Gewebe, das ihre Matrix und Membranen, wie gezeigt, durch die Elektronmikroskopie]] zeigt

(1) Nucleolus

(2) Kernmembran

(3) Ribosomes

(4) Vesicle

(5) Rauer endoplasmic reticulum (ER)

(6) Körper von Golgi

(7) Cytoskeleton

(8) Glatter endoplasmic reticulum (ER)

(9) Mitochondria

(10) Vacuole

(11) Cytosol

(12) Lysosome

(13) Centrioles innerhalb von centrosome]]

In der Zellbiologie ist ein mitochondrion (Mehrzahlmitochondria) ein membranenbeiliegender in den meisten eukaryotic Zellen gefundener organelle. Diese organelles erstrecken sich von 0.5 bis 1.0 Mikrometer (μm) im Durchmesser. Mitochondria werden manchmal als "Zellkraftwerke" beschrieben, weil sie den grössten Teil der Versorgung der Zelle von Adenosin triphosphate (ATP), verwendet als eine Quelle der chemischen Energie erzeugen.

Zusätzlich zur Versorgung der Zellenergie werden mitochondria an einer Reihe anderer Prozesse, wie Nachrichtenübermittlung, Zellunterscheidung, Zelltod, sowie die Kontrolle des Zellzyklus und Zellwachstums beteiligt. Mitochondria sind in mehrere menschliche Krankheiten, einschließlich mitochondrial Unordnungen und Herzfunktionsstörung hineingezogen worden, und können eine Rolle im Altersprozess spielen. Das Wort mitochondrion kommt aus dem Griechen  mitos, Faden, +  chondrion, Körnchen.

Mehrere Eigenschaften machen mitochondria einzigartig. Die Zahl von mitochondria in einer Zelle ändert sich weit durch den Organismus und Gewebetyp. Viele Zellen haben nur einen einzelnen mitochondrion, wohingegen andere mehrere tausend mitochondria enthalten können. Der organelle wird aus Abteilungen zusammengesetzt, die Spezialfunktionen ausführen. Diese Abteilungen oder Gebiete schließen die Außenmembran, den Zwischenmembranenraum, die innere Membran, und den cristae und die Matrix ein. Proteine von Mitochondrial ändern sich abhängig vom Gewebe und den Arten. In Menschen sind 615 verschiedene Typen von Proteinen von Herzmitochondria identifiziert worden, wohingegen in Murinae (Ratten) 940 durch verschiedene Gene verschlüsselte Proteine berichtet worden sind. Wie man denkt, wird der mitochondrial proteome dynamisch geregelt. Obwohl der grösste Teil einer DNA einer Zelle im Zellkern enthalten wird, hat der mitochondrion sein eigenes unabhängiges Genom. Weiter zeigt seine DNA wesentliche Ähnlichkeit zu Bakteriengenomen.

Geschichte

Die ersten Beobachtungen von intrazellulären Strukturen, die wahrscheinlich mitochondria vertreten, wurden in den 1840er Jahren veröffentlicht. Richard Altmann 1894 hat sie als Zelle organelles eingesetzt und hat sie 'bioblasts' genannt. Der Begriff 'mitochondria' selbst wurde von Carl Benda 1898 ins Leben gerufen. Friedrich Meves 1904 hat die erste registrierte Beobachtung von mitochondria in Werken (Nymphea) gemacht. B. F. Kingsbury 1912 hat sie zuerst mit der Zellatmung verbunden, aber hat fast exklusiv auf morphologischen Beobachtungen gestützt. Philip Siekevitz 1957 hat sie 'das Maschinenhaus der Zelle' synchronisiert.

Struktur

Ein mitochondrion enthält innere und Außenmembranen, die aus phospholipid bilayers und Proteinen zusammengesetzt sind. Die zwei Membranen haben jedoch verschiedene Eigenschaften. Wegen dieser doppelten-membraned Organisation gibt es fünf verschiedene Abteilungen innerhalb des mitochondrion. Sie sind:

1. die mitochondrial Außenmembran,
2. der Zwischenmembranenraum (der Raum zwischen den inneren und Außenmembranen),
3. die innere mitochondrial Membran,
4. der cristae Raum (gebildet durch infoldings der inneren Membran), und
5. die Matrix (Raum innerhalb der inneren Membran).

Außenmembran

Die mitochondrial Außenmembran, die den kompletten organelle einschließt, hat ein protein-to-phospholipid Verhältnis, das dieser der eukaryotic Plasmamembran (über 1:1 durch das Gewicht) ähnlich ist. Es enthält große Anzahl von genanntem porins der integrierten Proteine. Diese porins bilden Kanäle, die Molekülen 5000 Daltons oder weniger im Molekulargewicht erlauben, um sich von einer Seite der Membran zum anderen frei zu verbreiten. Größere Proteine können in den mitochondrion eingehen, wenn eine Signalfolge an ihrer N-Endstation zu genanntem translocase eines großen multisubunit Proteins der Außenmembran bindet, die sie dann aktiv über die Membran bewegt. Die Störung der Außenmembran erlaubt Proteinen im Zwischenmembranenraum, in den cytosol zu lecken, zu bestimmtem Zelltod führend.

Die mitochondrial Außenmembran kann mit der Membran der endoplasmic reticulum (ER), in einer Struktur genannt MAM (mitochondria-verbundene ER-Membran) verkehren. Das ist in der ER-mitochondria Kalzium-Nachrichtenübermittlung wichtig und an der Übertragung von lipids zwischen dem ER und mitochondria beteiligt.

Zwischenmembranenraum

Der Zwischenmembranenraum ist der Raum zwischen der Außenmembran und der inneren Membran. Weil die Außenmembran für kleine Moleküle frei durchlässig ist, die Konzentrationen von kleinen Molekülen wie Ionen und Zucker im Zwischenmembranenraum ist dasselbe als der cytosol. Jedoch müssen große Proteine eine spezifische über die Außenmembran zu transportierende Signalfolge haben, so ist die Protein-Zusammensetzung dieses Raums von der Protein-Zusammensetzung des cytosol verschieden. Ein Protein, das zum Zwischenmembranenraum auf diese Weise lokalisiert wird, ist cytochrome c.

Innere Membran

Die innere mitochondrial Membran enthält Proteine mit fünf Typen von Funktionen:

1. Diejenigen, die die redox Reaktionen von oxidative phosphorylation durchführen
2. ATP synthase, der ATP in der Matrix erzeugt
3. Spezifische Transportproteine, die metabolite Durchgang in und aus der Matrix regeln
4. Protein-Importmaschinerie.
5. Fusion von Mitochondria und Spaltungsprotein

Es enthält mehr als 151 verschiedene polypeptides, und hat ein sehr hohes protein-to-phospholipid Verhältnis (mehr als 3:1 durch das Gewicht, das ungefähr 1 Protein für 15 phospholipids ist). Die innere Membran ist zu ungefähr 1/5 des Gesamtproteins in einem mitochondrion Zuhause. Außerdem ist die innere Membran an einem ungewöhnlichen phospholipid, cardiolipin reich. Dieser phospholipid wurde in Kuh-Herzen 1942 ursprünglich entdeckt, und ist gewöhnlich für mitochondrial und Bakterienplasmamembranen charakteristisch. Cardiolipin enthält vier Fettsäuren aber nicht zwei und kann helfen, die innere Membran undurchlässig zu machen. Verschieden von der Außenmembran enthält die innere Membran porins nicht, und ist für alle Moleküle hoch undurchlässig. Fast alle Ionen und Moleküle verlangen, dass spezielle Membranentransportvorrichtungen eingehen oder über die Matrix herrschen. Proteine werden in die Matrix über den translocase des Komplexes der die inneren Membran (TIM) oder über Oxa1 übergesetzt. Außerdem gibt es ein Membranenpotenzial über die innere Membran, die durch die Handlung der Enzyme der Elektrontransportkette gebildet ist.

