Crista

Биология клетки
митохондрия
Компоненты типичной митохондрии 1Наружная мембрана. 1.1 Порин. 2Межмембранное пространство. 2,1 Внутрикристальное пространство. 2,2 Периферическое пространство. 3Ламелла. 3,1 Внутренняя мембрана. 3,11 Внутренняя граничная мембрана. 3,12 Кристаллическая мембрана. 3,2 Матрица. 3,3 Кристæ ◄ Вы здесь . 4Митохондрии ДНК. 5Матричная гранула. 6Рибосома. 7АТФ-синтаза .

A crista (; множественное число cristae ) представляет собой складку в внутренняя мембрана митохондрии . Название происходит от латинского «гребень» или «шлейф», и оно придает внутренней мембране характерную морщинистую форму, обеспечивая большую площадь площади для химических реакций. Это помогает аэробному клеточному дыханию, поскольку митохондриям требуется кислород. Кристы усеяны белками, включая АТФ-синтазу и различные цитохромы.

• 1 Предпосылки
• 2 Электронно-транспортная цепь крист
• 3 Функция
• 4 Ссылки

С открытием двойной мембранной природы митохондрий пионеры митохондриальных ультраструктурных исследований предложили различные модели для организации митохондрий. внутренняя мембрана митохондрий. Были предложены три модели:

• Модель перегородки - Согласно Паладе (1953), внутренняя мембрана митохондрий извилистая, как перегородка, с широкими отверстиями в направлении внутрикристаллического пространства. Эта модель вошла в большинство учебников и долгое время считалась широко распространенной.
• Модель септы - Sjöstrand (1953) предполагала, что листы внутренней мембраны охватывают как септы (множественное число от septum ) через матрицу, разделяя ее на несколько отдельных отсеков.
• Модель соединения Криста - Дэмс и Висс (1966) предположили, что кристы соединяются с внутренней граничной мембраной через трубчатые структуры, характеризующиеся довольно маленьким диаметром, называемые crista-соединениями (CJs). Эти структуры были недавно заново открыты (2008 г.) с помощью ЭМ-томографии, что привело к созданию этой широко принятой в настоящее время модели.

Более недавнее исследование (2019 г.) обнаруживает ряды димеров АТФ-синтазы (ранее известных как «элементарные частицы »или« оксисомы »), образующиеся на кристах. Эти изгибающие мембрану димеры имеют изогнутую форму и могут быть первой ступенью к образованию крист. Они расположены у основания кристы. Белковый комплекс системы организации крист (MICOS) в месте контакта митохондрий занимает соединение крист. Белки, подобные OPA1, участвуют в ремоделировании крист.

Кристы традиционно разделяются по форме на пластинчатые, трубчатые и везикулярные кристы. Они появляются в разных типах клеток. Обсуждается, возникают ли эти формы разными путями.

НАДН окисляется до НАД, ионы H и электроны с помощью фермента. FADH 2 также окисляется до ионов H, электронов и FAD. По мере того, как эти электроны продвигаются дальше через цепь переноса электронов во внутренней мембране, энергия постепенно высвобождается и используется для перекачки ионов водорода от расщепления NADH и FADH 2 в пространство между внутренней и внешней мембранами (называемое межмембранным пространством ), создавая электрохимический градиент.

Этот электрохимический градиент создает потенциальную энергию (см. потенциальная энергия § химическая потенциальная энергия ) через внутреннюю митохондриальную мембрану, известную как протонодвижущая сила. В результате возникает хемиосмос, и фермент АТФ-синтаза производит АТФ из АДФ и фосфатную группу. Это использует потенциальную энергию из градиента концентрации, образованного количеством ионов H. Ионы H пассивно переходят в митохондриальную матрицу с помощью АТФ-синтазы, а затем помогают повторно формировать H 2 O (воду).

Цепь переноса электронов требует переменного количества электронов для правильного функционирования и генерации АТФ. Однако электроны, попавшие в цепь переноса электронов, в конечном итоге будут накапливаться, как автомобили, едущие по заблокированной улице с односторонним движением. Эти электроны окончательно принимаются кислородом (O2). В результате они образуют две молекулы воды (H2O). Принимая электроны, кислород позволяет цепи переноса электронов продолжать функционировать. Цепочка организована в мембране просвета крист, то есть мембране внутри соединения.

Электроны от каждой молекулы НАДН могут образовывать в общей сложности 3 АТФ из АДФ и фосфатных групп через цепь переноса электронов, в то время как каждый ФАДН 2 Молекула может продуцировать всего 2 АТФ.

В результате 10 молекул НАДН (из гликолиза и цикла Кребса ) вместе с 2 молекулами FADH 2 могут образовывать всего 34 АТФ во время аэробного дыхания (из одной цепи переноса электронов). Это означает, что в сочетании с циклом Кребса и гликолизом эффективность цепи переноса электронов составляет около 65% по сравнению с эффективностью только 3,5% для одного гликолиза.

Кристы значительно увеличивают площадь поверхности внутренней мембраны, на которой могут происходить вышеупомянутые реакции. Большая площадь поверхности обеспечивает большую способность генерировать АТФ.

Математическое моделирование показало, что оптические свойства крист в нитчатых митохондриях могут влиять на генерацию и распространение света в ткани.

1. ^Griparic, L; ван дер Блик, AM (август 2003 г.). «Множество форм митохондриальных мембран». Движение. 2 (4): 235–44. DOI : 10.1034 / j.1600-0854.2001.1r008.x. PMID 11285133. S2CID 9500863.
2. ^Шостранд, Ф (3 января 1953 г.). «Системы двойных мембран в цитоплазме некоторых тканевых клеток». Природа. 171 (4340): 31–32. doi : 10.1038 / 171031a0.
3. ^Зик, М; Rabl, R; Райхерт, AS (январь 2009 г.). "Ультраструктура и функция митохондрий, соединяющая образование крист". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Исследование молекулярных клеток. 1793 (1): 5–19. DOI : 10.1016 / j.bbamcr.2008.06.013. PMID 18620004.
4. ^Blum TB, Hahn A, Meier T., Davies KM, Kühlbrandt W (март 2019 г.). «Димеры митохондриальной АТФ-синтазы вызывают искривление мембраны и самоорганизуются в ряды». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 116 (10): 4250–4255. doi : 10.1073 / pnas.1816556116. PMC 6410833. PMID 30760595.
5. ^ Бейкер, Николь; Патель, Джил; Хачо, Мирей (ноябрь 2019). «Связывание митохондриальной динамики, ремоделирования крист и образования суперкомплексов: как структура митохондрий может регулировать биоэнергетику». Митохондрия. 49 : 259–268. doi : 10.1016 / j.mito.2019.06.003. PMID 31207408.
6. ^Ханаки М., Танака К., Кашима Ю. (1985). «Сканирующее электронно-микроскопическое исследование митохондриальных крист в коре надпочечников крыс». Журнал электронной микроскопии. 34 (4): 373–380. PMID 3837809.
7. ^Стефан, Тилль; Рош, Аксель; Ридель, Дитмар; Якобс, Стефан (27 августа 2019 г.). «STED-наноскопия живых клеток митохондриальных крист». Научные отчеты. 9 (1): 12419. doi : 10.1038 / s41598-019-48838-2. PMC 6712041. PMID 31455826.
8. ^Тар, Р. и М. Кюль (2004). «Распространение электромагнитного излучения в митохондриях?». J. Теоретическая биология, 230 (2), 261-270. [1 ]