286174422-Mitohondrije.docxmmmmmmmmmmmmmm

mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm

1. 1
Mitohondrije je prvi zapazio Ričard
Altman
1893. godine koji ih je, misleći
da
se radi
o
un
utarćelijskim
p
arazitima
n
azvao
bioblasti.
On
je primetio
da
se radi o
strukturama
koje
menjaju
oblik,
umnožavaju se
i
da se posle bojenja ovih
struktura
jasno uočavaju dve
„i
ice”. Nekoliko godina kasnije, Karl Benda je
posm
trao različite
ćelije i zapazio da se ove organele na nivou svetlosnog mikroskopa mogu uočiti
kao
fibrili –
mitos,
i
li
kao granule,
loptice
–k
ondriome,
pa je
spajanjem
ova dva pojma
nastao naziv mitohondrije.
St
ruktura
m
itohondrija
se
jasno
u
očava
na
nivou
TEM:to
su
organele
dijametra oko 1-2 mikrona
koje
poseduju dve membrane. Membrane se
označavaju
ka
o
spoljašnja
i
u
nutrašnja
m
itohondrijalna
membrana
i
zatvaraju
između
sebe
intermembranski prostor (Slika 1). Ove dve membrane se veoma razlikuju po
sastavu
p
roteina
i lipida. U
s
o
ljašnjoj
membrani
se
n
alazi
veliki broj
kanala
i transportera
d
ok
u
nutrašnja
m
embrana
s
adrži
k
ardiolipin
k
oji
je prisutan i
u
embranama
b
akterijskih
ć
elija.
U
nutrašnja
me
mbrana
i
ma
m
nogo
v
eću
p
ovršinu
i zatvara
u
nutrašnjost
m
itohondrija
–m
atriks,
koji
na
n
ivou
T
EM
i
zgled
a
b
ledo
s
iv,
fino
granuliran. U matriksu se nalazi cirkularna DNK, mitoskelet i mitorib ozomi.
Često se u matriksu mogu uočiti granulacije – depoi kalcijuma.

2. 2
Sa pronalaskom TEM naučnici tog vremena su prvo analizirali mitohondrije
ćelija biljaka i ćelija životinja, kao dva različita tipa eukariotske organizacije i
zapazili da se
mitohondrije
životinjs
ih i biljnih ćelija razlikuju u strukturi. Oni su uočili da u
slučaju
ž
ivotinjskih
ć
elija
u
nutrašnja
m
embrana
m
itohondrija
g
radi
d
ugačke
unutrašnje
e
vaginacije
k
oje
su
označili
k
ao
c
ristae
m
itohondriales.
U s učaju
biljnih
ćelija, te

3. 3
e
vaginacije
su
mnogo
v
iše
ličile
na
c
evčice
i
vrećice.
Na
taj
n
ačin
mitohondrije
su
nepravedno podeljene na dva strukturna tipa (Slika 2):
1.krista tip (životinjske mitohondrije)
2.tubulo-vezikularni tip (biljne mitohondrije).
Međutim,z
ahvaljujući
m
odernim
metodima,p
re
s
vega
elektron-
tomografiji,
postaloje jasno da
su
nabori
mitohondrija
drugačije organizovani
u
različitim
ćelijama
i da jes
trukturni
t
ip
s
amo
jedan a da
postojiviše funkcionih tipova
mitohondrija.
To znači da funkcija ćelija diktira
strukturu
mitohondrija koje se nalaze u toj ćeliji.
To
se lakom
ože
u
očiti
u
koliko
p
osmatramo
mitohondrijer
azličitih
d
iferencirani
h
ćelija
(poprečno-prugaste m
išićne
ćelije,
spermatozoidi,m
rki
a ipociti)i
mitohondrijeprek
ursorskih
ćelijau
odgovarajućimt
kivima.
Ta amožemo
zapazitida se
u
p
rekursorski
m
ćelijama