Cristae

Die innere mitochondrial Membran wird in zahlreiche cristae aufgeteilt, die die Fläche der inneren mitochondrial Membran ausbreiten, seine Fähigkeit erhöhend, ATP zu erzeugen. Für die typische Leber mitochondria ist das Gebiet der inneren Membran ungefähr fünfmal so groß wie die Außenmembran. Dieses Verhältnis ist variabel und mitochondria von Zellen, die eine größere Nachfrage nach ATP wie Muskelzellen haben, noch mehr cristae enthalten. Diese Falten werden mit kleinen runden Körpern bekannt als F Partikeln oder oxysomes beschlagen. Das sind nicht einfache zufällige Falten, aber eher invaginations der inneren Membran, die gesamte Chemiosmotic-Funktion betreffen kann.

Eine neue mathematische modellierende Studie hat darauf hingewiesen, dass die optischen Eigenschaften des cristae in filamentous mitochondria die Generation und Fortpflanzung des Lichtes innerhalb des Gewebes betreffen können.

Matrix

Die Matrix ist der durch die innere Membran eingeschlossene Raum. Es enthält über 2/3 des Gesamtproteins in einem mitochondrion. Die Matrix ist in der Produktion von ATP mithilfe vom ATP synthase enthalten in der inneren Membran wichtig. Die Matrix enthält eine hoch konzentrierte Mischung von Hunderten von Enzymen, spezieller mitochondrial ribosomes, tRNA, und mehrere Kopien des mitochondrial DNA-Genoms. Der Enzyme schließen die Hauptfunktionen Oxydation von pyruvate und Fettsäuren und dem sauren Zitronenzyklus ein.

Mitochondria haben ihr eigenes genetisches Material und die Maschinerie, um ihren eigenen RNAs und Proteine zu verfertigen (sieh: Protein-Biosynthese). Eine veröffentlichte menschliche mitochondrial DNA-Folge hat 16,569 Grundpaare offenbart, die 37 Gesamtgene verschlüsseln: 22 tRNA, 2 rRNA und 13 peptide Gene. Die 13 mitochondrial peptides in Menschen werden in die innere mitochondrial Membran zusammen mit Proteinen integriert, die durch Gene verschlüsselt sind, die im Gastgeber-Zellkern wohnen.

Mitochondria-verbundene ER Membran (MAM)

Die mitochondria-verbundene ER Membran (MAM) ist ein anderes Strukturelement, das für seine kritische Rolle in der Zellphysiologie und homeostasis zunehmend anerkannt wird. Einmal betrachtet als ein technischer Baumstumpf in der Zelle fractionation Techniken, die angeblichen ER vesicle Verseuchungsstoffe, die unveränderlich im mitochondrial Bruchteil erschienen sind, sind wiederidentifiziert worden, weil Membranstrukturen auf den MAM — die Schnittstelle zwischen mitochondria und dem ER zurückzuführen gewesen sind. Die physische Kopplung zwischen diesen zwei organelles war vorher in Elektronmikrographen beobachtet worden und ist mehr kürzlich mit der Fluoreszenz-Mikroskopie untersucht worden. Solche Studien schätzen ein, dass am MAM, der bis zu 20 % der mitochondrial Außenmembran umfassen kann, der ER und mitochondria durch bloße 10-25 nm getrennt und durch Protein-Anbinden-Komplexe zusammengehalten werden.

Gereinigter MAM von subzellularem fractionation hat sich gezeigt, um in Enzymen bereichert zu werden, die am Phospholipid-Austausch zusätzlich zu mit der Nachrichtenübermittlung von Ca vereinigten Kanälen beteiligt sind. Diese Hinweise einer prominenten Rolle für den MAM in der Regulierung von Zelllipid-Läden und Signal transduction sind mit bedeutenden Implikationen für mitochondrial-verbundene Zellphänomene, wie besprochen, unten unterstützt worden. Nicht nur hat der MAM Einblick in die mechanistische Basis gewährt, die solchen physiologischen Prozessen als innerer apoptosis und die Fortpflanzung der Kalzium-Nachrichtenübermittlung unterliegt, aber es bevorzugt auch eine mehr raffinierte Ansicht vom mitochondria. Obwohl häufig gesehen, als statische, isolierte 'Maschinenhäuser', die für den Zellmetabolismus durch ein altes endosymbiotic Ereignis entführt sind, unterstreicht die Evolution des MAM das Ausmaß, in dem mitochondria in die gesamte Zellphysiologie mit der vertrauten physischen und funktionellen Kopplung zum endomembrane System integriert worden sind.

Übertragung von Phospholipid

Der MAM wird in Enzymen bereichert, die an der lipid Biosynthese, wie phosphatidylserine synthase auf dem ER-Gesicht und phosphatidylserine decarboxylase auf dem Mitochondrial-Gesicht beteiligt sind. Weil mitochondria dynamischer organelles sind, der ständig Spaltung und Fusionsereignisse erlebt, verlangen sie eine unveränderliche und geordnete Versorgung von phospholipids für die Membranenintegrität. Aber mitochondria sind nicht nur ein Bestimmungsort für den phospholipids, dessen sie Synthese beenden; eher spielt dieser organelle auch eine Rolle im inter-organelle Schwarzhandel mit den Zwischengliedern und den Produkten von phospholipid biosynthetic Pfade, ceramide und Cholesterin-Metabolismus und glycosphingolipid anabolism.

Solche Schwarzhandel-Kapazität hängt vom MAM ab, der, wie man gezeigt hat, Übertragung von lipid Zwischengliedern zwischen organelles erleichtert hat. Im Gegensatz zum blasenförmigen Standardmechanismus der Lipid-Übertragung zeigen Beweise an, dass die physische Nähe des ER und der mitochondrial Membranen am MAM berücksichtigt, dass lipid zwischen gegensätzlichem bilayers schnipst. Trotz dieses ungewöhnlichen und anscheinend energisch ungünstigen Mechanismus verlangt solcher Transport ATP nicht. Statt dessen, wie man gezeigt hat, ist es von einer Mehrprotein-Anbinden-Struktur abhängig gewesen hat die ER-Mitochondria-Begegnungsstruktur oder ERMES genannt, obwohl es unklar bleibt, ob diese Struktur direkt vermittelt, lipid wechseln über, oder ist erforderlich, die Membranen in der genug nächsten Nähe zu behalten, um die Energiebarriere für schnipsenden lipid zu senken.

