ข้อมูล

ไมโตคอนเดรีย - ETC

ไมโตคอนเดรีย - ETC


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ฉันอ่านที่ไหนสักแห่งที่กระสวยแยกของ Malate ให้ถ่ายอิเล็กตรอนไปยังสารเชิงซ้อน 1 ใน ETC ในขณะที่รถรับส่ง Glycerol ฟอสเฟตใช้คอมเพล็กซ์ 2 ไม่มีใครรู้ว่าสิ่งนี้เป็นความจริงหรือไม่? หนังสือเรียนจำนวนมากยังระบุด้วยว่าคอมเพล็กซ์ 2 สามารถข้ามความซับซ้อน 2 ได้ ไม่มีใครรู้ว่าสิ่งนี้เป็นจริงหรือไม่? ฉันได้เห็นข้อความนี้ในหนังสือชีวเคมีโดย Voet และ Voet


ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน

ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนเป็นขั้นตอนที่สำคัญใน ออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชั่น ที่อิเล็กตรอนถูกถ่ายโอนจาก ตัวพาอิเล็กตรอนเข้าไปในโปรตีนของห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน ซึ่งจากนั้นจะเก็บอิเล็กตรอนไว้บนอะตอมของออกซิเจน และส่งผลให้ขนส่งโปรตอนผ่านเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรีย โปรตอนส่วนเกินนี้ขับโปรตีนคอมเพล็กซ์ เอทีพีสังเคราะห์ซึ่งเป็นขั้นตอนสุดท้ายในการสร้างออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่น ATP.


เชื่อกันว่าไมโตคอนเดรียวิวัฒนาการมาจากแบคทีเรียอิสระที่พัฒนาไปสู่ความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันกับเซลล์โปรคาริโอต ให้พลังงานเพื่อแลกกับที่อยู่อาศัยที่ปลอดภัย ในที่สุดมันก็กลายเป็นออร์แกเนลล์ ซึ่งเป็นโครงสร้างพิเศษภายในเซลล์ ซึ่งใช้ในการแยกเซลล์ยูคาริโอตออกจากเซลล์โปรคาริโอต สิ่งนี้เกิดขึ้นตลอดกระบวนการที่ยาวนานนับล้านปี และตอนนี้ไมโตคอนเดรียภายในเซลล์ไม่สามารถแยกจากกันได้ แนวคิดที่ว่าไมโตคอนเดรียวิวัฒนาการด้วยวิธีนี้เรียกว่าทฤษฎีเอนโดซิมไบโอติก

ทฤษฎีเอนโดซิมไบโอติกมีหลักฐานหลากหลายรูปแบบ ตัวอย่างเช่น ไมโทคอนเดรียมี DNA ของตัวเองซึ่งแยกจาก DNA ในนิวเคลียสของเซลล์ มันถูกเรียกว่า mitochondrial DNA หรือ mtDNA และมันจะถูกส่งต่อผ่านตัวเมียเท่านั้นเพราะสเปิร์มไม่มีไมโตคอนเดรีย คุณได้รับ mtDNA จากแม่ของคุณ และคุณสามารถส่งต่อได้ก็ต่อเมื่อคุณเป็นผู้หญิงที่มีลูก นอกจากนี้ยังเป็นวงกลมเช่น DNA ของแบคทีเรีย หลักฐานอีกรูปแบบหนึ่งคือวิธีสร้างไมโตคอนเดรียใหม่ในเซลล์ ไมโตคอนเดรียใหม่เกิดขึ้นจากการแยกตัวแบบไบนารีเท่านั้น ซึ่งเป็นวิธีเดียวกับที่แบคทีเรียสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ หากไมโทคอนเดรียทั้งหมดถูกกำจัดออกจากเซลล์ จะไม่สามารถสร้างไมโตคอนเดรียขึ้นมาใหม่ได้ เนื่องจากไม่มีไมโตคอนเดรียที่มีอยู่ที่จะแยกออก นอกจากนี้ จีโนมของไมโตคอนเดรียและ Rickettsia แบคทีเรีย (แบคทีเรียที่อาจทำให้เกิดไข้ด่างดำและไข้รากสาดใหญ่) ได้รับการเปรียบเทียบและลำดับมีความคล้ายคลึงกันมากจนแนะนำว่าไมโตคอนเดรียมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับ Rickettsia.

คลอโรพลาสต์ ซึ่งเป็นออร์แกเนลล์ในพืชที่มีการสังเคราะห์ด้วยแสง เชื่อกันว่าวิวัฒนาการมาจากแบคทีเรียเอนโดซิมไบโอติกด้วยเหตุผลที่คล้ายคลึงกัน พวกมันมี DNA ทรงกลมที่แยกจากกัน โครงสร้างเมมเบรนสองชั้น และแยกออกเป็นไบนารีฟิชชัน

1. ข้อใดคือหน้าที่ของไมโตคอนเดรีย
NS. ควบคุมการเผาผลาญ
NS. ผลิตเอทีพี
ค. การเก็บแคลเซียม
NS. จากทั้งหมดที่กล่าวมา

2. ข้อใดไม่ใช่เหตุผลที่คิดว่าไมโตคอนเดรียวิวัฒนาการมาจากแบคทีเรียที่มีชีวิตอิสระ
NS. ไมโตคอนเดรียมี DNA ของตัวเอง
NS. Mitochondria สืบพันธุ์ผ่านฟิชชันแบบไบนารี
ค. DNA ของไมโตคอนเดรียนั้นได้รับการถ่ายทอดทางพันธุกรรม
NS. จีโนมคล้ายกับ DNA ของแบคทีเรีย

3. เมทริกซ์ยลอยู่ที่ไหน?
NS. ภายในเยื่อหุ้มชั้นใน
NS. ระหว่างเยื่อหุ้มชั้นในและชั้นนอก
ค. ภายใน mtDNA
NS. ในช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์


การร้องเรียน DMCA

หากคุณเชื่อว่าเนื้อหาที่มีอยู่โดยวิธีการของเว็บไซต์ (ตามที่กำหนดไว้ในข้อกำหนดในการให้บริการของเรา) ละเมิดลิขสิทธิ์ของคุณอย่างน้อยหนึ่งรายการ โปรดแจ้งให้เราทราบโดยการแจ้งเป็นลายลักษณ์อักษร (“ประกาศเกี่ยวกับการละเมิด”) ที่มีข้อมูลที่อธิบายไว้ด้านล่างถึงผู้ได้รับมอบหมาย ตัวแทนตามรายการด้านล่าง หาก Varsity Tutors ดำเนินการเพื่อตอบสนองต่อคำบอกกล่าวการละเมิด จะพยายามติดต่อฝ่ายที่ทำเนื้อหาดังกล่าวโดยสุจริตโดยใช้ที่อยู่อีเมลล่าสุด (หากมี) ที่ฝ่ายดังกล่าวให้ไว้กับ Varsity Tutors

