäkalvon sisäpuoli eli matriksi.

Ulkokalvo

Ulkokalvoa peittää samanlainen amfipaattisten molekyylien muodostama kalvo kuin soluakin. Kalvo on muodostunut pääasiassa vastakkain asettuneista fosfolipideistä, joissa glyserolimolekyylin jokaiseen hydroksyyliryhmään on esterisidoksella kiinnittynyt happo. Kalvoon on kiinnittynyt useita poriineiksi kutsuttuja proteiineja, jotka päästävät kaikki alle 5 000 daltonin kokoiset molekyylit lävitseen.

Sisäkalvo

Mitokondrion sisäkalvoproteiineja on neljää eri tyyppiä:

  1. Soluhengityksen hapetusreaktioihin liittyvät proteiinit
  2. ATP-syntaasi, joka tekee ATP:ta matriisissa.
  3. Kuljetusproteiineja, jotka säätelevät metaboliittien siirtoa matriisin sisä- ja ulkopuolelle
  4. Proteiininkuljetuskoneisto

Kristat

Sisäkalvon poimuja kutsutaan kristoiksi. Ne laajentavat huomattavasti kalvon kokonaispinta-alaa ja mahdollistavat siten ATP:n entistä tehokkaamman tuotannon.

Matriksi

Sisäkalvon sisäpuolta kutsutaan yleisesti matriksiksi. Sen sisäpuolella on muun muassa sitruunahappokierron entsyymejä, mitokondrion oma perimä ja sen säätelyyn ja kopioitumiseen vaadittavia proteiineja.

Mitokondrioiden alkuperä ja DNA


Koska mitokondriolla on käytössään oma DNA-sekvenssinsä ja sillä on työkalut proteiinisynteesiin, uskotaan mitokondrion olleen viherhiukkasen ohella alun perin itsenäinen solu. Tumallisten solujen mitokondrioiden ajatellaan polveutuneen endosymbioosin välityksellä aerobisista bakteereista ja kloroplastien syanobakteereista.[7]

mtDNA on ihmisellä noin 16 600 emäksen mittainen rengasmainen DNA-molekyyli. Jälkeläinen saa hedelmöityksessä mtDNA:n vain äidiltä (uniparentaalinen periytyminen), toisin kuin tuman DNA:n, joka saadaan molemmilta vanhemmilta. MtDNA:ssa tapahtuu paljon mutaatioita, jotka eivät korjaannu korjausmekanismien tehottomuuden vuoksi, joten mutaatiot jäävät mtDNA:han. Mutaatioita käytetään esimerkiksi ihmisgenetiikassa äitilinjojen määrittämisen apuna. Yhden emäksen muutosta (single nukleotide polymorphism SNP) pidetään yleensä mutaation merkkitekijänä.

Koska isän perimä ei ole vaikuttanut mitokondrion DNA:han eikä näin ollen sen mutaatioihin ja mutaatioiden on katsottu tapahtuneen suhteellisen säännöllisesti, ovat tutkijat voineet määrittää yksilöiden mitokodrioiden DNA:n avulla, miten kauan sitten kaikkien ihmisten kantaäiti on elänyt. Äitilinjan kantaäitinä pidetään noin 200 000 vuotta sitten Afrikassa elänyttä naista, jota kutsutaan Mitokondrio-Eevaksi.

Energiantuotanto


Mitokondriot ovat solujen voimaloita, joissa energiaa muodostetaan kemiallisesti, ja se varastoidaan korkeaenergiaisiin fosfaatteihin, yleensä ATP:hen eli adenosiinitrifosfaattiin.

Erilaiset kemialliset reaktiot kuluttavat tai tuottavat energiaa, riippuen reagoivista aineista. Kun ATP:stä irtoaa fosfaattiryhmä, se luovuttaa runsaasti energiaa, jota solu käyttää erilaisiin toimintoihinsa. ATP on siis kompakti energiavarasto, jota solu osaa käyttää esimerkiksi vaikkapa lihassupistuksen vaiheissa. Solussa energia pyrkii päätymään yhteen, ATP, lopputuotteeseen, ja energiaa tuottavat ravintoaineet, kuten rasvat, glukoosi ja proteiinit muokataan yhteen välituotteeseen, joka pystyy muodostamaan mitokondrion reaktiosarjassa ATP:tä.

