Микроскопия: Митохондрияның ішкі мембранасындағы кристалар – жасуша тынысы үшін маңызды, энергия өндірісіне көмектесетін құрылым. ATP синтезіне қатысады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Митохондрияның ішкі мембранасын бүктеңіз.
Fold in the inner membrane of a mitochondrion
Криста (жазылуы: /ˈk//r//ɪ//s//t//ə/; көпше түрі: кристалар) – митохондрияның ішкі мембранасындағы бүгілу. Атауы латын тілінен алынған, «құрылтай» немесе «қауырсын» деген мағынаны білдіреді. Ол ішкі мембранаға ерекше бүктеліс пішінін береді, химиялық реакциялар үшін үлкен беттік ауданды қамтамасыз етеді. Бұл митохондрияның оттегіге қажеттілігіне байланысты жасушаның аэробикалық тыныс алуына көмектеседі. Кристалар АТФ синтетазасы және түрлі цитохромдарды қоса алғанда, ақуыздармен қапталған.
A crista ('/k//r//ɪ//s//t//ə/; : cristae) is a fold in the inner membrane of a mitochondrion. The name is from the Latin for crest or plume, and it gives the inner membrane its characteristic wrinkled shape, providing a large amount of surface area for chemical reactions to occur on. This aids aerobic cellular respiration, because the mitochondrion requires oxygen. Cristae are studded with proteins, including ATP synthase and a variety of cytochromes.
Өмірбаян
Митохондрияның қос мембраналы табиғатын ашқаннан кейін митохондрияның ультрақұрылымдық зерттеулерінің негізін қалаушылары митохондрияның ішкі мембранасының ұйымдастырылуына қатысты әртүрлі модельдер ұсынды. Ұсынылған үш модель:
With the discovery of the dual membrane nature of mitochondria, the pioneers of mitochondrial ultrastructural research proposed different models for the organization of the mitochondrial inner membrane. Three models proposed were:
Бөгет модельі – Паладеге (1953) сәйкес, митохондрияның ішкі мембранасы бөгет сияқты иілген, кристалл ішіндегі кеңістікке қарай кең жарықтармен ашылады. Бұл модель көптеген оқулықтарға еніп, ұзақ жылдар бойы кеңінен қабылданды. Септа модельі – Сёстранд (1953) ішкі мембрананың жапырақтары матрица арқылы септалар (септаның көпше түрі) сияқты созылып, оны бірнеше жеке бөліктерге бөледі деп ұсынды. Кристалық қосылыс модельі – Даемс пен Виссе (1966) кристалардың ішкі шекаралық мембранамен диаметрі өте кішкентай түтікшелер арқылы байланысқандығын айтты. 1990 жылдардың ортасында бұл құрылымдар ЭМ томографиясы арқылы қайта ашылды, нәтижесінде қазіргі кезде кеңінен қабылданған модель құрылды. Жақындағы зерттеулер (2019) кристаларда ATP синтетаза димерлерінің (бұрын «элементар бөлшектер» немесе «оксисомалар» деп аталған) қатарлары пайда болатынын көрсетті. Бұл мембраналық иілген димерлер иілген пішінге ие және кристалардың қалыптасуының алғашқы қадамы болуы мүмкін. Олар кристаның табанында орналасқан. Митохондриялық контакттік орын кристаларын ұйымдастыру жүйесі (MICOS) ақуыз кешені кристалық қосылыста орналасқан. OPA1 сияқты ақуыздар кристалардың қайта құрылуына қатысады. Кристалар дәстүрлі түрде пішіндері бойынша ламелді, түтікшелі және көпіршікті кристаларға жіктеледі. Олар әртүрлі жасуша түрлерінде кездеседі. Бұл пішіндер әртүрлі механизмдермен пайда бола ма, жоқ па, деген мәселе талқыланып жүр.