4. 4
nalazi jedans
trukturni
tip,
od
kojeg se
tokomd
iferencijacije
ć
elija
diferenciraju
mitohondrijesas
pecifičnim
izgledom,
veličinom,o
rganizacijom
unutrašnje
mitohondrijalnem
embrane,
odnosno
da nastaju funkcioni tipovi mitohondrija.
U
ćelijama
ž
ivotinja
j
edan
od
najčešćih
f
unkcioni
h
tipova
je
rtodoksna
organizacija kao što je kod ćelija jetre - hepatocita. Ove mitohondrije najviše liče
na
k
rista
t
ip
m
itohondrija
ž
ivotinskih
ć
elija.
P
odvarijanta
o
vakve
organizacijeje
k
ondenzovan
a
m
itohondrija,
m
itohondrija
k
oja
i
ma
p
reuveličanu
funkciju. Kod ovih
mitohondrija sinteza ATP je povećana, ATP se nakuplja u
intermemrans
om prostoru
i
potiskuje
m
atriks
k
oji
p
ostaje
tam
an,
kon
denzovan.
D
rugi
funkcioni
tip
bi
bio
tip
mitohondrije koji
se
sreće
u
m
rkom
m
asnom
tkivu,
u
ć
elijama
koje
se
z
ovu
mrki
a
dipociti.
O
ve
ć
elije
i
maju
s
posobnos
da
produkuju
topl
otu
z
ahvaljujući
jednom
p
roteinu
u
unutrašnjoj
m
embrani
m
itohondrija.
Š
to
su
ove
ć
elije
aktivnije
u
smislu
p
rodukcije
t
oplote,
to
mitohondrije
po
seduju
v
eći
b
roj
k
risti.
Z
bog
t
oga
ove
mitohondrije poseduju loptast oblik i dugačke, paralelno uređene kriste zbog
čega je
ovaj tip nazvan specijalizovani krista tip (Slika 3).

5. 5
N
abubrele
mitohondrije
su
k
arakterističn
e
za
ćelije
koje
su
ušle
u
program
ć
elijskog
u
miranja.
O
ve
m
itohondrije
i
maju
u
većanu
z
apreminu,
unutrašnja

6. 6
membrana
je
d
ezorganizovana
,
matriks
izazito
s
vetao
š
to
je
sve
p
osledica
ulaska
velike količine vode u mitohondrijalni matriks.
U našem organizmu postoje i
mitohondrije
koje imaju organizaciju za koju
se
r
anije
s
matralo
da
je
p
risutna
samo
u
b
iljnim
ćelijama, tzv. tubulo-
vezikularni
tip
mitohondrija. Ovakav tip mitohondrija je prisutan u ćelijama koje sintetišu
steroidne
h
or
one, kao što su pojedine ćelije nadbubrežne žlezde i Lejdigove
ćelij
testisa.
Jasno je da je tip mitohondrija, kao i njihova pozicija i
broj,
diktiran
ćelijskim
t
ipom
i
trenutnim
z
ahtevima
ćelije
za
prod
ukcijom
g
lavnog
p
rodukta
m
itohondrija,
ATP-om. Zato se mitohondrije u mišićnim ćelijama poz cioniraju između
sarkomera, u
aksonima
uz
hemijske
sinapse,
u
spermatozoidu
oko flageluma,
aa
u adipocitima u
b
lizini
lip
idnih
t
ela
i
glatkog
ER.Iako
se
p
rodukcija
e
nergije
navodi kao osnovna
u
loga
mitohondrija,
u
njima
se
o
digrava
niz važnih procesa
za
ć
eliju
(Tabla1). U
mat
iksu
mitohondrija
se
odigrava
oksidacija
masnih kiselina
i
Kr ebsov ciklus, a
u
m
itohondrijama
se nalaze važni s
ignaln
i molekuli

7. 7
ko i se osl obađaju uc itoplazmu
prilikom pokretanja programa ćelijske smrti.
Tabla 1. Funkcija mitohondrija.

8. 8
Što
se
t
iče
p
rodukcije
ATP-
a,
e
nzimi
k
oji
v
rše
s
intezu
ATP-
a
su smešteni u
u
nutrašnjoj
mi
tohondrijalnoj
m
embrani,
i
maju
i
zgled
č
ioda
k
oje
su okrenute ka
mat iksu
i
z
ovu
se ATP-
sintaze
(to
su
p
rotonske
p
umpe)
(
Slika
4).K
ao
svaki
m
embranski
k
ompleks
iovajk
ompleks
p
oseduje
s
voj
m
embranski
d
eo
(Fo
s
ubjedinica)
i
deo
koji
je
o
krenut
ka matriks u
(F
s
ubjedinica).
U unutrašnjoj
m
embrani
m
itohondrija
s
mešten
jeelektron-
transportni
l
anac
i
po
Mičelovoj
hemiosmotskoj
teoriji
tok
om
t
ransport
a
e
lektrona
dolazi
do
s
tvaranja
gradijenta
p
rotona
koji
se
iskorišćava
za
s
intezu
ATP-
a.
U
eksperimentu
u
kome
je za Fo
s
ubjedinicu
z
akačen
a
ktinski
f
ilament
po
kazano
je
da
dol
azi
do
rotacije
o
vog
dela
tokom sinteze ATP-a.
Mitohondrije mogu da se dele i ta deoba se odigrava na dva načina. U
slučaju
k ada imamo jednu mitohondrijuk ončastog

