Mitochondrion

Mitochondriën (z. mitochondrion) zijn organellen, of delen van een eukaryote cel. Zij bevinden zich in het cytoplasma, niet in de celkern.

Zij maken het grootste deel van de voorraad adenosinetrifosfaat (ATP) in de cel aan, een molecuul dat cellen gebruiken als energiebron. Hun belangrijkste taak is energie om te zetten. Ze oxideren glucose om de cel van energie te voorzien. Dit proces maakt ATP en wordt celademhaling genoemd. Dit betekent dat mitochondriën bekend staan als "de krachtcentrale van de cel".

Naast het leveren van cellulaire energie zijn mitochondriën betrokken bij een reeks andere processen, zoals signalering, celdifferentiatie, celdood, alsmede de controle van de celdelingscyclus en celgroei.

Twee doorsneden van mitochondriën. Je kunt de cristae zien.

Een diagram van de inwendige delen van een mitochondrion.

Schema van een typische dierlijke cel, met de subcellulaire componenten. Organellen: (1) Nucleolus (2) Nucleus (3) Ribosomen (4) Vesikel (5) Ruw endoplasmatisch reticulum (ER) (6) Golgi-apparaat (7) Cytoskelet (8) Glad ER (9) Mitochondriën (10) Vacuole (11) Cytoplasma (12) Lysosoom (13) Centriolen binnen centrosoom

Structuur

Een mitochondrium bevat twee membranen. Deze zijn gemaakt van dubbele lagen fosfolipiden en eiwitten. De twee membranen hebben verschillende eigenschappen. Door deze dubbele membraanorganisatie zijn er vijf verschillende compartimenten binnen het mitochondrion. Dit zijn:

het buitenste mitochondriale membraan,
de intermembraanruimte (de ruimte tussen de buitenste en binnenste membranen),
het binnenste mitochondriale membraan,
de cristae ruimte (gevormd door plooiingen van het binnenste membraan), en
de matrix (ruimte binnen het binnenmembraan). Mitochondriën zijn kleine, bolvormige of cilindrische organellen. Over het algemeen is een mitochondrium 2,8 micron lang en ongeveer 0,5 micron breed. Het is ongeveer 150 keer kleiner dan de celkern. Er zijn ongeveer 100-150 mitochondriën in elke cel.

Functie

De belangrijkste rol van de mitochondriën in de cel is glucose te nemen en de energie die is opgeslagen in de chemische bindingen te gebruiken om ATP te maken in een proces dat celademhaling wordt genoemd. Er zijn 3 hoofdstappen in dit proces: glycolyse, de citroenzuurcyclus of Krebs-cyclus, en ATP-synthese. Dit ATP komt vrij uit het mitochondrium en wordt door de andere organellen van de cel afgebroken om hun eigen functies te voeden.

DNA

Men denkt dat mitochondriën ooit onafhankelijke bacteriën waren, en deel gingen uitmaken van de eukaryote cellen door te worden opgeslokt, een proces dat endosymbiose wordt genoemd.

Het meeste DNA van een cel bevindt zich in de celkern, maar het mitochondrion heeft zijn eigen onafhankelijke genoom. Ook vertoont zijn DNA grote gelijkenis met de genomen van bacteriën.

De afkorting voor mitochondriaal DNA is mDNA of mtDNA. Beide worden door onderzoekers gebruikt.

Erfenis

Mitochondriën delen zich door binaire deling, vergelijkbaar met de deling van bacteriële cellen. Bij eencellige eukaryoten is de deling van mitochondriën gekoppeld aan de celdeling. Deze deling moet zo worden geregeld dat elke dochtercel ten minste één mitochondrium krijgt. In andere eukaryoten (bijvoorbeeld in de mens) kunnen mitochondriën hun DNA repliceren en zich delen als reactie op de energiebehoeften van de cel, in plaats van in fase met de celcyclus.

