If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ha webszűrőt használsz, győződj meg róla, hogy a *.kastatic.org és a *.kasandbox.org nincsenek blokkolva.

Fő tartalom
Pontos idő:0:00Teljes hossz:14:21

Videóátirat

Merüljünk most el a mitokondriumok világában, amelyek nekem talán a kedvenc sejtszervecskéim. Nézzük át gyorsan, hogy mik is azok a mitokondriumok, majd részletesebben is megismerkedünk a felépítésükkel. Vegyünk egy sejtet, méghozzá nem is egy bármilyen, hanem egy eukarióta sejtet! Ez itt a sejthártya. Ha eukariótákról, vagy eukarióta sejtekről beszélünk, az első gondolat általában az, hogy: "Ó, annak sejtmagi DNS-e van egy membránnal határolt sejtmagban!" Ez igaz, tehát rajzoljuk is meg a membránnal körülvett sejtmagot! Ez itt a sejtmaghártya. Ezen belül van a DNS, szóval rajzoljunk is be némi DNS-t. De ha eukarióta sejtekről van szó, akkor nem csak a membránnal határolt sejtmag a lényeg, mert más membránnal határolt sejtszervecskék is vannak. Talán a második legfontosabb ilyen sejtalkotó, ami nagyon fontos egy sejt számára, éppen a mitokondrium. Rajzoljunk is ide pár mitokondriumot. Majd még beszélek róla, hogy mik ezek a girbegurba vonalak itt, a mitokondrium belsejében. Ez igazából inkább egy tankönyvi ábrázolás. Hamarosan látni fogjuk, hogy ennél már sokkal pontosabb képünk van arról, hogy mi minden van egy mitokondrium belsejében, bár még vannak nyitott kérdések, de ezt talán már tanultad is... Tehát, hogy világos legyen, ezek itt a mitokondriumok. [Angolul mitochondria - ez a többes szám.] [Ha csak egyről van szó, mitochondrion-nak, mitokondriumnak nevezik őket.] [Mitochondria (többes szám) - mitochondrion (egyes szám).] Talán már tanultál róla korábban, vagy láttad egy másik Khan Academy videóban, hogy a mitokondriumokat a sejt ATP-gyárainak tekintjük. Fel is írom ezt ide... "ATP-gyárak". ATP-gyárak. Ha már láttad a videókat az ATP-ről, vagy a sejtlégzésről, vagy más videókat, ott mindig szóba kerül, hogy az ATP egyfajta "valuta". Az ATP a sejtben tárolt energia azonnal használható formája: adenozin-trifoszfát. Ha leszedjük az egyik foszfát csoportot, ha leszedjük az egyik "P"-t, akkor energia szabadul fel, amit a test mindenfélére használni tud, mozgásra, gondolkozásra és sok másra, ami csak történhet a testedben. El lehet tehát képzelhetni, hogy a mitokondriumok mennyire fontosak a felhasználható energia szempontjából, amikor a sejtnek feladata van. És ezért található több mitokondrium például izomsejtekben, olyan sejtekben, amelyeknek rengeteg energiára van szükségük. Mielőtt megbeszéljük a mitokondrium felépítését, szeretnék beszélni lenyűgöző múltjáról, mert bár a sejteket gondoljuk az élet alapvető egységének, és ez igaz is, a sejtelméletből következően, de az uralkodó elmélet arról, hogy hogyan kerültek a mitokondriumok a sejtjeinkbe az az, hogy az egykori elődeik, a mitokondriumaink ősei szabad, önálló szervezetek voltak: mikroorganizmusok. Baktériumszerű mikrobák leszármazottai, akik még önállóan éltek, és talán nagyon jók voltak energiatermelésben, vagy talán más dolgokban is, de valamikor, az evolúciós múltban, a mi sejtjeink ősei bekebelezték őket, de ahelyett, hogy csak benyelték és darabokra bontották, kvázi megemésztették volna őket, az