MITOCONDRIA – Uzina Energetică a Materiei Vii

Mitocondria este o structură celulară situată în citoplasma celulelor eucariote (celule cu un nucleu).    
Mitocondria este responsabilă cu transformarea nutrimentelor în energie ce permite moleculelor de Adenozin Trifosfat (ATP) să umple activităţile celulei. Această funcţie cunoscută şi ca respiraţia aerobă, este motivul pentru care mitocondria este numită uzina energetică a celulei. Mitocondria este un organit celular neobişniut care conţine acid dexosiribonucleic (ADN), găsit în general la nucleul celulei, şi ribozomi. Aceasta mai produce şi proteine care abundă în citoplasmă. În mitocondrie, ADN –ul dirijează ribozomii în aşa fel, pentru ca aceştia să producă proteine, care în mare majoritate funcţionează ca enzime, sau catalizatori biologici, în producţia de Adenozin Trifosfat (ATP). Numărul mitocondriilor într-o celulă diferă în funţie de rolul celulei (funcţia acesteia). Celulele cu particularităţi în solicitarea de energie, de către organism, cum ar fi celulele muşchilor, au mai multe mitocondrii ca oricare altă celulă.

Structura Mitocondriei

 Un mitocondrion (‘scheletul’ mitocondriei) este de obicei lung şi subţire, dar poate fi văzut la microscopul electronic, sub formă de fasole sau ovală. Mărimea acesteia este între 0,5- 1 microni. Scheletul mitocondriei are o membrană dublă care formează un sac în interiorul altui sac. Membrana fină din exterior stochează numeroase proteine transportabile, care expediază materialele în interiorul şi în afara mitocondrionului. Regiunea dintre membranele externe şi interne, care este umplută cu lichid, este cunoscută sub numele de compartimentul extern. Membrana internă  are numeroase indoituri (cute) care se numesc cristae. Acestea sunt părţile sintezei ATP- ului, şi structura lor pliată creşte aria unde sinteza ATP- ului are loc. Proteinele transportabile, moleculele numite lanţuri de electroni, şi enzimele care sintetizează ATP- ul se află de-a lungul moleculelor care se află în cristae.
Acestea (cristae) închid o regiune umplută cu lichid cunoscută sub numele Matricea, care conţine un număr mare de enzime care sunt folosite în procesul de respiraţie aerobă.

Funcţia Mitocondriei
Funcţia de bază a mitocondriei este să creeze energie pentru activitatea celulară pe lângă procesul de respiraţie aerobă. În acest proces, glucoza este sfărâmată de către celulele din citoplasmă pentru a forma un acid piruvic, care este transportat în mitocondrion. Într-o serie de reacţii, în care o parte este numită ciclul acidului citric sau ciclul Krebs, acidul piruvic  reacţionează cu apa pentru a produce dioxid de carbon (CO2) şi zece atomi de hidrogen.
Aceşti atomi de hidrogen sunt transportaţi pe o carieră transportoare specială de molecule, numite coenzimi, spre cristae, unde acestea sunt donate lanţului de transport al electronilor.
Acest lanţ de electroni separă electronul şi protonul în fiecare din cei zece atomi de hidrogen. Cei zece electroni separaţi sunt trimişi prin lanţul transportor şi unii, eventual, se combină cu oxigenul (O2) şi cu protonii pentru a forma apă (H2O).
Energia este eliberată în timp ce electronii curg din coenzimi de-a lungul lanţului transportor de elctroni către atomii de oxigen, şi această energie este blocată de către componentele lanţului transportor. În timp ce electronii curg de la un component la altul , componentele pompează protoni în mod aleatoriu de la matrice la compartimentul extern. Protonii nu se pot întoarce la matrice cu excepţia unuia cere este punte de legătură prin enzimea ATP, care este localizată în membrana interioară.
Respiraţia aerobă este un proces care continuă, astfel că mitocondria poate produce sute şi mii de molecule de ATP la fiecare minut în fiecare celulă tipică. ATP- ul este transportat în citoplasma celulei, unde este folosit în fiecare reacţie la care participă. În timp ce  ATP- ul este folosit, acesta este transformat în ADP, care este returnat de către celulă în mitocondrion şi este folosit pentru a produce mai mult ATP.