Der MAM kann auch ein Teil des sekretorischen Pfads zusätzlich zu seiner Rolle im intrazellulären lipid Schwarzhandel sein. Insbesondere der MAM scheint, ein Zwischenbestimmungsort zwischen dem rauen ER und Golgi im Pfad zu sein, der "zu sehr niedriger Dichte" lipoprotein, oder VLDL, Zusammenbau und Sekretion führt. Der MAM dient so als ein kritischer metabolischer und Schwarzhandel-Mittelpunkt im lipid Metabolismus.

Kalzium-Nachrichtenübermittlung

Eine kritische Rolle für den ER in der Kalzium-Nachrichtenübermittlung wurde anerkannt, bevor solch eine Rolle für den mitochondria teilweise weit akzeptiert wurde, weil die niedrige Sympathie von zur mitochondrial Außenmembran lokalisierten Kanälen von Ca geschienen ist, angesichts der behaupteten Ansprechbarkeit dieses organelle zu Änderungen im intrazellulären Fluss von Ca zu fliegen. Aber die Anwesenheit des MAM löst diesen offenbaren Widerspruch auf: Die nahe physische Vereinigung zwischen den zwei organelles läuft auf Mikrogebiete von Ca an Kontakt-Punkten hinaus, die effiziente Übertragung von Ca vom ER bis den mitochondria erleichtern. Übertragung kommt als Antwort auf so genannte "Hauche von Ca vor, die" durch das spontane Sammeln und die Aktivierung von IP3R, einem kanonischen ER Membranenkanal von Ca erzeugt sind.

Das Schicksal dieser Hauche — insbesondere ob sie eingeschränkt auf isolierte Schauplätze oder integriert in Wellen von Ca für die Fortpflanzung überall in der Zelle bleiben — wird im großen Teil durch die MAM Dynamik bestimmt. Obwohl das Wiederauffassungsvermögen von Ca durch den ER (Begleiterscheinung mit seiner Ausgabe) die Intensität der Hauche abstimmt, so mitochondria bis zu einem gewissen Grad von der hohen Aussetzung von Ca isolierend, dient der MAM häufig als eine Brandmauer, dass im Wesentlichen Puffer, die Ca durch das Handeln als ein Becken bläst, in das freie in den cytosol veröffentlichte Ionen eintrichtert werden können. Dieser Ca tunneling kommt durch die niedrige Sympathie Empfänger von Ca VDAC1 vor, der kürzlich, wie man gezeigt hat, zu den IP3R Trauben auf der ER Membran physisch angebunden und am MAM bereichert worden ist. Die Fähigkeit von mitochondria, als ein Becken von Ca zu dienen, ist ein Ergebnis des elektrochemischen Anstiegs, der während oxidative phosphorylation erzeugt ist, der tunneling des cation einen Exergonic-Prozess macht.

Aber die Übertragung von Ca ist nicht Einrichtungs-; eher ist es eine zweibahnige Straße. Die Eigenschaften von Ca pumpen SERCA und den Kanal die IP3R Gegenwart auf der ER Membran erleichtert durch die MAM-Funktion koordinierte Feed-Back-Regulierung. Insbesondere die Abfertigung von Ca durch den MAM berücksichtigt das räumlich-zeitliche Mustern von Ca, der signalisiert, weil Ca IP3R Tätigkeit auf eine biphasic Weise verändert. SERCA wird durch das mitochondrial Feed-Back ebenfalls betroffen: Das Auffassungsvermögen von Ca durch den MAM stimuliert ATP Produktion, so Energie zur Verfügung stellend, die SERCA ermöglicht, den ER mit Ca für fortlaufenden Ca efflux am MAM umzuladen. So ist der MAM nicht ein passiver Puffer für Hauche von Ca; eher hilft es, weiteren Ca abzustimmen, der durch Feed-Back-Schleifen signalisiert, die ER Dynamik betreffen.

Die Regulierung der ER Ausgabe von Ca am MAM ist besonders kritisch, weil nur ein bestimmte Fenster des Auffassungsvermögens von Ca den mitochondria, und folglich die Zelle an homeostasis stützt. Genügend intraorganelle Nachrichtenübermittlung von Ca ist erforderlich, Metabolismus durch das Aktivieren dehydrogenase von Enzymen zu stimulieren, die zum Fluss durch den sauren Zitronenzyklus kritisch sind. Jedoch, sobald Ca, der im mitochondria signalisiert, eine bestimmte Schwelle passiert, stimuliert es den inneren Pfad von apoptosis teilweise durch das Einstürzen des mitochondrial für den Metabolismus erforderlichen Membranenpotenzials. Studien, die die Rolle pro- und anti-apoptotic Faktoren untersuchen, unterstützen dieses Modell; zum Beispiel, wie man gezeigt hat, hat der anti-apoptotic Faktor Bcl-2 mit IP3Rs aufeinander gewirkt, um Füllung von Ca des ER, das Führen zu reduziertem efflux am MAM und Verhindern des Zusammenbruchs des mitochondrial Membranenpotenzials post-apoptotic Stimuli zu reduzieren. In Anbetracht des Bedürfnisses nach solcher feiner Regulierung der Nachrichtenübermittlung von Ca ist es vielleicht unüberraschend, dass dysregulated mitochondrial Ca in mehrere neurodegenerative Krankheiten hineingezogen worden ist, während der Katalog von Geschwulst-Entstörgeräten einige einschließt, die am MAM bereichert werden.

Molekulare Basis für das Anbinden

Kürzlich weisen Fortschritte in der Identifizierung der Haltestricke zwischen dem mitochondrial und den ER Membranen darauf hin, dass die Gerüst-Funktion der molekularen beteiligten Elemente zu anderem, Nichtstrukturfunktionen sekundär ist. ERMES, ein Mehrprotein-Komplex, ER- und Mitochondrial-Residentmembranenproteine aufeinander zu wirken, ist für die Lipid-Übertragung am MAM erforderlich und veranschaulicht diesen Grundsatz. Einer seiner Bestandteile ist zum Beispiel auch ein Bestandteil des Protein-Komplexes, der für die Einfügung von transmembrane Proteinen des Beta-Barrels in den lipid bilayer erforderlich ist. Andere Proteine, die ins Gerüst ebenfalls hineingezogen sind, haben Funktionen, die des Strukturanbindens am MAM unabhängig sind; zum Beispiel bilden ER-resident und mitochondrial-ortsansässiger mitofusins heterocomplexes, die die Zahl von Inter-Organelle-Kontakt-Seiten regeln, obwohl mitofusins zuerst für ihre Rolle in der Spaltung und den Fusionsereignissen zwischen individuellem mitochondria identifiziert wurden. Traubenzucker-zusammenhängendes Protein 75 (grp75) ist ein anderes Doppelfunktionsprotein. Zusätzlich zur Matrixlache von grp75 dient ein Teil als eine Anstandsdame, die physisch den mitochondrial und ER Ca Kanäle VDAC und IP3R für die effiziente Übertragung von Ca am MAM verbindet. Ein anderer prominenter Haltestrick ist Sigma-1R, eine andere Anstandsdame, deren Stabilisierung von ER-resident IP3R vorgeschlagen worden ist, um Kommunikation am MAM während der metabolischen Betonungsantwort zu bewahren.