คำบอกกล่าวการละเมิดของคุณอาจถูกส่งต่อไปยังฝ่ายที่ทำให้เนื้อหาพร้อมใช้งานหรือไปยังบุคคลที่สาม เช่น ChillingEffects.org

โปรดทราบว่าคุณจะต้องรับผิดชอบต่อความเสียหาย (รวมถึงค่าใช้จ่ายและค่าทนายความ) หากคุณแจ้งข้อความเท็จว่าผลิตภัณฑ์หรือกิจกรรมกำลังละเมิดลิขสิทธิ์ของคุณ ดังนั้น หากคุณไม่แน่ใจว่าเนื้อหาที่อยู่บนหรือเชื่อมโยงกับเว็บไซต์ละเมิดลิขสิทธิ์ของคุณ คุณควรพิจารณาติดต่อทนายความก่อน

โปรดทำตามขั้นตอนเหล่านี้เพื่อยื่นคำร้อง:

คุณต้องรวมสิ่งต่อไปนี้:

ลายเซ็นจริงหรือลายเซ็นอิเล็กทรอนิกส์ของเจ้าของลิขสิทธิ์หรือบุคคลที่ได้รับอนุญาตให้ดำเนินการในนามของพวกเขา การระบุลิขสิทธิ์ที่อ้างว่าถูกละเมิด คำอธิบายลักษณะและตำแหน่งที่แน่นอนของเนื้อหาที่คุณอ้างว่าละเมิดลิขสิทธิ์ของคุณ ใน เพียงพอ รายละเอียดเพื่ออนุญาตให้ Varsity Tutors ค้นหาและระบุเนื้อหานั้นในเชิงบวก ตัวอย่างเช่น เราต้องการลิงก์ไปยังคำถามเฉพาะ (ไม่ใช่แค่ชื่อคำถาม) ที่มีเนื้อหาและคำอธิบายว่าส่วนใดของคำถามโดยเฉพาะ - รูปภาพ a ลิงก์ ข้อความ ฯลฯ – การร้องเรียนของคุณหมายถึงชื่อ ที่อยู่ หมายเลขโทรศัพท์ และที่อยู่อีเมลของคุณ และคำชี้แจงของคุณ: (ก) คุณเชื่อโดยสุจริตว่าการใช้เนื้อหาที่คุณอ้างว่าละเมิดลิขสิทธิ์ของคุณนั้น ไม่ได้รับอนุญาตตามกฎหมาย หรือโดยเจ้าของลิขสิทธิ์หรือตัวแทนของเจ้าของดังกล่าว (b) ว่าข้อมูลทั้งหมดที่มีอยู่ในหนังสือแจ้งการละเมิดของคุณนั้นถูกต้อง และ (c) ภายใต้บทลงโทษของการให้การเท็จ ว่าคุณเป็นอย่างใดอย่างหนึ่ง เจ้าของลิขสิทธิ์หรือผู้มีอำนาจกระทำการแทนตน

ส่งคำร้องเรียนของคุณไปยังตัวแทนที่ได้รับมอบหมายของเราได้ที่:

Charles Cohn Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
เซนต์หลุยส์ มิสซูรี 63105


การส่งสัญญาณแคลเซียมไมโตคอนเดรีย

ไมโตคอนเดรียอยู่ในการสื่อสารอย่างต่อเนื่องกับไซโตซอลเพื่อประสานสมดุลระหว่างความต้องการพลังงานของเซลล์และการผลิตพลังงานโดยออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชัน สิ่งนี้ได้รับการประสานเป็นหลักผ่านการส่งสัญญาณแคลเซียมระหว่างไซโตซอลและเมทริกซ์ การส่งสัญญาณของ Cellular Ca 2+ เป็นพื้นฐานของรูปแบบส่วนใหญ่ของสถานะการเปิดใช้งานของเซลลูลาร์ ‘ สถานะการเปิดใช้งาน’: สัญญาณ Ca 2+ จะควบคุมกระบวนการส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้น – การหลั่ง การหดตัว การเคลื่อนที่ ความตื่นเต้นง่ายทางไฟฟ้า – ทั้งหมด ซึ่งต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้นและมักจะเกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของ cytosolic Ca 2+ ([Ca 2+ ]). Mitochondria แสดงวิถีการดูดซึม Ca 2+ ซึ่งเป็น mitochondrial calcium uniporter (MCU) ซึ่งเป็นช่องทางคัดเลือก Ca 2+ ในเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นใน 24� การเพิ่มขึ้นในท้องถิ่น [Ca 2+ ] จะส่งเสริมการดูดซึมของไมโตคอนเดรีย Ca 2+ เนื่องจาก Ca 2+ จะเคลื่อนเกรเดียนต์ศักย์ไฟฟ้าเคมีลงสู่เมทริกซ์ การเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของเมทริกซ์ Ca 2+ ([Ca 2+ ]NS) กระตุ้นเอนไซม์ที่จำกัดอัตราสามอัตราของวัฏจักร TCA – ไพรูเวต, α-คีโตกลูเทอเรต (หรือที่เรียกว่าออกโซกลูเตเรต) และ NAD-ไอโซซิเตรตดีไฮโดรจีเนส ATP synthase ดูเหมือนว่าจะถูกควบคุมโดยการเพิ่มขึ้นของ [Ca 2+ ]NS แม้ว่ากลไกจะยังคงไม่ชัดเจน กระบวนการเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อขับเคลื่อนการเพิ่มปริมาณ NADH ให้กับระบบทางเดินหายใจ เพิ่มการหายใจ และในที่สุด อัตราการสังเคราะห์ ATP เพิ่มขึ้น 27,28 การเพิ่มขึ้นของ [Ca 2+ ] ยังกระตุ้นการขนส่งกลูตาเมต/แอสปาเทต (ARALAR) บนเยื่อไมโตคอนเดรียชั้นในที่เพิ่มการจัดหาซับสเตรต ซึ่งเป็นวิถีทางที่ไม่ต้องการการดูดซึม Ca 2+ ของไมโตคอนเดรียที่เฉพาะเจาะจง และไม่ขึ้นกับความสามารถด้านพลังงานชีวภาพของไมโตคอนเดรีย 29 ดังนั้น เส้นทางเหล่านี้จึงทำงานร่วมกันเพื่อให้ตรงกับอุปสงค์และอุปทานพลังงานอย่างสง่างามและเรียบง่าย ในเซลล์ส่วนใหญ่ การไหลออกของ Ca 2+ จากเมทริกซ์ไมโตคอนเดรียซึ่งขับเคลื่อนโดยตัวแลกเปลี่ยน Na + /Ca 2+ ค่อนข้างช้า ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงใน [Ca 2+ ]NS อยู่ได้นานกว่าการเปลี่ยนแปลงใน [Ca 2+ ]และการตอบสนองของเมแทบอลิซึมอาจตรงกับระยะเวลาของการเปลี่ยนแปลงใน [Ca 2+ ]NS. 30 การจับคู่ของอุปสงค์และอุปทานพลังงานเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ยาวนานขึ้น อย่างน้อยก็ในกล้ามเนื้อ ซึ่งการออกกำลังกายเกี่ยวข้องกับ Ca 2+ ซึ่งเป็นสื่อกลางในการสร้างเซลล์ไมโตคอนเดรีย 31 อีกครั้ง กิจกรรมและความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้น ส่งสัญญาณโดย [Ca 2+ ] สัญญาณที่โต้ตอบผ่าน CAMKKβ เพื่อกระตุ้น PGC1α และกระตุ้นการเพิ่มมวลไมโตคอนเดรียในกล้ามเนื้อ ไม่มีข้อมูลเท่าที่เราทราบเกี่ยวกับวิธีการทำงานของเส้นทางเหล่านี้ในเนื้อเยื่ออื่นๆ


