Mitohondrije

Mitohondrije su ćelijske organele sa najvećom količinom membrana prisutne u svim eukariotskim ćelijama. Otkrivene su u 19. veku, a 1948. g. prvi put izolovane iz ćelija. Njihov sadržaj je obavijen dvema membranama – spoljašnjom i unutrašnjom, između kojih se nalazi međuprostor. Spoljašnja membrana je glatka i u kontaktu je sa citoplazmom. Unutrašnja membrana gradi mnoge uvrate označene kao kriste (pregrade), usled čega je njena površina oko pet puta veća od površine spoljašnje membrane (vidi sliku). Na njoj se nalaze enzimi respiratornog lanca koji omogućuju stvaranje ATP-a u procesu ćelijskog disanja. Zbog toga se mitohondrije popularno nazivaju električne centrale.

Struktura

Unutrašnji sadržaj mitohondrija naziva se matriks. U njemu se nalaze:

1. ribozomi, koji su sitniji od onih u citoplazmi – 70S (slični su prokariotskim ribozomima, čime se potvrđuje simbiotska teorija evolucije ćelije, o kojoj je ranije bilo reči);

2. mitohondrijalna DNK (m-DNK) koja je prstenasta (slična prokariotskoj) i ima sposobnost da se replikuje nezavisno od replikacije DNK u jedru; time i mitohondrije mogu da se udvajaju (samoduplikacija) nezavisno od deobe same ćelije; udvajanje se obavlja fisionom deobom;

3. enzimi koji učestvuju u ćelijskom disanju, u drugoj fazi tog procesa koja se naziva Krebsov ciklus

Za više podataka pogledati Mitohondrijski genom

Za više podataka pogledati Unutrašnja membrana mitohondrija

Hemijski sastav

Hemijski sastav mitohondrijaa:

• proteini (60-70%)
• fosfolipidi (20-30%)
• RNK i DNK (0,5%)
• enzimi koji učestvuju u procesima ćelijskog disanja

Ćelijsko disanje (respiracija)

Ćelijsko disanje je proces u kome se organske materije oksiduju, pri čemu kao krajnji proizvodi te oksidacije nastaju ugljen-dioksid, voda i energija u obliku molekula ATP-a. Zbirno jednačina ćelijskog disanja je:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ = 6CO₂ + 6H₂O + ATP ( energija)

Glikoliza

Prva faza u razlaganju glukoze je glikoliza i odvija se u citoplazmi u odsustvu kiseonika. Glikolizom se jedan molekul glukoze razloži na dva molekula pirogrožđane kiseline (ima 3 C atoma) i pri tome se oslobodi 2 molekula ATP. Elektrone, koji se oslobađaju u procesu glikolize, prihvataju određeni koenzimi. (Oksidacija je gubljenje elektrona, a redukcija primanje elektrona. Elektrone prihvataju prenosioci – koenzimi.) U nedostatku dovoljne količine kiseonika (npr. pri vršenju napornog rada u mišićima) pirogrožđana kiselina prelazi u mlečnu kiselinu što izaziva zamor mišića. Kada se dovede kiseonik, mlečna prelazi u pirogrožđanu, a ova se zatim uključuje u dalji proces razgradnje.

Krebsov ciklus

Druga faza je ćelijsko disanje i odvija se u mitohondrijama u prisustvu kiseonika. Ćelijsko disanje obuhvata dva procesa: Krebsov ciklus (ciklus limunske kiseline) i transport elektrona.

Pre ulaska u Krebsov ciklus pirogrožđana kiselina se razlaže na ugljen-dioksid i acetilni ostatak. Acetilni ostatak (2C atoma) se vezuje za koenzim A (CoA)i nastaje acetil-koenzim A. Acetil-CoA povezuje glikolizu i Krebsov ciklus. Ulaskom u Krebsov ciklus acetil-CoA se vezuje za oksal-sirćetnu kiselinu (4C atoma) pri čemu nastaje limunska kiselina (6 C atoma). Tokom ciklusa se oslobađa ugljen-dioksid (2 molekula pri svakom ciklusu) i obnavlja oksal-sirćetna kiselina. Na taj način je oksal-sirćetna stalno prisutna u ćeliji.

Transport elektrona

Oksidovana jedinjenja gube elektrone koje prihvata čitav niz enzima koji nagrade respiratorni lanac enzima. Duž ovog lanca elektroni se prenose uvek od višeg ka nižem energetskom nivou. Da bi sa višeg prešli na niži energetski nivo, elektroni moraju da otpuste deo energije. Energija koju oni otpuštaju tokom ovog prolaska koristi se za stvaranje ATP-a iz ADP-a. Krajnji primalac elektrona je kiseonik koji se kombinuje sa vodonikovim jonima iz rastvora stvarajući vodu.

Katabolički putevi

Većina organizama energiju dobija iz masti i proteina, a ne direktno iz glukoze. Masti i proteini se razlažu u sistemu za varenje i pretvaraju u molekule koji se mogu uključiti u nekoj tački u Krebsov ciklus. Polisaharidi se razlažu na monosaharide koji se uključuju u glikolizu. Masti se prvo razlažu (u crevima) na glicerol i masne kiseline. Masne kiseline se razlažu na delove od po 2 C atoma (proces se naziva b- oksidacija masnih kiselina), koji ulaze kao acetil-CoA u Krebsov ciklus. Proteini se u crevima razlažu na aminokiseline koje dezaminacijom (otklanjanjem amino grupe) uključuju u glikolizu ili Krebsov ciklus.

Za više podataka pogledati Ćelijsko disanje

Literatura

• Šerban, M, Nada: Ćelija - strukture i oblici, ZUNS, Beograd, 2001
• Grozdanović-Radovanović, Jelena: Citologija, ZUNS, Beograd, 2000
• Pantić, R, V: Biologija ćelije, Univerzitet u Beogradu, beograd, 1997
• Diklić, Vukosava, Kosanović, Marija, Dukić, Smiljka, Nikoliš, Jovanka: Biologija sa humanom genetikom, Grafopan, Beograd, 2001
• Petrović, N, Đorđe: Osnovi enzimologije, ZUNS, Beograd, 1998.

Snežana Trifunović, dipl. biolog