Perspektive

Der MAM ist eine kritische Nachrichtenübermittlung, metabolisch, und Schwarzhandel-Mittelpunkt in der Zelle, die die Integration von ER und mitochondrial Physiologie berücksichtigt. Die Kopplung zwischen diesen organelles ist nicht einfach strukturell, aber ebenso funktionell und für die gesamte Zellphysiologie und homeostasis kritisch. Der MAM bietet so eine Perspektive auf mitochondria an, der von der traditionellen Ansicht von diesem organelle als eine statische, isolierte Einheit abweicht, die für seine metabolische Kapazität durch die Zelle verwendet ist. Statt dessen betont diese Mitochondrial-ER-Schnittstelle die Integration des mitochondria, das Produkt eines endosymbiotic Ereignisses in verschiedene Zellprozesse.

Organisation und Vertrieb

Mitochondria werden in fast dem ganzen eukaryotes gefunden. Sie ändern sich in der Zahl und Position gemäß dem Zelltyp. Ein einzelner mitochondrion wird häufig in einzelligen Organismen gefunden. Umgekehrt werden zahlreiche mitochondria in menschlichen Leber-Zellen mit ungefähr 1000-2000 mitochondria pro Zelle gefunden, sich 1/5 des Zellvolumens zurechtmachend. Der mitochondrial Inhalt von sonst ähnlichen Zellen kann sich wesentlich in der Größe und dem Membranenpotenzial mit Unterschieden ändern, die aus Quellen einschließlich des unebenen Verteilens an Zellabteilungen entstehen, zu unwesentlichen Unterschieden in ATP Niveaus und abwärts gelegenen Zellprozessen führend. Der mitochondria kann gekuschelt zwischen myofibrils des Muskels gefunden werden oder hat sich um die Sperma-Geißel eingehüllt. Häufig bilden sie ein kompliziertes sich verzweigendes 3D-Netz innerhalb der Zelle mit dem cytoskeleton. Die Vereinigung mit dem cytoskeleton bestimmt Mitochondrial-Gestalt, die die Funktion ebenso betreffen kann. Neue Beweise weisen darauf hin, dass vimentin, einer der Bestandteile des cytoskeleton, zur Vereinigung mit dem cytoskeleton kritisch ist.

Funktion

Die prominentesten Rollen von mitochondria sollen die Energiewährung der Zelle, ATP (d. h., phosphorylation von ADP) durch die Atmung erzeugen, und Zellmetabolismus zu regeln. Der Hauptsatz von an der ATP Produktion beteiligten Reaktionen ist als der saure Zitronenzyklus oder der Krebs Zyklus insgesamt bekannt. Jedoch hat der mitochondrion viele andere Funktionen zusätzlich zur Produktion von ATP.

Energiekonvertierung

Eine dominierende Rolle für den mitochondria ist die Produktion von ATP, wie widerspiegelt, durch die Vielzahl von Proteinen in der inneren Membran für diese Aufgabe. Das wird durch das Oxidieren der Hauptprodukte von Traubenzucker, pyruvate, und NADH getan, die im cytosol erzeugt werden. Dieser Prozess der Zellatmung, auch bekannt als aerobic Atmung, ist von der Anwesenheit von Sauerstoff abhängig. Wenn Sauerstoff beschränkt wird, werden die glycolytic Produkte metabolized durch die anaerobic Atmung, ein Prozess sein, der des mitochondria unabhängig ist. Die Produktion von ATP von Traubenzucker hat einen um etwa 13 Zeiten höheren Ertrag während der aerobic Atmung im Vergleich zur anaerobic Atmung. Kürzlich ist es gezeigt worden, dass Werk mitochondria einen beschränkten Betrag von ATP ohne Sauerstoff durch das Verwenden des abwechselnden Substrats nitrite erzeugen kann.

Pyruvate und der saure Zitronenzyklus

Jedes pyruvate durch glycolysis erzeugte Molekül wird über die innere mitochondrial Membran, und in die Matrix aktiv transportiert, wo es oxidiert und mit coenzyme verbunden wird, um CO, Acetyl-CoA und NADH zu bilden.

Das Acetyl-CoA ist das primäre Substrat, um in den sauren Zitronenzyklus, auch bekannt als die tricarboxylic Säure (TCA) Zyklus oder Zyklus von Krebs einzugehen. Die Enzyme des sauren Zitronenzyklus werden in der mitochondrial Matrix, mit Ausnahme von succinate dehydrogenase gelegen, der zur inneren mitochondrial Membran als ein Teil des Komplexes II gebunden wird. Der saure Zitronenzyklus oxidiert das Acetyl-CoA zum Kohlendioxyd, und, erzeugt dabei reduzierten cofactors (drei Moleküle von NADH und ein Molekül von FADH), die eine Quelle von Elektronen für die Elektrontransportkette und ein Molekül von GTP sind (der zu einem ATP sogleich umgewandelt wird).

NADH und FADH: die Elektrontransportkette

Die redox Energie von NADH und FADH wird Sauerstoff (O) in mehreren Schritten über die Elektrontransportkette übertragen. Diese energiereichen Moleküle werden innerhalb der Matrix über den sauren Zitronenzyklus erzeugt, aber werden auch im Zytoplasma durch glycolysis erzeugt. Das Reduzieren von Entsprechungen vom Zytoplasma kann über das malate-aspartate Pendelsystem von Antigepäckträger-Proteinen oder Futter in die Elektrontransportkette mit Glyzerin-Phosphatpendelbus importiert werden. Protein-Komplexe in der inneren Membran (NADH dehydrogenase, cytochrome c reductase, und cytochrome c oxidase) führen die Übertragung durch, und die zusätzliche Ausgabe der Energie wird verwendet, um Protone (H) in den Zwischenmembranenraum zu pumpen. Dieser Prozess ist effizient, aber ein kleiner Prozentsatz von Elektronen kann Sauerstoff vorzeitig reduzieren, reaktive Sauerstoff-Arten wie Superoxyd bildend. Das kann Oxidative-Betonung im mitochondria verursachen und kann zum Niedergang in der mit dem Altersprozess vereinigten Mitochondrial-Funktion beitragen.

Als die Protonenkonzentration im Zwischenmembranenraum zunimmt, wird ein starker elektrochemischer Anstieg über die innere Membran gegründet. Die Protone können in die Matrix durch den ATP synthase Komplex zurückgeben, und ihre potenzielle Energie wird verwendet, um ATP von ADP und anorganischem Phosphat (P) zu synthetisieren. Dieser Prozess wird chemiosmosis genannt, und wurde zuerst von Peter Mitchell beschrieben, der dem 1978-Nobelpreis in der Chemie für seine Arbeit zuerkannt wurde. Später wurde ein Teil des 1997-Nobelpreises in der Chemie Paul D. Boyer und John E. Walker für ihre Erläuterung des Arbeitsmechanismus von ATP synthase zuerkannt.