9. 9
ililoptastog oblika prvo nastaje j edan
ub
or
kojim
će
se
mitohondrija
podeliti
na
d
ve
m
anje,
pri
bližno
j
ednak
e
ćerke
m
itohondrije.
D
rugi
način
se
o
dnosi
na mitohondrije
u
kulturi
ćelija
k
oje
su obično
organizovane
u
m
itohondrijalni
ret
ikulum.
Retikulum
ima
o
blik
drv eta i
sa
njega se
tokom deobe odvajaju, pupe delovi
reti
ul
uma
jednom vstom fisije, pri čemu se
opet
do
bijaju
m
anje
m
itohondrije
l
optasto
g
i
li
k
ončastog
ob
lika.
P
roces
deobe
mitohondrija
(fisije)
i
proces
f
uzije
(kada
dve
i
li
više
mitohondrija
fuzionišu u
jednu
v
eću),
p
od
kontrolom
su
b
rojnih
p
roteina
koji
se
nalaze
u
embranama
mitohondrija.
Mitohondrije
p
sed
uju
n
ekoliko
kop
ija
D
NK
pa
možemo
reći da
su
delimično
ne
zavisne
od
jedarnog
g
enoma,
a
li
s
uštini
d
eoba
m
itohondriija
pa
ni
njihova
pov
ećana
f
unkcija
n
ije
m
oguća
b
ez
signala
iz
j
edra.
Z
avisnost
mitohondrija
od
nukleusa je očigledna ukoliko imamo u vidu da nukleus
diktira
sintezu
informacione
R
NK.
O
čigledno
da
je
e
ndosimbioz
a
n
astala
z
bog
o
bostrane
k
oristi:
prokariotska

10. 1
0
ćelija
je
d
obila
zaštitu
i
t
ako
p
reživela
e
volutivne
tokove
a
e
ukariotska
ć
elija
velike
količine energije što joj je omogućilo da se razvija u membranskom smislu.
U
lazak
p
roteina
u
mitohondrije
omogućen
je
p
roteinskim
k
ompleksima
spoljašnje
odnosno
u
nutrašnje
m
itohondrijalne
m
embrane
k
oji
se
označavaju
kao
TOM i TIM. Oni se spajaju u prostoru što se na nivou TEM vidi kao tačkasta
fuzija i
time se formira jedan celovit,
hidrofilni
anal kroz
koji
rolazi protei n.
Sv
proteini koji
će
biti
sast
avni
d
eo
m
itohondrija,
bilo
da
ćeući
u
s
astav
membrana,
i
ntermembransko
g
p
rostora
il
i
ma
triksa,
m
oraju
a
poseduju
j
edn
u
signalnu
sekvencu, jedan niz amino kiselina
na
-terminusu koji će odrediti dalju sudbinu
tog
p
roteina
i
postaće
d
eo
mitohondrije.
Ta
s
ekvenca
će odmah
po
s
intezi
„prizvati“
proteine pratioce koji neće dozvoliti uvijanje proteina u nativnu konformaciju.
Na taj
način,
u
l
inearno
j
formi
protein
može
da
p
rođe
k
roz
m
itohondrijalne
membrane.

11. 1
1
T
okom
t
og
p
rocesa
s
ignalna
sekvenca
se
p
rvo
zakači
za
s
poljašnju
membranu
m
itohondrija,
i
ndukuj
e
k
onformacion
u
promen
u
u
nivou
spoljašnje
a
zatim i
u
nutrašnje
m
embrane,
for
mira
se celovit
kanal
i
protein
ulazi
u
mitohondriju.
U
matriksu postoje enzimi koji će odseći signalnu sekvencu i protein se zatim uz
pomoć
mitohondrijalnih proteina – šaperona uvija u nativnu konformaciju. Treba znati
da je
u
lazak
p
roteina
u
mitohondrije
mnogo kompleksniji
proces
na
molekulskom
nivou,
posebno kada znamo da će brojni proteini biti
sastav membrane, ili pak intermembranskog
prostora.
i deo
spoljašnje
li unutrašnje