ตัวเลือกการเข้าถึง

เข้าถึงวารสารฉบับเต็มเป็นเวลา 1 ปี

ราคาทั้งหมดเป็นราคาสุทธิ
ภาษีมูลค่าเพิ่มจะถูกเพิ่มในภายหลังในการชำระเงิน
การคำนวณภาษีจะสิ้นสุดในขั้นตอนการชำระเงิน

รับสิทธิ์เข้าถึงบทความแบบจำกัดเวลาหรือแบบเต็มบน ReadCube

ราคาทั้งหมดเป็นราคาสุทธิ


ฟอสฟอรัสออกซิเดชัน, โซ่ขนส่งอิเล็กตรอน

ปฏิกิริยาออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชันรวมถึงการควบคู่ของการเกิดออกซิเดชันของ NADH หรือ FADH2 โดยห่วงโซ่ทางเดินหายใจกับการสังเคราะห์ ATP ผ่านการไล่ระดับของโปรตอนข้ามเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นใน

ห่วงโซ่การขนส่งทางอิเล็กทรอนิกส์

ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนประกอบด้วยชุดตัวพาอิเล็กตรอนที่จัดเรียงอย่างเหมาะสมและจัดวางอย่างเหมาะสมซึ่งขนส่งอิเล็กตรอนในลำดับเฉพาะจากโคเอ็นไซม์นิโคตินาไมด์ที่ลดลง (NADH) หรือกลุ่มเทียมฟลาวินที่ลดลง (FADH2) ไปยังโมเลกุล O2

เยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียชั้นในมีห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนที่เรียกว่าห่วงโซ่การหายใจของไมโตคอนเดรีย ซึ่งเป็นเส้นทางสุดท้ายสำหรับการไหลของอิเล็กตรอนจากสารตั้งต้นของเนื้อเยื่อไปยังโมเลกุล O2

ในแต่ละขั้นตอน อิเล็กตรอนจะไหลจากคู่รีดอกซ์อย่างไม่เต็มใจ ซึ่งมีศักยภาพรีดอกซ์ต่ำกว่าไปเป็นออกซิไดซ์ของคู่รีดอกซ์อีกคู่หนึ่งซึ่งมีศักยภาพรีดอกซ์สูงกว่า

พลังงานอิสระที่ปลดปล่อยออกมาในระหว่างการส่งอิเล็กตรอนไปตามสายโซ่ ถูกใช้ในการสร้างพันธะพลังงานสูงของเอทีพี

คำนิยาม

ลำดับของปฏิกิริยาโดยที่รูปแบบที่ลดลงของโคเอ็นไซม์จะถูกออกซิไดซ์โดยโมเลกุล O2 ที่เรียกว่าห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน

โซ่มีตัวพาอิเล็กตรอนหลัก

  • NADH ดีไฮโดรจีเนส
  • ซัคซิเนต ดีไฮโดรจีเนส
  • โคเอ็นไซม์ คิว
  • Cytochromes b2, bH, b560, c1, c, a, & a3 และโปรตีนกำมะถันเหล็ก

แต่ละตัวทำหน้าที่เป็นระบบรีดอกซ์โดยกลุ่มเทียมหรือไอออนของโลหะจะเปลี่ยนไปเป็นรีดักแทนท์และออกซิแดนท์ - ก่อตัวขึ้นระหว่างการขนส่งอิเล็กตรอน

ขั้นตอนของปฏิกิริยา

เพื่อบริหารห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนในเยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรียสี่ซับซ้อนนำเสนอแยกกัน

คอมเพล็กซ์ I หรือ NADH-CoQ รีดักเตส

มันถ่ายโอนค่าเทียบเท่าการรีดิวซ์ (เช่น H+ และ e) จาก NADH ไปยัง CoQ ผ่าน FMN และคลัสเตอร์เหล็ก-กำมะถัน ออกซิไดซ์ NADH และลด CoQ

Complex II หรือ succinate-CoQ reductase

มันขนส่งคลัสเตอร์โดยตรงไปยัง CoQ จาก succinate ผ่าน FAD, cytochrome v560 และคลัสเตอร์ iron-sulfur

คอมเพล็กซ์ III หรือ QH2 cytochrome C reductase

  • Complex III ถ่ายโอนอิเล็กตรอนจาก QH2 ไปยัง cytochrome C
  • QH2 ถ่ายโอนอิเล็กตรอนหนึ่งในสองของมันไปยัง Fe2S2
  • อิเล็กตรอนตัวที่สองถูกลำเลียงโดย cytochrome b2, cytochrome pH และ CoQ อีกครั้ง
  • ภายหลังอิเล็กตรอนที่ได้รับน้อยลงจะส่งผ่านโดยตรงไปยังไซโตโครม C1
  • Cytochrome C1 บริจาคอิเล็กตรอนให้ cytochrome C

คอมเพล็กซ์ IV หรือ cytochrome C ออกซิเดส

  • มันถ่ายโอนอิเล็กตรอนหนึ่งตัวจากสี่ตัวติดต่อกัน
  • โมเลกุลของเฟอร์โรไซโตโครมซีถึงโมเลกุล O2 ทำให้เกิดเฟอร์ริไซโตโครมซีสี่โมเลกุลและโมเลกุลของน้ำสองโมเลกุล