Baffle model – According to Palade (1953), the mitochondrial inner membrane is convoluted in a baffle like manner with broad openings towards the intra cristal space. This model entered most textbooks and was widely believed for a long time. Septa model – Sjöstrand (1953) suggested that sheets of inner membrane are spanned like septa (plural of septum) through the matrix, separating it into several distinct compartments. Crista junction model – Daems and Wisse (1966) proposed that cristae are connected to the inner boundary membrane via tubular structures characterized by rather small diameters, termed crista junctions (CJs). In the middle of 1990s these structures were rediscovered by EM tomography, leading to the establishment of this currently widely accepted model. More recent research (2019) finds rows of ATP synthase dimers (formerly known as "elementary particles" or "oxysomes") forming at the cristae. These membrane curving dimers have a bent shape, and may be the first step to cristae formation. They are situated at the base of the crista. A mitochondrial contact site cristae organizing system (MICOS) protein complex occupies the crista junction. Proteins like OPA1 are involved in cristae remodeling. Crista are traditionally sorted by shapes into lamellar, tubular, and vesicular cristae. They appear in different cell types. It is debated whether these shapes arise by different pathways.
Кристаның электронды тасымалдау тізбегі
NADH фермент арқылы NAD+, H+ иондары мен электрондарға тотықтырылады. FADH2 де H+ иондары, электрондар және FAD-қа тотықтырылады. Бұл электрондар ішкі мембранадағы электрондық тасымалдау тізбегі арқылы одан әрі жылжыған сайын энергия біртіндеп босатылады және NADH және FADH2-нің ыдырауынан пайда болған сутегі иондарын ішкі және сыртқы мембраналар арасындағы кеңістікке (мембрана аралық кеңістік деп аталады) соруға жұмсалады, бұл электрохимиялық градиентті құрайды. Бұл электрохимиялық градиент ішкі митохондриялық мембранада протондық қозғаушы күш деп аталатын потенциалдық энергияны (қараңыз) құрайды. Осының нәтижесінде хемиосмоз жүзеге асады және АТФ синтетаза ферменті АДФ және фосфат тобынан АТФ-ты өндіреді. Бұл H+ иондарының концентрациясы арқылы қалыптасқан концентрациялық градиенттің потенциалдық энергиясын пайдаланады. H+ иондары АТФ синтетаза арқылы митохондриялық матрицаға пассивті түрде өтеді, ал кейін H2O (су) қайта құрылуына көмектеседі. Электрондық тасымалдау тізбегінің дұрыс жұмыс істеуі және АТФ-ты өндіруі үшін электрондардың үздіксіз түсуі қажет. Дегенмен, электрондық тасымалдау тізбегіне енген электрондар бір бағытты көшедегі көліктер сияқты жиналып қалуы мүмкін. Ақырында, бұл электрондар оттегі (O2) арқылы қабылданады. Нәтижесінде, екі молекула су (H2O) пайда болады. Электрондарды қабылдау арқылы оттегі электрондық тасымалдау тізбегінің жұмысын жалғастыруға мүмкіндік береді. Тізбек кристалық люмен мембранасында, яғни түйіспе ішіндегі мембранада ұйымдастырылған.
NADH is oxidized into NAD+, H+ ions, and electrons by an enzyme. FADH2 is also oxidized into H+ ions, electrons, and FAD. As those electrons travel farther through the electron transport chain in the inner membrane, energy is gradually released and used to pump the hydrogen ions from the splitting of NADH and FADH2 into the space between the inner membrane and the outer membrane (called the intermembrane space), creating an electrochemical gradient. This electrochemical gradient creates potential energy (see ) across the inner mitochondrial membrane known as the proton motive force. As a result, chemiosmosis occurs, and the enzyme ATP synthase produces ATP from ADP and a phosphate group. This harnesses the potential energy from the concentration gradient formed by the amount of H+ ions. H+ ions passively pass into the mitochondrial matrix by the ATP synthase, and later help to re form H2O (water). The electron transport chain requires a varying supply of electrons in order to properly function and generate ATP. However, the electrons that have entered the electron transport chain would eventually pile up like cars traveling down a blocked one way street. Those electrons are finally accepted by oxygen (O2). As a result, they form two molecules of water (H2O). By accepting the electrons, oxygen allows the electron transport chain to continue functioning. The chain is organized in the cristae lumen membrane, i. e. the membrane inside the junction.