كيمياء

ميتوكوندريا


مجال الخبرة - بيولوجيا الخلية

الميتوكوندريا هي عضية حقيقية النواة يتم فيها الجمع بين جميع وظائف الجهاز التنفسي للخلية ، أي دورة السترات وسلسلة نقل الإلكترون والفسفرة المؤكسدة. نظرًا لأن غالبية التفاعلات الكيميائية الحيوية لاستقلاب الطاقة موضعية في الميتوكوندريا ، يُشار إليها أيضًا مجازيًا باسم "مراكز القوة" للخلية حقيقية النواة.

يعتمد عدد الميتوكوندريا لكل خلية بشكل كبير على نوع الخلية: بينما تحتوي خلايا الكبد على حوالي 1000 ميتوكوندريا ، تحتوي بعض الحيوانات على أكثر من 100000 في البويضات الكبيرة. في المقابل ، فإن العديد من البروتوزوا لديها ميتوكوندريا واحدة كبيرة جدًا. يتوافق متوسط ​​أبعاد الميتوكوندريا تقريبًا مع متوسط ​​أبعاد الخلايا البكتيرية النموذجية. وفقًا لنظرية التعايش الداخلي ، نشأت الميتوكوندريا من أسلاف α-protobacteria اليوم.

مثل البلاستيدات ، الميتوكوندريا لها غشاء مزدوج الغلاف. يحتوي الغشاء الداخلي على إنزيمات السلسلة التنفسية ومجمعات سينسيز ATP والعديد من أنظمة النقل للأيضات ذات الوزن الجزيئي المنخفض. يتم تكبير سطح الغشاء الداخلي بشكل كبير من خلال المسافات البادئة ، ما يسمى كريستي. يُطلق على الفراغ المُحاط بالغشاء الداخلي اسم مصفوفة الميتوكوندريا. من بين أمور أخرى ، توجد هنا إنزيمات دورة السترات وأكسدة بيتا للأحماض الدهنية.

تمتلك الميتوكوندريا الحمض النووي الخاص بها (ما يسمى tDNA) ، وهو جزيء على شكل حلقة في المصفوفة ، وبالتالي أيضًا جينومها الخاص (ورم غضروفي). يختلف حجم الحمض النووي للميتوكوندريا اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على الكائن الحي: على سبيل المثال ، يتكون mtDNA من الخميرة من حوالي 78000 زوج قاعدي (bp) ، بينما يبلغ حجم mtDNA البشري حوالي 16500 زوج قاعدي فقط. ومع ذلك ، فإن عدد الجينات المشفرة هو نفسه تقريبًا في كل مكان ويصل إلى حوالي 5 ٪ من البروتينات الموضعية في الميتوكوندريا. يتم ترميز جميع البروتينات الأخرى بواسطة جينوم الخلية.

وحدات التعلم التي يتم فيها التعامل مع المصطلح

خلية حقيقية النواة30 دقيقة.

الكيمياء الحيويةأسس بيولوجيةمورفولوجيا الخلية

في وحدة التعلم هذه ، يتم شرح أهم مكونات الخلية حقيقية النواة.

الفسفرة التأكسدية90 دقيقة

الكيمياء الحيويةالأيضاستقلاب الطاقة

تقدم وحدة التعلم هذه نظرة عامة على تفاعلات نقل الإلكترون في الميتوكوندريا واقترانها بالتخليق الحيوي لـ ATP. عادة ما يتم تجميع هذه العمليات تحت مصطلحات السلسلة التنفسية أو الفسفرة المؤكسدة. يتم تقديم التركيبات الجزيئية والترتيبات ثلاثية الأبعاد وعمل مجمعات العامل المساعد البروتين المتضمنة في تفاعلات الأكسدة والاختزال والفسفرة. يتم إعطاء نظرة ثاقبة لنظرية ميتشل (نظرية التناضح الكيميائي). علاوة على ذلك ، تتم الإشارة إلى المراجع السريرية والكيميائية الحيوية من خلال الإشارة إلى بعض الصور السريرية التي تحدث فيما يتعلق بالتغيرات الجينية في البروتينات المشاركة في السلسلة التنفسية واستقلاب مشتقات الأكسجين.

تغذية النبات60 دقيقة

الكيمياء الحيويةأسس بيولوجيةالمبادئ البيولوجية العامة

تشرح وحدة التعلم هذه أساسيات التغذية النباتية.