/>

คุณอาจชอบ

เอนไซม์

พันธุศาสตร์


ไมโตคอนเดรีย

บรรณาธิการของเราจะตรวจสอบสิ่งที่คุณส่งมาและตัดสินใจว่าจะแก้ไขบทความหรือไม่

ไมโตคอนเดรียออร์แกเนลล์ที่จับกับเมมเบรนที่พบในไซโตพลาสซึมของเซลล์ยูคาริโอตเกือบทั้งหมด (เซลล์ที่มีนิวเคลียสที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน) ซึ่งมีหน้าที่หลักในการสร้างพลังงานปริมาณมากในรูปของอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) โดยทั่วไปไมโตคอนเดรียจะมีรูปร่างกลมถึงวงรีและมีขนาดตั้งแต่ 0.5 ถึง 10 ไมโครเมตร นอกจากการผลิตพลังงานแล้ว ไมโทคอนเดรียยังเก็บแคลเซียมไว้สำหรับกิจกรรมการส่งสัญญาณของเซลล์ สร้างความร้อน และเป็นตัวกลางในการเจริญเติบโตและการตายของเซลล์ จำนวนไมโตคอนเดรียต่อเซลล์แตกต่างกันอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ในมนุษย์ เม็ดเลือดแดง (เซลล์เม็ดเลือดแดง) ไม่มีไมโตคอนเดรีย ในขณะที่เซลล์ตับและเซลล์กล้ามเนื้ออาจมีจำนวนนับร้อยหรือหลายพัน สิ่งมีชีวิตที่มียูคาริโอตเพียงชนิดเดียวที่ทราบว่าไม่มีไมโตคอนเดรียคือ oxymonad Monocercomonoides สายพันธุ์. ไมโตคอนเดรียไม่เหมือนกับออร์แกเนลล์เซลล์อื่นๆ ตรงที่พวกมันมีเยื่อหุ้มสองแบบที่แตกต่างกันและมีจีโนมที่มีลักษณะเฉพาะ และสืบพันธุ์โดยการแบ่งแยกแบบไบนารี ลักษณะเหล่านี้บ่งชี้ว่าไมโทคอนเดรียมีวิวัฒนาการในอดีตร่วมกับโปรคาริโอต (สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว)

ไมโทคอนเดรียนคืออะไร?

ไมโทคอนเดรียนเป็นออร์แกเนลล์รูปวงรีถึงวงรีที่พบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตเกือบทั้งหมด มันผลิตพลังงานที่เรียกว่า ATP สำหรับเซลล์ผ่านปฏิกิริยาเคมีหลายชุด

ไมโทคอนเดรียทำหน้าที่อะไร?

ไมโตคอนเดรียเรียกว่า "โรงไฟฟ้าของเซลล์" ซึ่งผลิตพลังงานที่จำเป็นสำหรับการอยู่รอดและการทำงานของเซลล์ ด้วยปฏิกิริยาเคมีหลายชุด ไมโทคอนเดรียจะสลายกลูโคสให้เป็นโมเลกุลพลังงานที่เรียกว่าอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) ซึ่งใช้เป็นเชื้อเพลิงในกระบวนการของเซลล์อื่นๆ นอกจากการผลิตพลังงานแล้ว ไมโทคอนเดรียยังเก็บแคลเซียมไว้สำหรับส่งสัญญาณของเซลล์ สร้างความร้อน และเกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตและการตายของเซลล์

ไมโทคอนเดรียพบได้ที่ไหน?

ไมโทคอนเดรียพบได้ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่มียูคาริโอตเกือบทุกชนิด รวมทั้งพืชและสัตว์ เซลล์ที่ต้องการพลังงานจำนวนมาก เช่น เซลล์กล้ามเนื้อ อาจมีไมโตคอนเดรียนับร้อยหรือหลายพัน เซลล์บางชนิด เช่น เซลล์เม็ดเลือดแดง ขาดไมโตคอนเดรียทั้งหมด เนื่องจากสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอต แบคทีเรียและอาร์เคียไม่มีไมโตคอนเดรีย

เยื่อหุ้มชั้นนอกของไมโตคอนเดรียสามารถซึมผ่านเข้าสู่โมเลกุลขนาดเล็กได้อย่างอิสระและมีช่องทางพิเศษที่สามารถขนส่งโมเลกุลขนาดใหญ่ได้ ในทางตรงกันข้าม เยื่อหุ้มชั้นในจะซึมผ่านได้น้อยกว่ามาก ทำให้มีเพียงโมเลกุลขนาดเล็กมากเท่านั้นที่จะข้ามไปยังเมทริกซ์ที่มีลักษณะคล้ายเจลซึ่งประกอบขึ้นเป็นมวลกลางของออร์แกเนลล์ เมทริกซ์ประกอบด้วยกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) ของจีโนมไมโตคอนเดรียและเอ็นไซม์ของวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก (TCA) (เรียกอีกอย่างว่าวัฏจักรกรดซิตริกหรือวัฏจักรเครบส์) ซึ่งเผาผลาญสารอาหารเป็นผลพลอยได้ที่ไมโตคอนเดรียสามารถใช้สำหรับ การผลิตพลังงาน กระบวนการที่เปลี่ยนผลพลอยได้เหล่านี้เป็นพลังงานส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่เยื่อหุ้มชั้นใน ซึ่งโค้งงอเป็นรอยพับที่เรียกว่าคริสเต ซึ่งเป็นที่อยู่ของส่วนประกอบโปรตีนของระบบการสร้างพลังงานหลักของเซลล์ นั่นคือ ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน (ETC) ETC ใช้ชุดของปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันเพื่อย้ายอิเล็กตรอนจากส่วนประกอบโปรตีนหนึ่งไปยังส่วนประกอบถัดไป ในที่สุดก็ผลิตพลังงานอิสระที่ควบคุมเพื่อขับฟอสโฟรีเลชันของ ADP (อะดีโนซีน ไดฟอสเฟต) ไปยัง ATP กระบวนการนี้เรียกว่า chemiosmotic coupling ของ oxidative phosphorylation ซึ่งกระตุ้นการทำงานของเซลล์เกือบทั้งหมด รวมถึงกระบวนการที่สร้างการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อและกระตุ้นการทำงานของสมอง

โปรตีนส่วนใหญ่และโมเลกุลอื่นๆ ที่ประกอบเป็นไมโตคอนเดรียมีต้นกำเนิดมาจากนิวเคลียสของเซลล์ อย่างไรก็ตาม 37 ยีนมีอยู่ในจีโนมยลของมนุษย์ โดย 13 ยีนสร้างส่วนประกอบต่างๆ ของ ETC Mitochondrial DNA (mtDNA) มีความอ่อนไหวสูงต่อการกลายพันธุ์ ส่วนใหญ่เป็นเพราะไม่มีกลไกการซ่อมแซม DNA ที่แข็งแกร่งซึ่งพบได้ทั่วไปใน DNA นิวเคลียร์ นอกจากนี้ ไมโทคอนเดรียยังเป็นแหล่งสำคัญสำหรับการผลิตออกซิเจนชนิดปฏิกิริยา (ROS หรืออนุมูลอิสระ) เนื่องจากมีแนวโน้มที่จะปล่อยอิเล็กตรอนอิสระอย่างผิดปกติ ในขณะที่โปรตีนสารต้านอนุมูลอิสระหลายชนิดภายในไมโตคอนเดรียกำจัดและทำให้โมเลกุลเหล่านี้เป็นกลาง ROS บางส่วนอาจสร้างความเสียหายต่อ mtDNA นอกจากนี้ สารเคมีและสารติดเชื้อบางชนิด เช่นเดียวกับการใช้แอลกอฮอล์ในทางที่ผิด สามารถทำลาย mtDNA ได้ ในกรณีหลังนี้ ปริมาณเอทานอลที่มากเกินไปจะทำให้เอ็นไซม์ล้างพิษอิ่มตัว ทำให้อิเล็กตรอนที่มีปฏิกิริยาสูงรั่วไหลจากเยื่อหุ้มชั้นในเข้าสู่ไซโตพลาสซึมหรือเข้าไปในเมทริกซ์ของไมโตคอนเดรีย

