19.2: 미토콘드리아 막

단일 미토콘드리아는 이중 막 시스템으로 둘러싸인 콩 모양의 소기관입니다. 미토콘드리아의 외막은 매끄럽고 많은 포린(integral membrane transporter)을 포함하고 있습니다. 포린은 외부 미토콘드리아 막을 통해 이온과 전하를 띠지 않은 작은 분자의 자유로운 확산을 가능하게 하지만 5000 Daltons보다 큰 분자의 수송을 제한합니다. 또한, 외부 미토콘드리아 막은 소포체, 과산화소체, 엔도솜, 리소좀 및 원형질막과 같은 다른 세포 내 소기관과 막 접촉 부위라는 독특한 구조를 형성합니다.

외부 미토콘드리아 막은 크리스테(cristae)라고 하는 많은 침습이 있는 내부 미토콘드리아 막과 구조적으로나 기능적으로 다릅니다. 크리스테는 산화적 인산화(OXPOS) 또는 호흡 기능을 위한 많은 단백질 복합체와 효소를 수용합니다. 내막을 크리스테(cristae)로 배열하는 것은 미토콘드리아 접촉 부위(mitochondrial contact site) 및 크리스테 조직계(cristae organizing system, MICOS)와 같은 단백질을 형성하는 막에 따라 달라집니다.

미토콘드리아 막의 특징적인 모양은 ATP 합성, 자가포식(또는 미토파지), 줄기세포 분화 및 선천성 면역 반응을 포함한 기능에 매우 중요합니다. 그러나 특정 기능을 촉진하기 위해 미토콘드리아 막은 구조적 변형을 겪습니다. 예를 들어, 호흡기 반응이 유발되면 크리스테 밀도가 증가하여 더 많은 효소와 대사 산물을 수용하여 산화적 인산화 속도가 향상됩니다.

또한 미토콘드리아 막은 세포의 요구를 조정하기 위해 융합 또는 분열을 거칠 수 있습니다. 예를 들어, 많은 미토콘드리아는 융합하여 효소, 보조 인자 및 기타 자원을 결합하여 필요할 때 ATP 생산의 효율성을 높일 수 있습니다. 대조적으로, 개별 미토콘드리아는 죽어가는 세포에서 내부 소기관의 효율적인 분해를 매개할 수 있는 더 많은 활성 산소 종을 생성하기 위해 핵분열(또는 단편화)을 겪을 수 있습니다. 더욱이, 미토콘드리아의 단편화는 세포 분열 중에 미토콘드리아가 딸 세포로 균등하게 분포하는 데 필요한 중요한 메커니즘입니다.