Митохондрии: клеточные батарейки

Общеизвестный факт: энергию мы получаем вместе с едой.
Еще один общеизвестный факт: нам нужно постоянно дышать – мы вдыхаем кислород, выдыхаем углекислый газ и жизни нам отведено всего 2 минуты, просто мы с каждым вдохом обновляем цикл.
Третий общеизвестный факт: все это как-то связано с выработкой энергии, как передает Интернет-издание для девушек и женщин от 14 до 35 лет Pannochka.net

Это, пожалуй, все, что может сказать среднестатистический житель планеты Земля про энергообмен собственного организма. Как он происходит, где именно все случается, каким боком тут еда и дыхание, и главное, что можно сделать, чтобы энергии в нашем теле вырабатывалось больше – на эти вопросы сложно найти понятные ответы. Давайте же поговорим об этом в сегодняшней статье.

Из тарелки – внутрь клеткиИтак, вот вы съели вредный чизбургер или полезную диетическую куриную грудку на пару. Механически обработанная пища (не забываем тщательно жевать!) перемещается в желудок. На самом деле перевариваться она начинает уже в ротовой полости, ведь в слюне содержится ряд пищеварительных ферментов. Но в желудке еда подвергается полноценной химической агрессии – ее разбирают буквально на молекулярном уровне.

Потом пища попадает в тонкий кишечник. Здесь настоящее царство специализированных ферментов, которые продолжают расщеплять жиры и белки до составляющих кирпичиков. И уже они постепенно всасываются в кишечную стенку, проникая в кровеносные сосуды, в изобилии покрывающие ее. Такая же судьба в кишечнике ожидает углеводы, витамины, микроэлементы и воду.

А как же выработка энергии, спросит внимательный читатель? Рановато, ответим мы ему! Все эти питательные вещества должны сначала разнестись по организму с током крови, потом проникнуть сквозь мембрану каждой клетки и уже внутри нее начнется процесс «подзарядки» нашего организма.

То есть, еда начинает приносить нам пользу, только попав внутрь клетки в расщепленном виде. А желудок и кишечник – это лишь предварительный этап, где на переваривание пищи энергия, наоборот, активно расходуется.

Внутриклеточный пожарХорошо, но что происходит уже в самой клетке? Ведь не сгорает же там пища в прямом смысле этого слова, как сгорает газ или уголь в наших ТЭС, отдавая накопленное тепло?!

Вы будете удивлены, но эти процессы чем-то схожи. Те питательные вещества, которые предназначены для выработки энергии в клетке, проходят сложный каскад биохимических реакций. Но основой этого каскада является окисление – взаимодействие с кислородом. Как это ни странно, но горение, то, которое всем нам знакомо – это ровно такое же окисление, только протекающее намного более бурно.

И вот именно для этого окисления нам и нужен постоянный приток кислорода, который мы получаем при дыхании. Он, как и пища, совершает свой путь из легких через кровеносную систему, попадая, опять же, в каждую клетку нашего организма. Причем расход его очень велик, а энергетический синтез в клетке протекает достаточно быстро. Именно поэтому нам нужно делать новый вдох как минимум раз в две минуты.

Соответственно, в результате внутриклеточного окисления питательных веществ образуется углекислый газ и вода. Воду наши ткани используют для своих нужд, а СО2 выводится из клетки обратно в кровь, переносится в легкие и выбрасывается с выдохом. Часть этого цикла, протекающая в клетке, называется клеточным дыханием – и это конечный этап всего дыхательного процесса в организме.

Клеточные электростанцииОкей, вот мы, наконец, собрали в клетке все компоненты для энергетического синтеза. И что, они сами собой начнут взаимодействовать друг с другом? Нет, не все так просто. Ведь для эффективного производства энергии мы строим электростанции. И такие электростанции имеются и в наших собственных клетках.

Знакомьтесь – митохондрии! Микроскопические внутриклеточные органеллы, благодаря которым мы имеем возможность двигаться, разговаривать, мыслить, и в конце концов, жить. Именно эти неприметные труженики день и ночь снабжают наше тело энергией, перерабатывая питательные вещества и расходуя кислород.

Откуда взялись митохондрии?Это еще одна удивительная история. Современное научное мнение по этому поводу гласит, что на заре зарождения жизни на нашей планете митохондрии были вполне себе самостоятельными протобактериями. Но именно им повезло первыми научиться вырабатывать энергию с использованием кислорода. И вот эти бактерии начали слегка свысока смотреть на тех одноклеточных, которые производили энергию по старинке, бескислородным способом. Медленно, мол, неэффективно, несовременно.

Одноклеточные организмы были покрупнее тех протобактерий, а потому, обидевшись, принялись их без затей поедать. Но в один прекрасный для всей эволюции момент съеденная бактерия не разрушилась и более того даже сохранила способность вырабатывать энергию. Ого! – сказали одноклеточные, – А давайте-ка мы будем вас защищать и снабжать всем необходимым, а вы внутри нас будете вырабатывать энергию в больших количествах! Протобактерии подумали и согласились.

Ну, шутки шутками, но, тем не менее, такой внутриклеточный симбиоз действительно возник. И оказался настолько эффективным, что сегодня митохондрии – основа энергообмена практически для всех клеток, содержащих ядро. Они обеспечивают жизнедеятельность простейших, растений, грибов, животных и, конечно же, нас с вами.

Как устроены митохондрии?От своего бактериального прошлого митохондрии унаследовали многие черты. Например, эти органеллы имеют две полноценные мембраны – внутреннюю и внешнюю. Они пронизаны большим количеством сложных ферментных комплексов. В них, собственно, и происходят процессы переработки питательных веществ (обычно – жиров и простых углеводов) в энергию. Также в этом задействовано и внутреннее пространство митохондрии – ее матрикс.

В матриксе помимо большого количества ферментов, находится и еще одно доказательство бывшей самостоятельности митохондрий. Это единственное место в клетке, кроме ядра, где находится генетический материал. Да, митохондрии содержат собственную небольшую ДНК, а также все необходимое для синтеза ряда белков, нужных для клеточного дыхания. Более того, эта ДНК передается по наследству, причем только от матери.

А что еще, кроме выработки энергии?Очень долгое время считалось, что энергетический синтез – основная и единственная функция митохондрий. Конечно, уже этого вполне достаточно, чтобы с полным правом называть их жизненно важными органеллами. Однако во второй половине ХХ века началось активное изучение других функций, которыми обладают митохондрии. Особенно интенсивно научный поиск ведется с нулевых годов XXI века, когда улучшение лабораторного оборудования позволило ученым изучать работу митохондрий буквально на молекулярном уровне.

Итак, на сегодня уже достоверно известно, что эти органеллы:

регулируют своевременную гибель клеток (что важно, к примеру, при возникновении опухолей);
участвуют в жировом обмене;
влияют на процессы старения;
задействованы в механизмах контроля массы тела;
влияют на метаболизм кальция (а это здоровье костной ткани и свертывающих систем крови, возможность мышечных сокращений, передачи нервных сигналов и многое другое);
производят сигнальные молекулы, позволяющие клеткам «общаться» друг с другом;
активно взаимодействуют с микрофлорой нашего организма и т.д.
На настоящий момент ученые утверждают, что митохондрии проявляют себя не только внутри клетки, но имеют и важные внеклеточные функции. То есть, способны влиять на состояние всего организма! А раз так, то логично предположить, что нарушение их работы, нарушение митохондриального здоровья будет отражаться на общем здоровье человека и может вызывать какие-либо заболевания.

neboleem.net