történt, hogy "Hé, várjunk csak, ha megtartjuk ezeket a dolgokat, akkor ezek a sejtek nagyobb eséllyel élnek túl, mert az új sejtalkotók segíthetnek lebontani a glükózt, vagy több energiát előállítani egyes molekulákból." Így azok a sejtek, melyek képesek voltak a szimbiózisra, amelyek úgymond helyet adtak a mitokondriumoknak, vagy pre-mitokondriumoknak, a mitokondrium-ősöknek, azok túléltek. És így, a természetes kiválasztódás útján ez lett az, amit most úgy nevezünk, hogy az eukarióta sejt, amely mitokondriummal (is) rendelkezik. Szerintem ez az evolúciós "megoldás", hogy egy organizmus benne él egy másikban, szimbiózisban, méghozzá a sejtek szintjén, igazán elképesztő. De erről ennyit, beszéljünk inkább a jelenről, beszéljünk kicsit a mitokondriumok felépítéséről. Először rajzolok egy egyszerűsített ábrát egy mitokondriumról, egy keresztmetszetet. Ez itt a keresztmetszeti ábra. Így nézne ki, ha kettévágnánk. Szóval amit ide rajzoltam, ez lenne itt a külső membrán. Ez itt a külső membrán, ide is írom: "Külső membrán". És minden membrán, amit rajzolni fogok, mind-mind foszfolipid kettősréteg. Tehát ha ide ránagyítok, itt belenagyítok, itt egy foszfolipid kettősréteget látunk. Itt vannak a hidrofil fejek, amelyek kifelé mutatnak, a kifelé mutató hidrofil fejek, és a hidrofób farkak, amik befelé mutatnak. Tehát. Látod, valami ilyesmi, szóval mindegyik egy foszfolipid kettősréteg. De nem csak foszfolipidek vannak. Minden ilyen membránban fehérjék is vannak beágyazódva, mert a sejtek hihetetlenül összetett szerkezetűek, de még a sejtszervecskéknek, mint a mitokondrium is vannak lenyűgöző, úgymond, szub-struktúráik. Nekik is van egy csomó érdekes fehérjéjük, enzimek a membránjukba ágyazva, amelyek segítenek szabályozni a folyamatokat a sejtszervecskén kívül és belül egyaránt. Az egyik ilyen membránt... nna, az egyik FEHÉRJÉT, ami a mitokondrium külső membránjában van, porinnak hívják. Porint nem csak a mitokondriumokon találunk, de ezek egyfajta alagút fehérjék, a szerkezetük egyfajta lyukat alkot a külső membránon. Lerajzolom, amilyen jól csak tudom őket. Ezek itt a porinok, és ami érdekes bennük, hogy nem engedik a nagy molekulák passzív áthaladását, viszont a kis molekulák, mint a cukor és az ionok, passzívan átjuthatnak a porinokon. Emiatt az ionkoncentráció, vagyis inkább úgy kéne mondani, hogy a kismolekula koncentráció általában hasonló a membrán két oldalán, a külső membrán két oldalán. De nem csak ez a membrán van jelen egy mitokondriumban. Van még egy belső membránunk is. Ezt sárgával fogom rajzolni. Van egy belső membránunk is, és először a tankönyvi modell szerint rajzolom, és majd visszatérünk erre később (mert ma már tudjuk, hogy ez a modell nem teljesen helyes), de mindenesetre ez itt a belső membrán: "Belső membrán". Ennek a belső membránnak ilyen redői vannak a felület megnövelésére, mert a felület mérete nagyon fontos a belső membránnál, mert ez az, ahol az elektrontranszport lánc folyamatai lezajlanak, tulajdonképpen ezeken a membránokon. Szóval kell ez az plusz felület, hogy ebből minél több mehessen egyszerre. Ezeknek a redőknek neve is van: Ha csak egyről beszélünk, ha csak egy redőről van szó, akkor krisztának hívjuk, ha többen vannak, akkor pedig krisztáknak