19.1:

19.1: המיטוכונדריה

JoVE Core
Cell Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Cell Biology

Mitochondria

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

19.2: Mitochondrial Membranes

13,816 Views

•

01:37 min

•

April 30, 2023

Overview

מיטוכונדריה הם אברונים תאיים אאוקריוטים הידועים כמייצרים אנרגיה בתהליך שנקרא זרחן חמצוני. מלבד תפקידם העיקרי, מיטוכונדריה מעורבים בתהליכים תאיים שונים, כולל גדילת תאים, התמיינות, איתות, חילוף חומרים והזדקנות. שינויים הקשורים לגיל גורמים לירידה באיכות ובשלמות המיטוכונדריה עקב מוטציות מיטוכונדריאליות מוגברות ונזק חמצוני. לכן, הזדקנות יכולה להשפיע באופן חמור על תפקודי המיטוכונדריה, מה שמוביל לתהליכים תאים חריגים.

מיטוכונדריה ידועים בפלסטיות המבנית שלהם ועוברים ביקוע או איחוי בהתאם לתהליכים תאיים ספציפיים. לדוגמה, ביקוע מיטוכונדריאלי קשור למיטופגיה, תהליך ויסות המסיר באופן ספציפי מיטוכונדריה פגומה, ובכך שומר על הומאוסטזיס רקמות. עם זאת, הזדקנות עלולה לגרום לאובדן או מוטציה בחלבונים המעורבים בביקוע מיטוכונדריאלי. זה בסופו של דבר פוגע במיטופגיה, מצב שלעתים קרובות מתואם עם מספר מחלות הקשורות לגיל כגון מחלת אלצהיימר, מחלת פרקינסון, קרדיומיופתיה וסרטן.

בתפקיד קריטי נוסף, המיטוכונדריה מתקשרים עם שלד הציטו-שלד כדי להקל על הניידות שלהם. זהו גורם מכריע המאפשר את פיזור המיטוכונדריה על פני ציטופלסמות בתאים בעלי מבנה מורכב כגון נוירונים. עם זאת, בתאים מזדקנים, השלד יכול להיות לא יציב, להקטין את התנועה המיטוכונדריאלית ולהוביל תפקודים עצביים חריגים.

ייצור אנרגיה באמצעות נשימה הוא הפונקציה הבסיסית של המיטוכונדריה. שרשראות הנשימה של המיטוכונדריה מייצרות רדיקלים סופראוקסידים כתוצר לוואי רעיל. מערכת נוגדי החמצון במיטוכונדריה בדרך כלל מנטרלת את הרדיקלים הללו. עם זאת, למיטוכונדריה המזדקנים יש ירידה ביכולת נוגדת החמצון והם אינם יכולים להילחם בעקה החמצונית של רדיקלים סופראוקסידים. התוצאה היא הצטברות של מיני חמצן תגובתי בתא שבסופו של דבר גורמים למוות תאי.

Transcript

התפקיד העיקרי של מיטוכונדריה בתאים איקריוטים הוא להמיר אנרגיה מחמצן וחומרי מזון באמצעות זרחן חמצוני ל-ATP, צורה שמישה של אנרגיה תאית.

מיטוכונדריה יכולים להופיע כאברון יחיד או להתמזג זה עם זה, וליצור רשת מיטוכונדריאלית מורכבת. המורכבות של רשתות אלה גדלה ככל שעולה דרישת ה-ATP של התא.

יתר על כן, המיטוכונדריה לכל תא משתנים במידה רבה בהתאם לדרישת האנרגיה של סוגים שונים של תאים. לדוגמה, נויטרופילים מכילים מעט מאוד מיטוכונדריה, בעוד שבתאי שריר הלב יש כחמשת אלפים מיטוכונדריה לכל תא.

בנוסף לייצור מולקולות אנרגיה, מיטוכונדריה מעורבים גם בביוסינתזה של מקרומולקולות כגון חומצות גרעין, חלבונים ושומנים.

לדוגמה, הריבוזום המיטוכונדריאלי מייצר שרשראות פוליפפטיד שיכולות להתקפל ולהפוך למרכזי חלבון פונקציונליים של מתחמי שרשרת האלקטרונים.

נוסף על כך, מיטוכונדריה מייצרים מיני חמצן תגובתי או ROS שעלולים לגרום לנזק לתאים ולמוות.

כדי למנוע את הנזק הזה שנגרם על ידי ROS לתאים הבריאים, המערכות האנזימטיות נוגדות החמצון של המיטוכונדריה מנטרלות ROS מוגזם, ובכך מגינות על התאים הנורמליים מכל נזק.

Key Terms and definitions

Mitochondria - Eukaryotic cellular organelles that produce energy through oxidative phosphorylation.
Oxidative Phosphorylation - The process by which mitochondria produce energy.
Cellular Processes - Various functions performed by cells, such as growth, differentiation, and metabolism.
Senescence - The process of aging in cells, impacting cellular functions like mitochondrial quality and integrity.
Mitochondrial Fission - A process contributing to mitophagy, which maintains tissue homeostasis by removing damaged mitochondria.

Learning Objectives

Define Mitochondria - Explain what it is (e.g., Eukaryotic cellular organelles that produce energy).
Contrast Mitochondrial Fission vs Fusion - Explain key differences affecting cellular processes (e.g. regulation of mitophagy).
Explore Senescence - Describe the impact of age-related changes on mitochondrial functions (e.g., decreased energy production).
Explain Mitochondrial Movement - Examination of how mitochondria associate with the cytoskeleton for mobility.
Apply in Context - Short description of implications, such as impact on neuronal functions in aging cells.

Questions that this video will help you answer

[Question 1] What is the definition of mitochondria and how does it function within a cell?
[Question 2] How do age-related changes affect the function and quality of mitochondria?
[Question 3] What is mitochondrial fission and how does it contribute to tissue homeostasis?

This video is also useful for

Students – Understand How the mitochondria support cell function and energy production.
Educators – Provides a detailed study of cellular processes, aiding teaching in cell biology.
Researchers – Explores the role of mitochondria in age-related diseases, promoting further scientific investigation.
Science Enthusiasts - Offers insights into the fascinating inner workings of eukaryotic cells.