ในสิ่งมีชีวิตหลายชนิด จีโนมยลได้รับการถ่ายทอดทางมารดา เนื่องจากเซลล์ไข่ของแม่บริจาคไซโตพลาสซึมส่วนใหญ่ให้กับตัวอ่อน และไมโทคอนเดรียที่สืบทอดมาจากสเปิร์มของพ่อมักจะถูกทำลาย มีโรคยลที่สืบทอดและรับมามากมาย โรคที่สืบทอดอาจเกิดขึ้นจากการกลายพันธุ์ที่ถ่ายทอดใน DNA นิวเคลียร์ของมารดาหรือบิดาหรือใน mtDNA ของมารดา ความผิดปกติของไมโตคอนเดรียที่สืบทอดและได้มานั้นเกี่ยวข้องกับโรคต่างๆ รวมถึงโรคอัลไซเมอร์และโรคพาร์กินสัน การสะสมของการกลายพันธุ์ของ mtDNA ตลอดช่วงอายุขัยของสิ่งมีชีวิตนั้นถูกสงสัยว่ามีบทบาทสำคัญในการสูงวัย เช่นเดียวกับการพัฒนาของมะเร็งบางชนิดและโรคอื่นๆ เนื่องจากไมโตคอนเดรียยังเป็นองค์ประกอบสำคัญของการตายของเซลล์ (programmed cell death) ซึ่งถูกใช้เป็นประจำเพื่อกำจัดร่างกายของเซลล์ที่ไม่มีประโยชน์หรือทำงานอย่างถูกต้องอีกต่อไป ความผิดปกติของไมโตคอนเดรียที่ยับยั้งการตายของเซลล์อาจนำไปสู่การพัฒนาของมะเร็ง

มรดกของมารดาของ mtDNA ได้พิสูจน์แล้วว่ามีความสำคัญต่อการวิจัยเกี่ยวกับวิวัฒนาการของมนุษย์และการย้ายถิ่น การถ่ายทอดทางมารดาช่วยให้ความคล้ายคลึงกันที่สืบทอดมาในรุ่นลูกหลานสามารถสืบย้อนไปถึงบรรพบุรุษสายเดียวในหลายชั่วอายุคน การวิจัยพบว่าชิ้นส่วนของจีโนมยลที่มนุษย์ทุกคนมีชีวิตอยู่ในปัจจุบันสามารถสืบย้อนไปถึงบรรพบุรุษหญิงโสดที่มีชีวิตอยู่ประมาณ 150,000 ถึง 200,000 ปีก่อน นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าผู้หญิงคนนี้อาศัยอยู่ท่ามกลางผู้หญิงคนอื่น ๆ แต่กระบวนการของการเบี่ยงเบนทางพันธุกรรม (โอกาสที่ความถี่ของยีนผันผวนที่ส่งผลต่อโครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากรกลุ่มเล็ก ๆ) ทำให้ mtDNA ของเธอสุ่มเข้ามาแทนที่ของผู้หญิงคนอื่น ๆ ในขณะที่ประชากรมีวิวัฒนาการ ความแปรผันของ mtDNA ที่สืบทอดมาจากมนุษย์รุ่นต่อๆ มา ช่วยให้นักวิจัยถอดรหัสต้นกำเนิดทางภูมิศาสตร์ รวมถึงการอพยพตามลำดับเวลาของประชากรมนุษย์ที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น การศึกษาจีโนมของยลระบุว่ามนุษย์ที่อพยพจากเอเชียไปยังอเมริกาเมื่อ 30,000 ปีก่อนอาจติดอยู่ที่เบรินเจีย ซึ่งเป็นพื้นที่กว้างใหญ่ที่มีสะพานบกในช่องแคบเบริงในปัจจุบัน นานถึง 15,000 ปีก่อน มาถึงทวีปอเมริกา


ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและหน้าที่ของไมโตคอนเดรีย

ไมโตคอนเดรียประกอบด้วยเยื่อหุ้ม 2 ชั้น คั่นด้วยช่องว่าง ทั้งสองเป็น "เมมเบรนหน่วย" ทั่วไป (รางรถไฟ) ในโครงสร้าง ภายในช่องว่างที่หุ้มด้วยเมมเบรนชั้นในคือเมทริกซ์ สิ่งนี้ปรากฏว่ามีความหนาแน่นปานกลางและอาจพบสายของ DNA, ไรโบโซมหรือแกรนูลขนาดเล็กในเมทริกซ์ ไมโตคอนเดรียสามารถเขียนโค้ดสำหรับโปรตีนบางส่วนได้ด้วยเครื่องมือระดับโมเลกุลเหล่านี้ การ์ตูนด้านบนแสดงไดอะแกรมของเยื่อหุ้มยลและช่องปิด กลับไปที่เมนู

อาหารที่เรากินเข้าไปจะถูกออกซิไดซ์เพื่อผลิตอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงซึ่งจะถูกแปลงเป็นพลังงานสะสม พลังงานนี้ถูกเก็บไว้ในพันธะฟอสเฟตพลังงานสูงในโมเลกุลที่เรียกว่าอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต หรือเอทีพี เอทีพีจะถูกแปลงจากอะดีโนซีนไดฟอสเฟตโดยการเพิ่มกลุ่มฟอสเฟตด้วยพันธะพลังงานสูง ปฏิกิริยาต่างๆ ในเซลล์สามารถใช้พลังงานได้ (โดยที่ ATP จะถูกแปลงกลับเป็น ADP โดยปล่อยพันธะพลังงานสูง) หรือสร้างพลังงานนั้นขึ้นมา (โดยที่ ATP ถูกผลิตจาก ADP)

ไมโตคอนเดรียเป็นแหล่งพลังงานของเซลล์ พวกมันเป็นออร์แกเนลล์ที่แตกต่างกันโดยมีเยื่อหุ้มสองอัน โดยปกติแล้วจะมีรูปร่างเป็นแท่ง แต่สามารถกลมได้ เยื่อหุ้มชั้นนอกจำกัดออร์แกเนลล์ เยื่อหุ้มชั้นในถูกพับเป็นพับหรือชั้นวางที่ยื่นเข้าด้านใน สิ่งเหล่านี้เรียกว่า "cristae mitochondriales" ไมโครกราฟอิเล็กตรอนด้านบนที่นำมาจาก Fawcett, A Textbook of Histology, Chapman and Hall, ฉบับที่ 12, 1994, แสดงให้เห็นถึงการจัดระเบียบของเยื่อหุ้มทั้งสอง

สำหรับช่วงการสนทนา อ่านหน้าต่อไปนี้ในข้อความของคุณ: หน้า 653-676 และ 569-672 Alberts et al, อณูชีววิทยาของเซลล์, Garland Publishing, Third Edition, 1994

ขั้นตอนจากไกลโคไลซิสสู่ห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน ไมโตคอนเดรียมีความสำคัญอย่างไร?