Hitzeproduktion

Unter bestimmten Bedingungen können Protone in die mitochondrial Matrix wiedereingehen, ohne zu ATP Synthese beizutragen. Dieser Prozess ist als Protonenleckstelle oder mitochondrial ausschaltend bekannt und ist wegen der erleichterten Verbreitung von Protonen in die Matrix. Der Prozess läuft auf die unangespannte potenzielle Energie des Protons elektrochemischer Anstieg hinaus, der als Hitze wird veröffentlicht. Der Prozess wird durch genannten thermogenin eines Kanals des Protons oder UCP1 vermittelt. Thermogenin ist 33kDa 1973 zuerst entdecktes Protein. Thermogenin wird in erster Linie im braunen fetthaltigen Gewebe oder braunem Fett gefunden, und ist dafür verantwortlich, thermogenesis zu nichtzersplittern. Braunes fetthaltiges Gewebe wird in Säugetieren gefunden, und ist an seinen höchsten Niveaus im frühen Leben und in überwinternden Tieren. In Menschen ist braunes fetthaltiges Gewebe bei der Geburt und den Abnahmen mit dem Alter da.

Lagerung von Kalzium-Ionen

Die Konzentrationen von freiem Kalzium in der Zelle können eine Reihe von Reaktionen regeln und sind für das Signal transduction in der Zelle wichtig. Mitochondria kann Kalzium, einen beitragenden Prozess für den homeostasis der Zelle von Kalzium vergänglich versorgen. Tatsächlich macht ihre Fähigkeit, in Kalzium für die spätere Ausgabe schnell zu nehmen, sie sehr gut "cytosolic Puffer" für Kalzium. Endoplasmic reticulum (ER) ist die bedeutendste Lagerungsseite von Kalzium, und es gibt ein bedeutendes Wechselspiel zwischen dem mitochondrion und ER hinsichtlich Kalziums. Das Kalzium wird in die Matrix durch ein Kalzium uniporter auf der inneren mitochondrial Membran aufgenommen. Es wird in erster Linie durch das mitochondrial Membranenpotenzial gesteuert. Die Ausgabe dieses Kalziums zurück ins Interieur der Zelle kann über ein Natriumskalzium-Austauschprotein vorkommen, oder über "Kalzium hat Kalzium Ausgabe" Pfade veranlasst. Das kann Kalzium-Spitzen oder Kalzium-Wellen mit großen Änderungen im Membranenpotenzial beginnen. Diese können eine Reihe der zweiten Bote-Systemproteine aktivieren, die Prozesse wie Neurotransmitter-Ausgabe in Nervenzellen und Ausgabe von Hormonen in endokrinen Zellen koordinieren können.

Der Zulauf von Ca zur mitochondrial Matrix ist kürzlich als ein Mechanismus hineingezogen worden, Atmungsbioenergetik zu regeln, indem er das elektrochemische Potenzial über die Membran erlaubt wird, von ΔΨ-dominated bis pH-beherrschten vergänglich "zu pulsieren", die Verminderung der Oxidative-Betonung erleichternd.

Zusätzliche Funktionen

Mitochondria spielen eine Hauptrolle in vielen anderen metabolischen Aufgaben wie:

• Regulierung des Membranenpotenzials
• Apoptosis-programmierter Zelltod
• Kalzium-Nachrichtenübermittlung (einschließlich Kalzium-herbeigerufenen apoptosis)
• Regulierung des Zellmetabolismus
• Bestimmte heme Synthese-Reaktionen (sieh auch: porphyrin)
• Steroide-Synthese.

Einige Mitochondrial-Funktionen werden nur in spezifischen Typen von Zellen durchgeführt. Zum Beispiel, mitochondria in Leber-Zellen enthalten Enzyme, die ihnen erlauben, Ammoniak, ein Abfallprodukt des Protein-Metabolismus zu entgiften. Eine Veränderung in den Genen, die einige dieser Funktionen regeln, kann auf mitochondrial Krankheiten hinauslaufen.

Zellproliferationsregulierung

Die Beziehung zwischen Zellproliferation und mitochondria ist mit Halskrebs Zellen von Hela untersucht worden. Geschwulst-Zellen verlangen einen großen Betrag von ATP (Adenosin triphosphate), um Bioactive-Zusammensetzungen wie lipids, Proteine und nucleotides für die schnelle Zellproliferation zu synthetisieren. Die Mehrheit von ATP in Geschwulst-Zellen wird über den Pfad von Oxidative Phosphorylation (OxPhos) erzeugt. Die Einmischung mit OxPhos hat sich gezeigt, um Zellzyklus-Verhaftung zu verursachen, die darauf hinweist, dass mitochondria eine Rolle in der Zellproliferation spielt. Mitochondrial ATP Produktion ist auch für die Zellabteilung zusätzlich zu anderen grundlegenden Funktionen in der Zelle einschließlich der Regulierung des Zellvolumens, solute Konzentration und Zellarchitektur lebenswichtig. ATP Niveaus unterscheiden sich in verschiedenen Stufen des Zellzyklus, der darauf hinweist, dass es eine Beziehung zwischen dem Überfluss an ATP und der Fähigkeit der Zelle gibt, in eine neue Zelle cyle einzugehen. Die Rolle von ATP in den grundlegenden Funktionen der Zelle macht den Zellzyklus empfindlich zu Änderungen in der Verfügbarkeit von abgeleitetem ATP von mitochondrial. Die Schwankung in ATP Niveaus in verschiedenen Stufen des Zellzyklus unterstützt die Hypothese, dass mitochondria eine wichtige Rolle in der Zellzyklus-Regulierung spielt. Obwohl die spezifischen Mechanismen zwischen mitochondria und der Zellzyklus-Regulierung nicht gut verstanden werden, haben Studien gezeigt, dass niedrige Energiezellzyklus-Kontrollpunkte die Energiefähigkeit vor dem Verpflichten zu einer anderen Runde der Zellabteilung kontrollieren.

Ursprung

Mitochondria haben viele Eigenschaften genau wie prokaryotes. Infolgedessen, wie man denkt, werden sie aus endosymbiotic prokaryotes ursprünglich abgeleitet.

Ein mitochondrion enthält DNA, die als mehrere Kopien eines einzelnen, kreisförmigen Chromosoms organisiert wird. Dieses mitochondrial Chromosom enthält Gene für redox Proteine wie diejenigen der Atmungskette. Die Hypothese von CoRR schlägt vor, dass diese Co-Position für die redox Regulierung erforderlich ist. Das mitochondrial Genom codiert für einen RNAs von ribosomes und die zweiundzwanzig tRNAs notwendig für die Übersetzung des Boten RNAs ins Protein. Die kreisförmige Struktur wird auch in prokaryotes gefunden, und die Ähnlichkeit wird durch die Tatsache erweitert, dass mitochondrial DNA mit einem verschiedenen genetischen diesem von Proteobacteria ähnlichen Code organisiert wird. Das weist darauf hin, dass ihr Vorfahr, der so genannte proto-mitochondrion, ein Mitglied von Proteobacteria war. Insbesondere der proto-mitochondrion ist wahrscheinlich nah mit dem rickettsia verbunden gewesen. Jedoch bleibt die genaue Beziehung des Vorfahren von mitochondria zum Alpha-proteobacteria, und ob der mitochondria zur gleichen Zeit oder nach dem Kern gebildet wurde, umstritten.