بنية الخلية وعضيات الخلية60 دقيقة

الكيمياء الحيويةأسس بيولوجيةمورفولوجيا الخلية

بمساعدة الرسوم التوضيحية والرسوم المتحركة ومجموعة الأدبيات الشاملة بالإضافة إلى الروابط المختارة ، يتم توفير مقدمة عن علم الخلايا.


ما هي الصيغ الجزيئية للميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء؟

ربما تشير إلى معادلة تفاعل تنفس الخلية الذي يحدث في الميتوكوندريا ، أو معادلة التمثيل الضوئي التي تحدث في البلاستيدات الخضراء عندما يضيء الضوء عليها. لكن لماذا لا تسأل كثيرًا عنها؟ يجب أن أجيب على سؤالك كالتالي: الميتوكوندريا أو البلاستيدات الخضراء ليس لها صيغ جزيئية لأنها لا تمثل جزيء واحد!

ولكن إذا كنت تبحث عن تنفس الخلية أو معادلة التمثيل الضوئي ، يمكنك إلقاء نظرة هنا:

تنفس الخلية:
C6H12O6 + 6 O2 - & GT 6 CO2 + 6 H2O
يتفاعل الجلوكوز (سكر العنب) والأكسجين لتكوين ثاني أكسيد الكربون والماء.

البناء الضوئي (نسخة مبسطة):
6 CO2 + 6 H2O - [فاتح وأوراق خضراء] - & gt C6H12O6 + 6 O2
في وجود الأوراق الخضراء الفاتحة (الكلوروفيل) ، يتفاعل ثاني أكسيد الكربون والماء لتكوين الجلوكوز والأكسجين.

هل لاحظت شيئا؟ التنفس الخلوي هو عكس عملية التمثيل الضوئي (والعكس صحيح). يمكنك القول أن (أجزاء) النباتات الخضراء قادرة على تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة مرتبطة كيميائيًا (مخزنة في جزيء السكر عالي الطاقة) بمساعدة الكلوروفيل. يتم إطلاق الطاقة المرتبطة كيميائيًا مرة أخرى أثناء تنفس الخلية (تكون عملية الأكسدة دائمًا مفرطة الطاقة!) ، في شكل حرارة ، ولكن أيضًا عن طريق بناء ثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP). ATP هو مورد الطاقة الخاص بالخلية ، والذي يحافظ على جميع عمليات التمثيل الغذائي الممكنة.

وبينما نحن على وشك الإيضاح ، اسمحوا لي أن أخبركم أن التمثيل الضوئي الفعلي يحدث على مرحلتين ، أي ما يسمى برد فعل الضوء والظلام. بدون الرغبة في الخوض في التفاصيل الآن ، يجب أن تبدو معادلة التمثيل الضوئي التفصيلية كما يلي:

البناء الضوئي (نسخة مفصلة):
6 CO2 + 12 H2O - [فاتح وأوراق خضراء] - & gt C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O


Thermogenin وتأثيره على تركيز الأكسجين في الميتوكوندريا

مرحبًا ، أنا فقط أفكر في مهمة حيوية:
في إحدى التجارب ، تم تعليق الميتوكوندريا في وسط متساوي التوتر. يحتوي المعلق أيضًا على NADH + H + وبيروفات. بعد فترة ، تمت إضافة الثرموجينين. يمكن تحديد التغيير في تركيز الأكسجين في الوسط باستخدام قطب أكسجين. نحن نبحث عن وصف وشرح لنتيجة الاختبار!

من الواضح بالفعل بالنسبة لي أن الثرموجينين هو ما يسمى بفك الارتباط. تعمل أجهزة الفصل على تقليل إمكانات غشاء الميتوكوندريا (التدرج البروتوني). وبذلك ، يقطعون الرابط بين الأكسدة والفسفرة. نتيجة لذلك ، يتم نقل الإلكترون وتشغيل المجمعات من الأول إلى الرابع تمامًا ، ولكن يتم إلغاء التدرج اللوني للبروتون الذي تم تكوينه خلال هذه العملية بواسطة جهاز فك الارتباط. هذا يعني أنه لا يمكن أن يحدث أي تخليق لـ ATP. نظرًا لأنه لم يعد من الضروري نقل البروتونات مقابل التدرج الكهروكيميائي ، فإن خطوات الأكسدة في المجمعات من الأول إلى الرابع تعمل بشكل أسرع.

يوضح الرسم البياني المقابل أن تركيز الأكسجين ينخفض ​​بسرعة. هذه هي النقطة التي لا أستطيع فيها المضي قدمًا.