nevezzük őket. [Angolul: crista - egyes szám; cristae - többes szám.] [Cristae - különböző kiejtéssel.] Ezek egyfajta redők a belső membránon, és még egyszer: a belső membrán önmagában is egy foszfolipid kettősréteg. A belső membrán mentén, pontosabban a külső és a belső membrán között elhelyezkedő térrész neve - mit gondolsz, mi lehet a neve? Ez a térrész az intermembrán tér. Nem túl fantáziadús név... "Intermembrán tér". És a porin nevezetű fehérjék miatt a kisebb molekulák koncentrációja az intermembrán tér és a mitokondriumon kívüli térrész, vagyis a sejtplazma között, tehát a molekulák koncentrációja egyenlő lesz. De a belső membránban nincsenek porinok, így a koncentrációk is különbözőek lesznek a belső membrán két oldala között, és mindez elengedhetetlen az elektrontranszportlánc működéséhez. Az elektrontranszportlánc hatására hidrogénion gradiens alakul ki a belső membrán két oldala mentén. Ezután a hidrogénionok beszivárognak a mitokondrium belsejébe egy fehérjén keresztül. Ez a fehérje az ATP-szintáz, ami ATP-t állít elő. Erről bővebben lesz szó később itt, vagy egy másik videóban. Előbb azonban tárgyaljuk végig részleteiben a mitokondrium szerkezetét. A belső membránon belül elhelyezkedő tér neve, itt, a mátrix. Ehhez egy másik színt használok... Ez a mátrix. Azért nevezik így, mert sokkal magasabb a fehérjekoncentrációja, és emiatt sokkal viszkózusabb (sűrűbb), mint a sejtplazma, ami a mitokondriumon kívül helyezkedik el. Tehát ez itt a mátrix. Amikor a sejtlégzésről beszélünk, ennek számos lépése itt zajlik. Ha pedig a glikolízis kerül szóba, ez gyakorlatilag a citoszolban zajlik. A glikolízis a citoszolban zajlik. "Glikolízis". Nem úgy, mint a sejtlégzés többi nagyobb fázisa. Emlékezz vissza a citromsavciklusra, amit Szentgyörgyi-Krebs-ciklusnak is neveznek, és ami a mátrixban zajlik. Tehát a Krebs-ciklus a mátrixban zajlik. Ezután jön az elektrontranszportlánc, ami tulajdonképpen felelős az ATP-termelés legnagyobb részéért, ami a fehérjéken keresztül történik, amelyek a belső membránba vannak ágyazva, vagyis átívelnek a krisztákon itt. Majdnem készen is vagyunk. Talán a legérdekesebb dolog a mitokondriumokkal kapcsolatban az, amit említettem is, hogy a mai álláspont szerint önálló életre képes szervezetek leszármazottai lehetnek. És annak érdekében, hogy önálló életre képesek legyenek, kellett, hogy legyen valami információ, valami megoldás a genetikai információ örökítésére. És valóban, a mitokondriumok rendelkeznek saját genetikai információval. Ez a mitokondriális DNS, és általában nem csak egy példányban, hanem több másolatban is előfordul. Hasonló hurkok vannak benne, mint a bakteriális DNS-ben. És számos más dologban is nagyon hasonlít a bakteriális DNS-re, éppen ezért gondoljuk, hogy a mitokondrium önálló életre képes őse egy baktérium, vagy egy, a baktériumokkal rokon sejt lehetett. Ez tehát, ez itt ez a hurok a mitokondriális DNS-en. Ha vesszük a testedben lévő DNS-t, nos, a nagyja valóban a sejtmagvakban van, de egy kevés a mitokondriumokban is található. A mitokondriális DNS újabb érdekes vonása, hogy a mitokondriumaidat alapvetően az édesanyádtól örökölted, mert az emberi petesejt, mikor megtermékenyül, tele van mitokondriumokkal... telis-tele. Nyilván