Eine neue Studie durch Forscher der Universität von Hawaii an Mānoa und der Oregoner Staatlichen Universität, zeigt an, dass der SAR11 clade Bakterien einen relativ neuen gemeinsamen Ahnen mit dem mitochondria vorhandenen in den meisten eukaryotic Zellen teilt.

Die ribosomes, die für durch die mitochondrial DNA codiert sind, sind denjenigen von Bakterien in der Größe und Struktur ähnlich. Sie ähneln nah den Bakterien-70ER JAHREN ribosome und nicht den 80ER JAHREN cytoplasmic ribosomes, die für durch die Kern-DNA codiert werden.

Die endosymbiotic Beziehung von mitochondria mit ihren Gastgeber-Zellen wurde von Lynn Margulis verbreitet. Die endosymbiotic Hypothese weist darauf hin, dass mitochondria von Bakterien hinuntergestiegen ist, die irgendwie endocytosis durch eine andere Zelle überlebt haben, und eingetragen ins Zytoplasma geworden sind. Die Fähigkeit dieser Bakterien, Atmung in Gastgeber-Zellen zu führen, die sich auf glycolysis und Gärung verlassen hatten, hätte einen beträchtlichen Entwicklungsvorteil zur Verfügung gestellt. Auf eine ähnliche Weise wären Gastgeber-Zellen mit symbiotischen zur Fotosynthese fähigen Bakterien im Vorteil gewesen. Die Integration von symbiotes hätte die Zahl von Umgebungen gesteigert, in denen die Zellen überleben konnten. Diese symbiotische Beziehung hat sich wahrscheinlich vor 1.7-2 Milliarden Jahren entwickelt.

Einige Gruppen von einzelligem eukaryotes haben an mitochondria Mangel: der microsporidians, metamonads, und archamoebae. Diese Gruppen erscheinen als der primitivste eukaryotes auf phylogenetic gebauten Bäumen mit rRNA Information, die einmal darauf hingewiesen hat, dass sie vor dem Ursprung von mitochondria erschienen sind. Jedoch, wie man jetzt bekannt, ist das ein Kunsterzeugnis der Anziehungskraft des langen Zweigs — sie sind abgeleitete Gruppen und behalten Gene, oder organelles ist auf mitochondria (z.B, mitosomes und hydrogenosomes) zurückzuführen gewesen.

Genom

Das menschliche mitochondrial Genom ist ein kreisförmiges DNA-Molekül von ungefähr 16 kilobases. Es verschlüsselt 37 Gene: 13 für Subeinheiten von Atmungskomplexen I, III, IV und V, 22 für mitochondrial tRNA (für die 20 Standardaminosäuren, plus ein Extragen für leucine und serine), und 2 für rRNA. Ein mitochondrion kann zwei bis zehn Kopien seiner DNA enthalten.

Als in prokaryotes gibt es ein sehr hohes Verhältnis, DNA und eine Abwesenheit von Wiederholungen zu codieren. Gene von Mitochondrial werden als multigenic Abschriften abgeschrieben, die zerspaltet werden und polyadenylated, um reifen mRNAs nachzugeben. Nicht alle für die Mitochondrial-Funktion notwendigen Proteine werden durch das mitochondrial Genom verschlüsselt; die meisten werden durch Gene im Zellkern codiert, und die entsprechenden Proteine werden in den mitochondrion importiert. Die genaue Zahl von Genen, die durch den Kern und das mitochondrial Genom verschlüsselt sind, unterscheidet sich zwischen Arten. Im Allgemeinen, mitochondrial Genome sind kreisförmig, obwohl Ausnahmen berichtet worden sind. Im Allgemeinen, mitochondrial DNA hat an introns Mangel, wie im menschlichen mitochondrial Genom der Fall ist; jedoch sind introns in einem eukaryotic mitochondrial DNA, wie die der Hefe und protists einschließlich Dictyostelium discoideum beobachtet worden.

In Tieren ist das mitochondrial Genom normalerweise ein einzelnes kreisförmiges Chromosom, das etwa 16 Kilobytes lang ist und 37 Gene hat. Die Gene, während hoch erhalten, können sich in der Position ändern. Neugierig wird dieses Muster in der menschlichen Körperlaus (Pediculus humanus) nicht gefunden. Stattdessen wird dieses mitochondrial Genom in 18 minikreisförmigen Chromosomen eingeordnet, von denen jedes 3-4 Kilobytes lang ist und ein bis drei Gene hat. Dieses Muster wird auch in anderen saugenden Läusen, aber nicht in kauenden Läusen gefunden. Wie man gezeigt hat, ist Wiederkombination zwischen den Minichromosomen vorgekommen. Der Grund für diesen Unterschied ist nicht bekannt.

Während geringe Schwankungen auf dem Standardcode früher vorausgesagt worden waren, wurde niemand bis 1979 entdeckt, als Forscher, die menschliche mitochondrial Gene studieren, beschlossen haben, dass sie einen alternativen Code verwendet haben. Viele geringe Varianten sind seitdem, einschließlich der verschiedenen Alternative mitochondrial Codes entdeckt worden. Weiter sind der AUA, AUC und AUU codons der ganze zulässige Anfang codons.

Einige dieser Unterschiede sollten als Pseudoänderungen im genetischen Code wegen des Phänomenes des RNS-Redigierens betrachtet werden, das in mitochondria üblich ist. In höheren Werken wurde es gedacht, dass CGG für tryptophan und nicht arginine verschlüsselt hat; jedoch, wie man entdeckte, war der codon in der bearbeiteten RNS der UGG codon, im Einklang stehend mit dem universalen genetischen Code für tryptophan. Des Zeichens hat der arthropod mitochondrial genetischer Code parallele Evolution innerhalb einer Unterabteilung mit einigen Organismen erlebt, die einzigartig AGG zu lysine übersetzen.

Genome von Mitochondrial haben weit weniger Gene als die Bakterien, von denen, wie man denkt, sie hinuntergestiegen werden. Obwohl einige zusammen verloren worden sind, sind viele dem Kern, wie der Atmungskomplex II Protein-Subeinheiten übertragen worden. Wie man denkt, ist das im Laufe der Entwicklungszeit relativ üblich. Einige Organismen, wie Cryptosporidium, haben wirklich mitochondria, die an jeder DNA vermutlich Mangel haben, weil alle ihre Gene verloren oder übertragen worden sind. In Cryptosporidium haben die mitochondria ein verändertes ATP Generationssystem, das den Parasiten macht, der gegen viele klassische mitochondrial Hemmstoffe wie Zyanid, azide, und atovaquone widerstandsfähig ist.

