미토콘드리아의 기능

주요 기능:

1. 에너지 전환

미토콘드리아는 진핵생물의 산화 대사 장소로 당, 지방, 아미노산의 최종 산화입니다. 에너지를 방출하는 산. 미토콘드리아를 담당하는 최종 산화 경로는 트리카르복실산 회로와 산화적 인산화이며, 이는 각각 호기성 호흡의 두 번째 및 세 번째 단계에 해당합니다.

2. 트리카르복실산 회로

해당분해에서 생성된 각 피루브산 분자는 능동 수송을 통해 미토콘드리아 막을 통과하여 수송됩니다. 미토콘드리아 기질에 들어간 후 피루브산은 산화되고 조효소 A와 결합하여 CO2, 환원된 조효소 I 및 아세틸-CoA를 생성합니다.

아세틸-CoA는 트리카르복실산 회로("구연산 회로" 또는 "크렙스 회로"라고도 함)의 주요 기질입니다. 이 주기에 관여하는 효소는 미토콘드리아 내부 막에 위치한 숙신산 탈수소효소를 제외하고 미토콘드리아 기질에 없습니다.

트리카르복실산 회로에서 각 아세틸-CoA 분자는 산화되어 전자 전달 사슬(NADH 3분자, FADH2 1분자 포함)과 삼인산 1분자를 시작하는 환원된 보조인자를 생성합니다. 구아노신(GTP).

3. 산화적 인산화

NADH 및 FADH2와 같은 환원 분자(세포질 기질의 환원 당량은 항포터로 구성된 말산-아스파르트산에서 얻을 수 있음) 산 셔틀 시스템에 들어가거나 글리세롤 인산염 셔틀을 통한 전자 전달 사슬) 전자 전달 사슬에서 여러 반응을 거친 후 최종적으로 산소가 감소하고 에너지가 방출됩니다. 에너지의 일부는 ATP를 생성하는 데 사용되며 나머지는 열 에너지로 손실됩니다.

미토콘드리아 내부 막에 있는 효소 복합체(NADH-유비퀴논 환원효소, 유비퀴논-시토크롬 C 환원효소, 시토크롬 C 산화효소)는 이 과정에서 방출된 에너지를 이용해 농도 구배에 반대하여 양성자를 이동시키며 미토콘드리아 막간으로 펌핑됩니다. 공간.

이 과정은 효율적이지만 조기에 산소를 감소시키고 초과산화물과 같은 활성산소종(ROS)을 형성하는 소수의 전자가 여전히 존재합니다. 이러한 물질은 산화 스트레스를 유발하고 미토콘드리아 성능을 저하시킬 수 있습니다.

양성자가 미토콘드리아 막간 공간으로 펌핑되면 미토콘드리아 내막 양쪽에 전기화학적 구배가 형성되고 양성자는 농도 구배를 따라 확산되는 경향이 있습니다. 양성자의 유일한 확산 채널은 ATP 합성효소(호흡 사슬 복합체 V)입니다.

양성자가 막간 공간에서 미토콘드리아 기질로 복합체를 통과할 때 ATP 합성효소는 전위 에너지를 사용하여 ADP와 인산염에서 ATP를 합성합니다. 이 과정을 "화학삼투"라고 하며 일종의 보조 확산입니다.

피터 미첼은 이 가설을 제안한 공로로 1978년 노벨상을 수상했습니다. 1997년에 노벨상 수상자 Paul Boyer와 John Wacker는 ATP 합성 효소의 메커니즘을 설명했습니다.

4. 칼슘 이온 저장

미토콘드리아는 칼슘 이온을 저장할 수 있으며 소포체 및 세포외 기질과 같은 구조와 협력하여 세포 내 칼슘 이온 농도의 동적 균형을 제어할 수 있습니다. 칼슘 이온을 빠르게 흡수하는 미토콘드리아의 능력은 미토콘드리아를 세포 내 칼슘 이온의 완충제로 만듭니다.

내부 미토콘드리아 막의 막 전위에 의해 칼슘 이온은 미토콘드리아 기질에서 배설될 때 내부 미토콘드리아 막에 존재하는 일방향 수송체에 의해 미토콘드리아 기질로 운반될 수 있습니다. 나트륨-칼슘 교환 단백질이 필요하거나 CICR(칼슘 유도 칼슘 방출) 메커니즘을 통해 필요합니다.

칼슘 이온이 방출되면 막 전위의 큰 변화와 함께 "칼슘파"가 발생하여 특정 2차 전달 시스템 단백질을 활성화하고 시냅스에서 신경 전달 물질의 흐름을 조정할 수 있습니다. 내분비 세포의 호르몬. 미토콘드리아는 또한 세포사멸 동안 칼슘 이온 신호 전달에도 관여합니다.

확장 정보:

미토콘드리아(미토콘드리아)는 대부분의 세포에 존재하는 두 개의 막으로 덮인 일종의 세포 소기관으로 세포에서 에너지를 생성하는 구조입니다. 유산소 호흡을 하는 곳을 '파워 하우스'라고 합니다. 직경은 약 0.5~1.0 마이크론입니다.

엔타메바 히스톨리티카(Entamoeba histolytica), 지아르디아 람블리아(Giardialamblia) 및 여러 종의 미포자충을 제외하고, 대부분의 진핵 세포는 어느 정도 미토콘드리아를 보유하고 있지만 그들이 보유하고 있는 미토콘드리아의 크기, 수량 및 모양은 다릅니다. .

미토콘드리아는 고유한 유전물질과 유전체계를 갖고 있지만 게놈 크기가 제한되어 있고 반자율적인 세포소기관이다.

미토콘드리아는 세포에 에너지를 공급하는 것 외에도 세포 분화, 세포 정보 전달, 세포 사멸 등의 과정에도 관여하며, 세포 성장과 세포 주기를 조절하는 능력을 가지고 있습니다.

참고: 바이두백과사전---미토콘드리아