nem rajzolom most tele mindenfélével ezt a petesejtet, van benne pl. sejtmag, és egyebek... A hímivarsejtben is van mitokondrium, gondolj csak bele, sok energiára van szükség, hogy megnyerje azt a bizonyos versenyfutást, hogy megtermékenyíthesse a petesejtet. De a tudomány mai állása szerint a hímivarsejt mitokondriumai szinte teljesen megemésztődnek vagy szétesnek, mire lezajlik a megtermékenyítés. Különben is, a petesejtben annyival több mitokondrium van, hogy a te mitokondriumaid, és azok DNS-e gyakorlatilag teljes egészében anyai eredetű. A mitokondriális DNS-t használták arra a kutatók, ahogy a Biblia is Éváról, az ősasszonyról beszél, szóval a mitokondrium révén visszanyomozható az emberiség ősanyja. Tehát az ősanya megtalálásának kulcsát a mitokondriumok jelentik... ami elég elképesztő... Na most, ahogy korábban is említettem, a mitokondriumnak saját DNS-e van, és mivel saját DNS-e van, ezért képes néhány saját RNS szintézisére is, továbbá vannak saját riboszómái... itt például. De: nem képes az összes mitokondriális fehérje előállítására. E fehérjék legtöbbjét a sejt többi fehérjéjéhez hasonlóan ugyanúgy a sejtmag DNS-e kódolja, és a mitokondriumon kívüli riboszómák szintetizálják. Utólag kerülnek a mitokondriumba, de ettől még a mitokondriumok elképesztőek! Ezek az apróságok szimbiózisban élnek a sejtjeinkben, képesek önállóan sokszorozódni... Nem tudom, szerintem ez észveszejtő! De most tényleg! Korábban azt mondtam, hogy ez a tankönyvi modell, mivel, ha közelebbről szemügyre veszel egy mitokondriumról készült mikroszkópos képet, látszólag alátámasztja a tankönyvben olvasottakat ezekkel a redőkkel, a betűrődő krisztákkal. De kifinomultabb megjelenítési módszereket használva szépen látszik, hogy ezek nem egyszerű redők, hanem a belső membrán gyakorlatilag beleakaszkodik a mátrixba, és itt láthatjuk ezeket a kis alagutakat, amelyek összekötik a kriszták belső terét az intermembrán térrel. Azért jó ezt így végiggondolni, mert rádöbbenhetünk arra, hogy olvasva a tankönyveket számos dolgot készpénznek veszünk, mint most a mitokondriumnál is: "Ja, igen, persze! Itt vannak a sejt ATP-gyárai." De továbbra is egy fontos vizualizációs kutatási terület nemcsak annak teljes megértése, hogy e struktúrák hogy működnek, hanem hogy egyáltalán hogyan épülnek fel? Ez az ún. Baffle-modell, ami bemutatja a krisztákat, ahogy ide-oda tekeregnek a különböző oldalak között. Ez a modell ma már nem elfogadott, mint a mitokondrium tényleges szerkezetének leírása. Helyette sokkal inkább valami ilyesmit tartunk igaznak, mint ezt a kapcsolódó kriszták modelljét, ahol... ha lerajzolom a keresztmetszetet, ahol... itt... iderajzolom a külső és a belső membránt, itt pedig ezek az apró alagutak vannak, amelyek a kriszták tényleges belső teréhez vezetnek. Ez tehát a ma elfogadott megjelenítés. Gondolj csak bele, ha biológiáról van szó, és olvasol valamit egy tankönyvben, és gondolhatnánk, hogy "Persze, ezt a kutatók már felfedezték." De valójában a kutatók épp most elmélkednek azon, hogy hogyan is működik ez a struktúra? És egyáltalán, mi is ez valójában? És hogy hogyan segíti elő mindez, hogy ez a csodás sejtalkotó végbe tudjon vinni mindent, ami szükséges?
A biológia tananyag támogatója: Amgen Foundation