De mitochondriale genen van een individu worden niet via hetzelfde mechanisme geërfd als de nucleaire genen. De mitochondriën, en dus ook het mitochondriaal DNA, zijn meestal alleen afkomstig van de eicel. De mitochondriën van het sperma komen in de eicel, maar zijn gemarkeerd voor latere vernietiging. De eicel bevat relatief weinig mitochondriën, maar het zijn deze mitochondriën die overleven en zich delen om de cellen van het volwassen organisme te bevolken. Mitochondriën worden daarom in de meeste gevallen via de vrouwelijke lijn geërfd, wat bekend staat als maternale overerving. Deze wijze geldt voor alle dieren en de meeste andere organismen. Bij sommige naaldbomen vererven de mitochondriën echter paternaal, maar niet bij dennen en taxusbomen.

Een enkel mitochondrion kan 2-10 kopieën van zijn DNA bevatten. Om deze reden wordt aangenomen dat mitochondriaal DNA zich reproduceert door binaire splitsing, waardoor exacte kopieën ontstaan. Er zijn echter aanwijzingen dat dierlijke mitochondriën recombinatie kunnen ondergaan. Als er geen recombinatie optreedt, vertegenwoordigt de hele mitochondriale DNA-sequentie een enkel haploïd genoom, wat het nuttig maakt voor het bestuderen van de evolutionaire geschiedenis van populaties.

Populatiegenetisch onderzoek

De bijna-onafhankelijke recombinatie in mitochondriaal DNA maakt het nuttig voor populatiegenetica en evolutionaire biologie. Als al het mitochondriaal DNA als een enkele haploïde eenheid wordt geërfd, kunnen de relaties tussen mitochondriaal DNA van verschillende individuen worden gezien als een genenboom. Patronen in deze genenbomen kunnen worden gebruikt om de evolutionaire geschiedenis van populaties af te leiden. Het klassieke voorbeeld hiervan is dat de moleculaire klok kan worden gebruikt om een datum te geven voor de zogenaamde mitochondrialeEva. Dit wordt vaak geïnterpreteerd als een sterke steun voor de verspreiding van de moderne mens uit Afrika. Een ander voorbeeld bij de mens is de sequentiebepaling van mitochondriaal DNA uit Neanderthalerbotten. De relatief grote evolutionaire afstand tussen de mitochondriale DNA-sequenties van Neanderthalers en levende mensen is bewijs voor een algemeen gebrek aan kruisingen tussen Neanderthalers en anatomisch-moderne mensen.

Mitochondriaal DNA weerspiegelt echter alleen de geschiedenis van de vrouwtjes in een populatie. Het is mogelijk dat het niet de geschiedenis van de bevolking als geheel weergeeft. Tot op zekere hoogte kan gebruik worden gemaakt van genetische sequenties van de vader op het Y-chromosoom. In ruimere zin kunnen alleen studies die ook nucleair DNA omvatten een volledige evolutionaire geschiedenis van een populatie opleveren.

Verwante pagina's

Vragen en antwoorden

V: Wat zijn mitochondriën?

A: Mitochondriën zijn organellen, of delen van een eukaryote cel die zich in het cytoplasma bevinden, niet in de kern.

V: Wat is de belangrijkste functie van mitochondriën?

A: De belangrijkste functie van mitochondriën is het omzetten van energie. Ze oxideren glucose om energie voor de cel te leveren en maken het grootste deel van de voorraad adenosinetrifosfaat (ATP) aan die cellen gebruiken als energiebron.

V: Waarom staan mitochondriën bekend als "de krachtcentrale van de cel"?

A: Mitochondriën staan bekend als de "krachtcentrale van de cel" omdat ze het grootste deel van de voorraad ATP van de cel maken, een molecuul dat cellen gebruiken als energiebron.

V: Bij welke andere processen zijn mitochondriën betrokken?

A: Naast het produceren van celenergie zijn mitochondriën betrokken bij een reeks andere processen, zoals signalering, celdifferentiatie, celdood en de controle van de celdelingscyclus en celgroei.

V: Zitten mitochondriën in de celkern?

A: Nee, mitochondriën bevinden zich in het cytoplasma, niet in de celkern.

V: Voor welke molecule staat ATP?

A: ATP staat voor adenosinetrifosfaat.

V: Welk proces gebruiken mitochondriën om energie voor de cel te leveren?

A: Mitochondriën oxideren glucose om energie voor de cel te leveren in een proces dat celademhaling heet en ATP produceert.