Erwiderung und Erbe

Mitochondria teilen sich durch die binäre der Bakterienzellabteilung ähnliche Spaltung; verschieden von Bakterien, jedoch, kann mitochondria auch mit anderem mitochondria durchbrennen. Die Regulierung dieser Abteilung unterscheidet sich zwischen eukaryotes. In vielen einzeln-zelligen eukaryotes, ihrem Wachstum und Abteilung wird mit dem Zellzyklus verbunden. Zum Beispiel kann sich ein einzelner mitochondrion gleichzeitig mit dem Kern teilen. Diese Abteilung und Abtrennungsprozess müssen dicht kontrolliert werden, so dass jede Tochter-Zelle mindestens einen mitochondrion erhält. In anderem eukaryotes (in Säugetieren zum Beispiel) kann mitochondria ihre DNA wiederholen und sich hauptsächlich als Antwort auf die Energiebedürfnisse nach der Zelle, aber nicht in der Phase mit dem Zellzyklus teilen. Wenn die Energiebedürfnisse nach einer Zelle hoch sind, wachsen mitochondria und teilen sich. Wenn der Energiegebrauch niedrig ist, werden mitochondria zerstört oder werden untätig. In solchen Beispielen, und im Gegensatz zur Situation in vielen einzelnen zelligen eukaryotes werden mitochondria anscheinend zu den Tochter-Zellen während der Abteilung des Zytoplasmas zufällig verteilt. Das Verstehen der mitochondrial Dynamik, die als das Gleichgewicht zwischen mitochondrial Fusion und Spaltung beschrieben wird, hat offenbart, dass funktionelle und strukturelle Modifizierungen in der mitochondrial Morphologie wichtige Faktoren in mit mehreren Krankheitsbedingungen vereinigten Pathologien sind.

Mitochondrial Gene einer Person werden durch denselben Mechanismus wie Kerngene nicht geerbt. An der Fruchtbarmachung einer Eizelle durch ein Sperma, den Ei-Kern und Sperma-Kern trägt jeder ebenso zum genetischen Make-Up des Zygote-Kerns bei. Im Gegensatz kommen der mitochondria, und deshalb die mitochondrial DNA, gewöhnlich aus dem Ei nur. Die mitochondria des Spermas gehen ins Ei ein, aber tragen genetische Information zum Embryo nicht bei. Statt dessen werden väterliche mitochondria mit ubiquitin gekennzeichnet, um sie für die spätere Zerstörung innerhalb des Embryos auszuwählen. Die Eizelle enthält relativ wenige mitochondria, aber es sind diese mitochondria, die überleben und sich teilen, um die Zellen des erwachsenen Organismus zu bevölkern. Mitochondria, sind deshalb, in den meisten Fällen geerbt unten die weibliche Linie, die als mütterliches Erbe bekannt ist. Diese Weise wird in den meisten Organismen einschließlich aller Tiere gesehen. Jedoch, mitochondria in einigen Arten kann manchmal väterlich geerbt werden. Das ist die Norm unter bestimmten Nadelwerken, obwohl nicht in Kieferbäumen und Eiben. Es ist darauf hingewiesen worden, dass es an einer sehr niedrigen Stufe in Menschen vorkommt.

Erbe von Uniparental führt zu wenig Gelegenheit für die genetische Wiederkombination zwischen verschiedenen Abstammungen von mitochondria, obwohl ein einzelner mitochondrion 2-10 Kopien seiner DNA enthalten kann. Deshalb, wie man denkt, vermehrt sich Mitochondrial-DNA gewöhnlich durch die binäre Spaltung. Welche Wiederkombination wirklich stattfindet, erhält genetische Integrität aufrecht, anstatt Ungleichheit aufrechtzuerhalten. Jedoch gibt es Studien, Beweise der Wiederkombination in der mitochondrial DNA zeigend. Es ist klar, dass die für die Wiederkombination notwendigen Enzyme in Säugetierzellen da sind. Weiter weisen Beweise darauf hin, dass Tier mitochondria Wiederkombination erleben kann. Die Daten sind in Menschen ein bisschen mehr umstritten, obwohl indirekte Beweise der Wiederkombination bestehen. Wenn Wiederkombination nicht vorkommt, vertritt die ganze mitochondrial DNA-Folge einen einzelnen haplotype, der es nützlich macht, für die Entwicklungsgeschichte von Bevölkerungen zu studieren.

Bevölkerung genetische Studien

Die nahe Abwesenheit der genetischen Wiederkombination in der mitochondrial DNA macht es eine nützliche Informationsquelle für Wissenschaftler beteiligt an der Bevölkerungsgenetik und Entwicklungsbiologie. Weil die ganze mitochondrial DNA als eine einzelne Einheit oder haplotype geerbt wird, können die Beziehungen zwischen der mitochondrial DNA von verschiedenen Personen als ein Genbaum vertreten werden. Muster in diesen Genbäumen können verwendet werden, um die Entwicklungsgeschichte von Bevölkerungen abzuleiten. Das klassische Beispiel davon ist in der menschlichen Entwicklungsgenetik, wo die molekulare Uhr verwendet werden kann, um ein neues Datum für mitochondrial Eve zur Verfügung zu stellen. Das wird häufig als starke Unterstützung für eine neue moderne menschliche Vergrößerung aus Afrika interpretiert. Ein anderes menschliches Beispiel ist der sequencing der mitochondrial DNA von Neandertalerknochen. Die relativ große Entwicklungsentfernung zwischen den mitochondrial DNA-Folgen von Neandertalern und lebenden Menschen ist als Beweise aus Mangel am Kreuzen zwischen Neandertalern und anatomisch modernen Menschen interpretiert worden.

Jedoch, mitochondrial DNA widerspiegelt die Geschichte von nur Frauen in einer Bevölkerung und kann die Geschichte der Bevölkerung als Ganzes so nicht vertreten. Das kann durch den Gebrauch von väterlichen genetischen Folgen wie das sich nichtwiederverbindende Gebiet des Y-Chromosoms teilweise überwunden werden. In einem breiteren Sinn nur Studien schließt das auch Kern-DNA ein kann eine umfassende Entwicklungsgeschichte einer Bevölkerung zur Verfügung stellen.

Funktionsstörung und Krankheit

Krankheiten von Mitochondrial

Mit ihrem Hauptplatz im Zellmetabolismus, dem Schaden — und der nachfolgenden Funktionsstörung — in mitochondria ist ein wichtiger Faktor in einer breiten Reihe von menschlichen Krankheiten. Unordnungen von Mitochondrial stellen sich häufig als neurologische Unordnungen vor, aber können als myopathy, Zuckerkrankheit, vielfacher endocrinopathy oder eine Vielfalt anderer Körpermanifestationen erscheinen. Krankheiten, die durch die Veränderung im mtDNA verursacht sind, schließen Syndrom von Kearns-Sayre, MELAS Syndrom und das erbliche Sehnervenleiden von Leber ein. In der großen Mehrheit von Fällen werden diese Krankheiten von einer Frau ihren Kindern übersandt, weil die Zygote seinen mitochondria und folglich seinen mtDNA vom Ei ableitet. Wie man denkt, sind Krankheiten wie Syndrom von Kearns-Sayre, das Syndrom von Pearson und progressiver äußerlicher ophthalmoplegia wegen groß angelegter mtDNA Neuordnungen, wohingegen andere Krankheiten wie MELAS-Syndrom, das erbliche Sehnervenleiden von Leber, myoclonic Fallsucht mit zerlumpten roten Fasern (MERRF), und andere erwartet sind, Veränderungen in mtDNA anzuspitzen.