มาดูรายละเอียดแต่ละขั้นตอนกันเพื่อดูว่าอาหารเปลี่ยนเป็นแพ็คเก็ตพลังงาน ATP และน้ำได้อย่างไร อาหารที่เรากินจะต้องเปลี่ยนเป็นสารเคมีพื้นฐานที่เซลล์สามารถใช้ได้ก่อน อาหารที่ให้พลังงานที่ดีที่สุดบางชนิดมีน้ำตาลหรือคาร์โบไฮเดรต ขนมปังตัวอย่างเช่น ยกตัวอย่าง น้ำตาลจะถูกย่อยสลายโดยเอ็นไซม์ที่แยกพวกมันออกเป็นน้ำตาลที่ง่ายที่สุดซึ่งเรียกว่ากลูโคส จากนั้นกลูโคสจะเข้าสู่เซลล์โดยโมเลกุลพิเศษในเมมเบรนที่เรียกว่า "ตัวขนส่งกลูโคส"

เมื่อเข้าไปในเซลล์ กลูโคสจะถูกย่อยสลายเพื่อสร้าง ATP ในสองวิถีทาง ทางเดินแรกไม่ต้องการออกซิเจนและเรียกว่าเมตาบอลิซึมแบบไม่ใช้ออกซิเจน เส้นทางนี้เรียกว่าไกลโคไลซิสและเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมนอกไมโตคอนเดรีย ระหว่าง glycolysis กลูโคสจะถูกย่อยสลายเป็นไพรูเวต อาหารอื่นๆ เช่น ไขมัน สามารถย่อยสลายเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงได้ (ดูการ์ตูนต่อไปนี้) ปฏิกิริยาแต่ละอย่างได้รับการออกแบบเพื่อผลิตไฮโดรเจนไอออน (อิเล็กตรอน) บางตัวที่สามารถใช้ทำแพ็กเก็ตพลังงาน (ATP) ได้ อย่างไรก็ตาม โมเลกุล ATP สามารถสร้างได้เพียง 4 โมเลกุลโดยโมเลกุลของกลูโคสที่วิ่งผ่านเส้นทางนี้ นั่นคือเหตุผลที่ไมโตคอนเดรียและออกซิเจนมีความสำคัญมาก เราจำเป็นต้องดำเนินกระบวนการแยกย่อยต่อไปด้วยวัฏจักรของ Kreb ภายในไมโตคอนเดรีย เพื่อให้ได้ ATP ที่เพียงพอต่อการทำงานของเซลล์ทั้งหมด

เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นภายในและภายนอกไมโตคอนเดรียมีแผนภาพอยู่ในการ์ตูนด้านบน Pyruvate ถูกลำเลียงเข้าสู่ไมโตคอนเดรียและเปลี่ยนเป็น Acetyl Co-A ซึ่งเข้าสู่วัฏจักรของ Kreb ปฏิกิริยาแรกนี้ทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์เนื่องจากเกี่ยวข้องกับการกำจัดคาร์บอนหนึ่งตัวออกจากไพรูเวต

วงจร Krebs ทำงานอย่างไร?

แนวคิดเบื้องหลังการหายใจในไมโตคอนเดรียคือการใช้วงจร Krebs (เรียกอีกอย่างว่าวัฏจักรกรดซิตริก) เพื่อดึงอิเล็กตรอนออกจากอาหารที่เรากินมากที่สุด จากนั้นอิเล็กตรอนเหล่านี้ (ในรูปของไฮโดรเจนไอออน) จะถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนปั๊มที่ผลิต ATP จากนั้นพลังงานที่ส่งโดย ATP จะถูกนำไปใช้กับการทำงานของเซลล์ทุกประเภท เช่น การเคลื่อนไหว การขนส่ง การเข้าและออกจากผลิตภัณฑ์ การแบ่งส่วน ฯลฯ คำอธิบายต่อไปนี้ง่ายมากและเน้นเฉพาะเส้นทางจากไพรูเวตผ่านวัฏจักรเท่านั้น อย่างไรก็ตาม มันแสดงให้เห็นกระบวนการและหน้าที่ของมัน

ในการรันวงจร Krebs คุณต้องมีโมเลกุลที่สำคัญหลายอย่างนอกเหนือจากเอนไซม์ทั้งหมด ศึกษาข้อความของคุณสำหรับรายละเอียดเกี่ยวกับเอนไซม์เอง การนำเสนอนี้จะเน้นไปที่ผู้บริจาคอิเล็กตรอน ผู้ให้บริการ และผู้ยอมรับ ก่อนอื่นคุณต้องใช้ไพรูเวตซึ่งทำโดยไกลโคไลซิสจากกลูโคส ต่อไป คุณต้องมีโมเลกุลพาหะสำหรับอิเล็กตรอน มีสองประเภท: หนึ่งเรียกว่านิโคตินาไมด์ อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์ (NAD+) และอีกประเภทหนึ่งเรียกว่า ฟลาวิน อะดีนีน ไดนิวคลีโอไทด์ (FAD+) แน่นอนว่าโมเลกุลที่สามคือออกซิเจน

ไพรูเวทเป็นโมเลกุลคาร์บอน 3 ตัว หลังจากที่มันเข้าสู่ไมโตคอนเดรีย เอนไซม์พิเศษจะย่อยสลายคาร์บอนเป็น 2 โมเลกุล (ดูข้อความสำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับชีวเคมีของแต่ละขั้นตอน) สิ่งนี้จะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ โมเลกุลของคาร์บอน 2 ตัวเรียกว่า Acetyl CoA และเข้าสู่วัฏจักรของ Kreb โดยการรวมตัวกับโมเลกุลคาร์บอน 4 ตัวที่เรียกว่าออกซาโลอะซีเตต เมื่อโมเลกุลทั้งสองรวมกันแล้วจะสร้างโมเลกุลคาร์บอน 6 ตัวเรียกว่ากรดซิตริก (2 คาร์บอน + 4 คาร์บอน = 6 คาร์บอน) นั่นคือที่มาของชื่อวงจรกรดซิตริก จากปฏิกิริยาแรกที่ทำให้เกิดกรดซิตริก จากนั้นกรดซิตริกจะถูกแยกย่อยและดัดแปลงเป็นขั้นตอน (ดูรายละเอียดในข้อความ) และเมื่อเกิดเหตุการณ์นี้ ไฮโดรเจนไอออนและโมเลกุลของคาร์บอนจะถูกปล่อยออกมา โมเลกุลของคาร์บอนถูกใช้เพื่อทำให้คาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้น และไอออนของไฮโดรเจนจะถูกเก็บโดย NAD และ FAD (ดูด้านล่าง) ในที่สุด กระบวนการก็ผลิตคาร์บอนออกซาโลอะซีเตต 4 ตัวอีกครั้ง เหตุผลที่กระบวนการนี้เรียกว่าวัฏจักร เพราะมันจบลงที่จุดเริ่มต้นเสมอ ด้วยออกซาโลอะซีเตตที่สามารถรวมกับอะซิติลโคเอได้มากขึ้น

“ออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชั่น” คืออะไร?