Originea Mitocondriei  
Mitocondria are trăsături semnificative care seamănă cu cele ale procariotelor, celule primitive cărora le lipseşte nucleul. ADN- ul mitocondrial este circular, ca ADN- ul procariotelor, şi ribozomii mitocondriali care sunt similari ribozomilor procariotelor. Mitocondria se divide independent de celulă prin intermediul fisiunii binare, metodă a diviziunii celulei tipică procariotelor.
Procariotele ca trăsăturile mitocondriei conduc mulţi savanţi să susţină ipoteza endosimbiozei. Ipoteza afirmă că acum milioane de ani în urmă, procariotele trăiau libere fiind capabile de respiraţie aerobă erau înghiţite de altele(mai mari) dar nu şi digerate, acest lucru nefiind posibil din cauză că acestea erau rezistente enzimelor. Cele două celule au developat o relaţie simbiotică  sau cooperativă în care nutrimentele erau înghiţite pentru a susţine respiraţia aerobă, care furniza celulei gazdă surplusuri de ATP.
Celulele înghiţite au evoluat în mitocondria de astăzi, care reţin ADN şi ribozomi caracteristic strămoşilor lor procariotici.

Cercetări Recente Asupra Mitocondriei
ADN- ul în mitocondrie este folosit pentru a da de urmă unor boli genetice , şi pentru a da de urmă organismelor antice care conţin celule eucariote. La multe specii de animale, mitocondria tinde să urmeze o moştenire părintească. Când o celulă se divide, mitocondria se replichează independent de nucleu. Cele două celule fiice formate după diviziunea celulei, fiecare primind jumătate de mitocondrie cât timp citoplasma se divide. Când un ou este fertilizat de o spermă, sperma mitocondriei este lăsată în afara oului. Zigotul fertilizat moşteneşte doar mitocondria maternă. Această moştenire maternă creează un arbore genealogic care nu este afectat de către tipica amestecare a genelor care are loc între partea maternă şi cea paternă.
Cât timp ADN- ul din mitocondrie direcţionează sinteza enzimelor pentru respiraţia aerobă, aceasta deasemenea codifică pentru proteine, lucru important în sistemul nervos, şi cel circulator şi pentru alte funcţii ale corpului. Un număr de boli genetice, incluzând diabetul, boala inimii, sindromul Alzheimer, Parkinson- ul, şi Neuropatia Ereditară Optică a lui Leber, o condiţie a insuficienţei optice (individul nu mai vede) parţială sau totală, sunt asociate cu mutaţii în ADN- ul mitocondrial. O specialitate medicală relativ nouă este Medicina Mitocondrială, care caută să înţeleagă rolul mutaţiilor ADN- ului mitocondrial în bolile genetice.
O recentă comparaţie a mostrelor de ADN uman şi mitocondrial sugerează că oamenii au derivat dintr-o femeie care a trăit în Africa acum circa 140000 sau 290000 de ani în urmă. Mostre genetice luate din etniile africane, asiatice, australiene, europene şi   din cele din Noua Guinee relevă un număr specific de tipuri de ADN mitocondrial. Comparaţia dintre aceste tipuri de ADN au dus savanţii să construiască un arbore genealogic care arată când fiecare grup a evoluat probabil din cel precedent. În acest arbore, ADN- ul mitocondrial african ocupă cele mai întinse şi vechi ramuri, dând viaţă celorlalte grupuri etnice.
Probabil că în acea vreme existau multe alte femei a aşa numitei Eve mitocondriale, dar liniile lor maternale moştenite au murit.
Acest lucru se întâmplă atunci când o generaţie dintr-o famile nu poate avea o fiică.
Un alt folos al ADN- ului mitocondrial este în stiinţa legală (judiciară).
Cu ajutorul acestuia (ADN mitocondrial) s-au identificat structura scheleţilor familiei Ţarului Nicolae al II- lea.
ADN- ul mitocondrial al unei rude materne a ţarului (încă în viaţă) se potrivea exact cu rămăşiţele soţiei ţarului, Alexandra, şi celor trei copii.    
Dar din cauză că ADN- ul mitocondrial a fost moştenit doar pe linie maternă, ADN- ul mitocondrial al ţarului nu s-a potrivit cu al copiilor şi soţiei ţarului.