Välituote on nimeltään aktiivinen etikkahappo, eli asetyyli-CoA, jossa etikkahappo on tioesterisidoksella kiinni koentsyymi A:ssa, joka ei kulu reaktion aikana. Etikkahapon hiiliatomit pelkistyvät hiilidioksidiksi ja vedyt vedeksi, jonka muodostamiseen tarvitaan happea. Aktiivisen etikkahapon hiilien pelkistymistä hiilidioksidiksi ja vetyjen hapettumista vedeksi sitruunahappokierrossa ja oksidatiivista fosforylaatiota kutsutaan yhteisnimellä soluhengitys.

Kaiken kaikkiaan mitokondrio on dynaaminen soluelin, jonka reaktiot ovat mitä hienovaraisimmin järjestäytyneet keskenään. Reaktiot voivat myös vaihtaa suuntaansa, jolloin energiaa pyritään varastoimaan pitkäaikaisempaan käyttöön, kuten esimerkiksi maksassa glykogeenina tai rasvapisaroina.


Lähteet


  1. sauvajyvänen www.terve.fi. Viitattu 3.12.2020.
  2. Mitokondrioiden tehtävät. Solunetti. http://www.solunetti.fi/fi/solubiologia/mitokondrion_tehtavat/2/
  3. Biologiset riskitekijät sisätiloissa. Mirja Salkinoja-Salonen 2012 06 07.https://tuhat.helsinki.fi/portal/files/25858263/BiologisetRiskitekij_tSis_tiloissa_7.6.pdf
  4. Mitokondrioiden tehtävät. Solunetti. http://www.solunetti.fi/fi/solubiologia/mitokondrion_tehtavat/2/
  5. Walter Nienstedt, et al.: Ihmisen fysiologia ja anatomia. WSOY, 2004. ISBN 9789510296110.
  6. Mervi Löfberg: MELAS. Lihastautiliitto ry 10/2012. http://www.lihastautiliitto.fi/fi/MELAS
  7. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P.: ”14”, Molecular Biology of the Cell, 4th edition. Garland Science, 2002. ISBN 0-8153-4072-9. Teoksen verkkoversio .
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Mitokondrio.









Luokat: Soluelimet




Tiedot vuodesta: 20.12.2020 02:30:42 CET

Lähde: Wikipedia (Tekijät [Historia])    Lisenssi: CC-BY-SA-3.0

Muutokset: Kaikki kuvat ja suurin osa niihin liittyvistä sisustuselementeistä poistettiin. Jotkut kuvakkeet korvattiin FontAwesome-kuvakkeilla. Jotkut mallit poistettiin (kuten ”artikkeli tarvitsee laajennusta”) tai osoitettiin (kuten ”viittaukset”). CSS-luokat joko poistettiin tai yhdenmukaistettiin.
Wikipediakohtaiset linkit, jotka eivät johda artikkeliin tai luokkaan (kuten ”Punaiset linkit”, “linkit muokkaussivulle”, “linkit portaaliin”) poistettiin. Jokaisella ulkoisella linkillä on lisäksi FontAwesome-kuvake. Joidenkin pienten suunnittelumuutosten lisäksi media-säilö, kartat, navigointiruudut, puhutut versiot ja geomikroformaatit poistettiin.

Huomaa: Koska annettu sisältö otetaan automaattisesti Wikipediasta tiettynä ajankohtana, manuaalinen tarkistaminen oli eikä ole mahdollista. Siksi LinkFang.org ei takaa hankitun sisällön paikkansapitävyyttä ja todellisuutta. Jos tiedossa on tällä hetkellä vääriä tietoja tai siinä on virheellinen näyttö, ota rohkeasti yhteyttä ota meihin yhteyttä: sähköposti.
Katso myös: Valmistusmerkintä & Tietosuojakäytäntö.