In anderen Krankheiten führen Defekte in Kerngenen zu Funktionsstörung von mitochondrial Proteinen. Das ist in der Ataxie von Friedreich, erblicher spastischer Querschnittslähmung und der Krankheit von Wilson der Fall. Diese Krankheiten werden in einer Überlegenheitsbeziehung geerbt, wie für die meisten anderen genetischen Krankheiten gilt. Eine Vielfalt von Unordnungen kann durch Kernveränderungen von oxidative phosphorylation Enzyme, wie coenzyme Q10 Mangel und Syndrom von Barth verursacht werden. Umwelteinflüsse können mit erblichen Geneigtheiten aufeinander wirken und mitochondrial Krankheit verursachen. Zum Beispiel kann es eine Verbindung zwischen der Schädlingsbekämpfungsmittel-Aussetzung und dem späteren Anfall der Parkinsonschen Krankheit geben.

Andere Pathologien mit der Ätiologie, die mitochondrial Funktionsstörung einschließt, schließen Schizophrenie, bipolar Unordnung, Dementia, Alzheimerkrankheit, die Parkinsonsche Krankheit, die Fallsucht, der Schlag, die kardiovaskuläre Krankheit, retinitis pigmentosa, und die Zuckerkrankheit mellitus ein. Ein allgemeiner Faden, der vorgehabt ist, diese Bedingungen anscheinend ohne Beziehung zu verbinden, ist Zellschaden, der oxidative Betonung verursacht. Wie genau mitochondrial Funktionsstörung die Ätiologie dieser Pathologien einbaut, soll noch aufgehellt werden.

Mitochondria-vermittelte Oxidative-Betonung spielt eine Rolle in cardiomyopathy in Diabetikern des Typs 2. Die vergrößerte saure Fettübergabe zum Herzen vergrößert saures Fettauffassungsvermögen durch cardiomyocytes, auf vergrößerte saure Fettoxydation auf diese Zellen hinauslaufend. Dieser Prozess vergrößert die abnehmenden Entsprechungen, die für die Elektrontransportkette des mitochondria verfügbar sind, schließlich Produktion der reaktiven Sauerstoff-Arten (ROS) vergrößernd. ROS Zunahmen, die Proteine (UCPs) und potentiate Protonenleckage durch Adenin nucleotide translocator (ANT) ausschalten, dessen Kombination den mitochondria ausschaltet. Das Ausschalten vergrößert dann Sauerstoff-Verbrauch durch den mitochondria, die Zunahme in Fettsäure oxiation zusammensetzend. Das schafft einen Teufelskreis des Ausschaltens; außerdem, wenn auch Sauerstoff-Verbrauch zunimmt, nimmt ATP Synthese proportional nicht zu, weil der mitochondria ausgeschaltet wird. Weniger ATP Verfügbarkeit läuft schließlich auf ein Energiedefizit hinaus, das als reduzierte Herzleistungsfähigkeit und zusammenziehbare Funktionsstörung präsentiert. Das Problem zusammenzusetzen, hat sarcoplasmic reticulum Kalzium-Ausgabe verschlechtert und hat mitochondrial Wiederauffassungsvermögen-Grenze-Spitze cytosolic Niveaus des wichtigen Signalions während der Muskelzusammenziehung reduziert. Die verminderte intra-mitochondrial Kalzium-Konzentration vergrößert dehydrogenase Aktivierung und ATP Synthese. So zusätzlich zu tiefer der ATP Synthese wegen der sauren Fettoxydation wird ATP Synthese durch schlechtes Kalzium verschlechtert, das ebenso signalisiert, Herzprobleme für Diabetiker verursachend.

Mögliche Beziehungen zum Altern

In Anbetracht der Rolle von mitochondria als das Maschinenhaus der Zelle kann es etwas Leckage der energiereichen Elektronen in der Atmungskette geben, um reaktive Sauerstoff-Arten zu bilden. Das kann auf bedeutende Oxidative-Betonung auf den mitochondria mit hohen Veränderungsraten der mitochondrial DNA hinauslaufen. Wie man denkt, kommt ein Teufelskreis vor, weil oxidative Betonung zu mitochondrial DNA-Veränderungen führt, die zu enzymatischen Abnormitäten und weiter oxidative Betonung führen können. Mehrere Änderungen kommen zu mitochondria während des Altersprozesses vor. Gewebe von ältlichen Patienten zeigen eine Abnahme in der enzymatischen Tätigkeit der Proteine der Atmungskette. Das große Auswischen im mitochondrial Genom kann zu hohen Niveaus der Oxidative-Betonung und des neuronal Todes in der Parkinsonschen Krankheit führen. Hypothese aufgestellte Verbindungen zwischen dem Altern und der Oxidative-Betonung sind nicht neu und wurden vor mehr als 50 Jahren vorgeschlagen; jedoch gibt es viel zu Ende Debatte, ob Mitochondrial-Änderungen Ursachen des Alterns oder bloß der Eigenschaften des Alterns sind. Eine bemerkenswerte Studie in Mäusen hat verkürzte Lebensspanne demonstriert, aber keine Zunahme in reaktiven Sauerstoff-Arten trotz der Erhöhung mitochondrial DNA-Veränderungen, darauf hinweisend, dass mitochondrial DNA-Veränderungen Lebensspanne verursachen können, die durch andere Mechanismen kürzer wird. Jedoch muss es bemerkt werden, dass Altersnichtmutationsmäuse nicht scheinen, eine große Zahl von Veränderungen in der mitochondrial DNA anzusammeln, die eine Wolke von Zweifeln auf der Beteiligung von mitochondrial DNA-Veränderungen im "natürlichen" Altern auferlegt. Infolgedessen sind die genauen Beziehungen zwischen mitochondria, oxidative Betonung, und Altern noch nicht gesetzt worden.

Siehe auch

• Anti-mitochondrial Antikörper
• Bioenergetik
• Hypothese von CoRR
• Chloroplast
• Hemmstoff-Protein
• Durchdringbarkeitsübergang von Mitochondrial brütet
• Mitochondrial metabolische Raten
• Nebenkern
• Oncocyte
• Oncocytoma
• Väterliche mtDNA Übertragung
• Plastid
• Partikel von Submitochondrial
• TIM/TOM Komplex

Links

• Mitochondria Atlas an der Universität Mainzes
• Mitochondria Forschungsportal an mitochondrial.net
• Mitochondria: Architektur diktiert Funktion an cytochemistry.net
• Mitochondria verbindet sich an der Universität Alabamas
• MIP Mitochondrial Physiologie-Gesellschaft
• 3D-Strukturen von Proteinen von der inneren mitochondrial Membran an der Universität Michigans
• 3D-Strukturen von Proteinen haben mit der mitochondrial Außenmembran an der Universität Michigans verkehrt
• Mitochondrial Protein-Partnerschaft an der Universität von Wisconsin
• Mitochondrion - Zelle in den Mittelpunkt gestellte Datenbank
• Mitochondrion, der durch die Elektrontomographie an der San Diego staatlichen Universität wieder aufgebaut ist
• Videobüroklammer der Ratte-Leber Mitochondrion von der Cryo-Elektrontomographie