ขั้นแรกให้คำจำกัดความพื้นฐานบางอย่าง เมื่อคุณนำไฮโดรเจนไอออนหรืออิเล็กตรอนออกจากโมเลกุล คุณจะ "ออกซิไดซ์" โมเลกุลนั้น เมื่อคุณให้ไฮโดรเจนไอออนหรืออิเล็กตรอนแก่โมเลกุล คุณจะ "ลด" โมเลกุลนั้น เมื่อคุณให้โมเลกุลฟอสเฟตแก่โมเลกุลหนึ่ง คุณ "ฟอสโฟรีเลต" โมเลกุลนั้น ดังนั้น ออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชัน (อย่างง่าย) หมายถึงกระบวนการที่ควบคู่การกำจัดไฮโดรเจนไอออนออกจากโมเลกุลหนึ่งและให้โมเลกุลฟอสเฟตกับอีกโมเลกุลหนึ่ง สิ่งนี้ใช้กับไมโตคอนเดรียอย่างไร?

ในขณะที่วงจร Krebs ดำเนินไป ไฮโดรเจนไอออน (หรืออิเล็กตรอน) จะถูกบริจาคให้กับโมเลกุลพาหะสองตัวใน 4 ขั้นตอน พวกมันถูกหยิบขึ้นมาโดย NAD หรือ FAD และโมเลกุลของตัวพาเหล่านี้กลายเป็น NADH และ FADH (เพราะตอนนี้พวกมันมีไฮโดรเจนไอออนอยู่) การ์ตูนต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าจะเกิดอะไรขึ้นต่อไป

อิเล็กตรอนเหล่านี้ถูกส่งผ่านทางเคมีไปยังทางเดินหายใจหรือห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนที่พบใน mitochondrial cristae (ดูการ์ตูนด้านบนและด้านล่างของย่อหน้านี้) NADH และ FADH ทำหน้าที่เป็นเรือข้ามฟากในระนาบด้านข้างของเมมเบรนที่กระจายจากคอมเพล็กซ์หนึ่งไปยังอีกคอมเพล็กซ์ ในแต่ละไซต์จะมีปั๊มไฮโดรเจน (หรือโปรตอน) ซึ่งจะถ่ายเทไฮโดรเจนจากด้านหนึ่งของเมมเบรนไปยังอีกด้านหนึ่ง สิ่งนี้จะสร้างการไล่ระดับข้ามเยื่อหุ้มชั้นในที่มีความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในช่องว่างระหว่างคริสเต (นี่คือช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มชั้นในและชั้นนอก)

การ์ตูนต่อไปนี้แสดงเชิงซ้อนแต่ละส่วนในห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนถูกลำเลียงจากคอมเพล็กซ์ไปยังคอมเพล็กซ์โดย ubiquinone และ cycochrome C

ปั๊มที่สามในซีรีส์กระตุ้นการถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยังออกซิเจนเพื่อผลิตน้ำ การสูบจ่ายด้วยเคมีบำบัดนี้สร้างการไล่ระดับโปรตอนด้วยไฟฟ้าเคมีผ่านเมมเบรน ซึ่งใช้ในการขับเคลื่อน "เครื่องผลิตพลังงาน" การสังเคราะห์เอทีพี โมเลกุลนี้พบได้ในอนุภาคมูลฐานขนาดเล็กที่ฉายออกมาจากคริสตัล การ์ตูนด้านล่างแสดงอนุภาคมูลฐาน ดูการฉายภาพจากเยื่อหุ้มชั้นในในรูปก่อนหน้าซึ่งแสดงภาพรวมของคริสเต

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น กระบวนการนี้ต้องใช้ออกซิเจน จึงเรียกว่า "เมแทบอลิซึมของแอโรบิก" การสังเคราะห์ ATP ใช้พลังงานของการไล่ระดับไฮโดรเจนไอออน (หรือที่เรียกว่าโปรตอน) เพื่อสร้าง ATP จาก ADP และฟอสเฟต นอกจากนี้ยังผลิตน้ำจากไฮโดรเจนและออกซิเจน ดังนั้นแต่ละช่องในไมโตคอนเดรียจึงมีความเฉพาะสำหรับระยะหนึ่งของปฏิกิริยาเหล่านี้

นี่คือวิธีที่การเกิดออกซิเดชันควบคู่ไปกับฟอสโฟรีเลชัน:

ทบทวน: NAD และ FAD กำจัดอิเล็กตรอนที่บริจาคในระหว่างขั้นตอนของวงจรกรดเคร็บหรือกรดซิตริก จากนั้นพวกเขานำอิเล็กตรอนไปที่ปั๊มขนส่งอิเล็กตรอนและบริจาคให้กับปั๊ม ดังนั้น NAD และ FAD จึง "ถูกออกซิไดซ์" เพราะสูญเสียไฮโดรเจนไอออนไปยังปั๊ม จากนั้นปั๊มจะขนส่งไฮโดรเจนไอออนไปยังช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มทั้งสองซึ่งสะสมในระดับความเข้มข้นสูงพอที่จะเป็นเชื้อเพลิงให้กับปั๊ม ATP ด้วยเชื้อเพลิงที่เพียงพอ พวกมันจะ "ฟอสโฟรีเลต" ของ ADP นั่นคือวิธีที่ “ออกซิเดชัน” ควบคู่กับ “ฟอสโฟรีเลชั่น”

ไฮโดรเจนที่ถูกปั๊มกลับเข้าไปในเมทริกซ์โดยปั๊ม ATP แล้วรวมกับออกซิเจนเพื่อสร้างน้ำ และนั่นสำคัญมากเพราะหากไม่มีออกซิเจนก็จะสะสมและการไล่ระดับความเข้มข้นที่จำเป็นในการรันปั๊ม ATP จะไม่อนุญาตให้ปั๊มทำงาน

แล้วทำไมเราถึงต้องการไมโตคอนเดรีย?

NSความคิดทั้งหมดที่อยู่เบื้องหลังกระบวนการนี้คือการนำ ATP ออกจากกลูโคส (หรือผลิตภัณฑ์อาหารอื่นๆ) ให้ได้มากที่สุด ถ้าเราไม่มีออกซิเจน เราก็จะได้รับแพ็คเก็ตพลังงาน ATP เพียง 4 โมเลกุลสำหรับโมเลกุลกลูโคสแต่ละโมเลกุล (ในไกลโคไลซิส) อย่างไรก็ตาม หากเรามีออกซิเจน เราก็จะต้องดำเนินการตามวัฏจักรของ Kreb เพื่อผลิตไฮโดรเจนไอออนอีกมากมายที่สามารถใช้ปั๊ม ATP เหล่านั้นได้ จากวัฏจักรของ Kreb เราได้ 24-28 โมเลกุล ATP จากหนึ่งโมเลกุลของกลูโคสที่แปลงเป็นไพรูเวต (บวกกับ 4 โมเลกุลที่เราได้จากไกลโคไลซิส) ดังนั้น คุณสามารถเห็นได้ว่าพลังงานที่เราจะได้รับจากโมเลกุลของกลูโคสจะมากเพียงใด ถ้าไมโตคอนเดรียของเราทำงาน และถ้าเรามีออกซิเจน

ตอนนี้คุณสามารถชื่นชมความสำคัญของคริสเต พวกมันไม่เพียงแต่บรรจุและจัดระเบียบห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนและปั๊ม ATP เท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่แยกเมทริกซ์ออกจากพื้นที่ที่จะมีไฮโดรเจนไอออน ซึ่งช่วยให้การไล่ระดับที่จำเป็นในการขับเคลื่อนปั๊ม เมื่อการอภิปรายมุ่งเน้นไปที่วิธีที่ไมโทคอนเดรียเคลื่อนโปรตีนเข้าไปในเมทริกซ์ คุณจะเห็นอีกเหตุผลหนึ่งว่าทำไมการไล่ระดับไฮโดรเจนไอออน (โปรตอน) จึงมีความสำคัญมาก!

ดังที่แสดงในการ์ตูนข้างต้น โมเลกุลในห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนถูกพบเป็นกลุ่มที่จัดอยู่ในคริสเต ชั้นวางเมมเบรนเหล่านี้อาจมีจำนวนมากขึ้นในไมโตคอนเดรียซึ่งมีบทบาทในการผลิต ATP มากกว่า ดังนั้นพวกมันอาจเพิ่มความหนาแน่นของเยื่อเหล่านี้เมื่อจำเป็น กล้ามเนื้อบินของนกฮัมมิงเบิร์ดมี cristae มากมายในไมโตคอนเดรียนแต่ละตัว เนื่องจากความต้องการมีมาก
กลับไปที่เมนู

ไมโทคอนเดรียสามารถแยกออกได้ และเยื่อหุ้มชั้นในและชั้นนอกสามารถแยกออกจากกันได้ ซึ่งจะส่งผลให้เศษส่วนที่มีเฉพาะเมมเบรนชั้นในและเมทริกซ์ สิ่งเหล่านี้เรียกว่า "ไมโทพลาสต์" พวกมันทำงานและช่วยให้เราเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการแบ่งส่วนของไมโตคอนเดรีย เราสามารถเปิดไมโทพลาสต์และดูพื้นผิวด้านในของเมมเบรนได้หลังจากการย้อมสีเมมเบรนในเชิงลบ คราบนี้จะเปื้อนรอบๆ ส่วนที่ยื่นออกมา ด้วยวิธีนี้ เราสามารถเห็นอนุภาคมูลฐานที่ยื่นออกมาจากพื้นผิวด้านในของคริสเต เหล่านี้คือโมเลกุลของ ATP synthase (หรืออนุภาคมูลฐาน) ที่กล่าวถึงในส่วนก่อนหน้า

การ์ตูนในส่วนก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าไซโตโครมซีอยู่นอกเยื่อหุ้มชั้นใน มันเป็นโปรตีนส่วนปลายที่แนบมาอย่างหลวม ๆ ซึ่งอยู่ในพื้นที่ที่ cristae บรรจุไว้ ในความเป็นจริง ถ้าเยื่อหุ้มชั้นนอกถูกเอาออก มักจะสูญเสีย cytochrome C และต้องเปลี่ยนเพื่อส่งเสริมการทำงานของไมโทพลาสต์

นัก cytochemists รู้ได้อย่างไรว่า cytochrome C อยู่ที่เยื่อหุ้มชั้นใน? เราสามารถทำการทดสอบไซโตเคมิคัลสำหรับไซโตโครมนี้และผลลัพธ์จะแสดงในรูปนี้ โปรดทราบว่าผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาของเอนไซม์นั้นจำกัดอยู่ที่ cristae และที่จริงแล้วสามารถแยกแยะ cristae ได้ น่าเสียดาย เช่นเดียวกับในกรณีของเอนไซม์ไซโตเคมีส่วนใหญ่ ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาจะขยายออกไป และดูเหมือนว่ามันจะเติมช่องว่างระหว่างเมมเบรน สิ่งนี้สะท้อนถึงการวางแนวของไซโตโครม ซี พบในช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มคริสเตซึ่งแสดงให้เห็นว่ามันอยู่ถัดจากแผ่นพับด้านนอกของเยื่อหุ้มคริสเต แทนที่จะเป็นแผ่นพับด้านใน (ตรงข้ามกับแผ่นพับของอนุภาคมูลฐานหรือเอทีพีสังเคราะห์)


เคมีออสโมซิส

เคมีออสโมซิส - การเคลื่อนที่ของไฮโดรเจนไอออนลงไล่ระดับเคมีไฟฟ้าผ่านช่องทางพิเศษ - ขับเคลื่อนการผลิต อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP).

ออกซิเจนต้องมีอยู่ในเมทริกซ์เพื่อออกซิไดซ์องค์ประกอบสุดท้ายของระบบถ่ายโอนอิเล็กตรอน

เมื่อออกซิเจนรวมกับไอออน H + ที่มีอยู่ในเมทริกซ์ น้ำจะก่อตัวขึ้น ซึ่งจะช่วยให้อิเล็กตรอนเพิ่มเติมเข้าสู่ห่วงโซ่การถ่ายโอนอิเล็กตรอนและปล่อยพลังงานที่จำเป็นในการสูบฉีดไฮโดรเจนไอออนเข้าไปในช่องว่างของเยื่อหุ้มเซลล์

ATP เกิดขึ้นเมื่อความเข้มข้นสูงของไอออน H + แพร่กระจายผ่านช่องทางของสารเชิงซ้อน ATP synthase ที่ฝังอยู่ในเยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรีย

ฟอสโฟรีเลชั่นออกซิเดชันของไมโตคอนเดรีย


ดูวิดีโอ: ผวเการบแลวแคนแทนเมยแทงผวใหมคาบาน ญาตเดอดจวกสาวนกตอลวงฆาทบโตะขาว061164 (อาจ 2022).