Mitochondria są biologicznymi ''elektrowniami'' komórek w ludzkim organizmie. Bez nich nie przetrwalibyśmy nawet 5 minut
Mitochondria są biologicznymi ''elektrowniami'' komórek w ludzkim organizmie. Bez nich nie przetrwalibyśmy nawet 5 minut 123rf.com

Dawno, dawno temu były ponoć osobnymi bytami, które koniec końców zrezygnowały z dużej części swojej suwerenności w przekonaniu, że współpraca z innymi będzie bardziej opłacalna. Dziś bez nich nie przetrwalibyśmy nawet 5 minut. Trudno się temu dziwić, skoro znajdujące się w naszych komórkach mitochondria są naszymi osobistymi ''minielektrowniami''.

REKLAMA
Nazwa ta nie przylgnęła do nich przypadkiem. Główną funkcją komórkowych ''elektrowni'' jest produkcja energii magazynowanej w postaci cząsteczki ATP. Gdyby porównać nasz organizm do samochodu, to wówczas ATP byłby odpowiednikiem paliwa. A jeszcze bardziej obrazowo – mobilnego dystrybutora, z którego można takiego paliwa dolać tam, gdzie trzeba. Bierze się to z faktu, że ATP jest nie tylko magazynem, ale także nośnikiem energii w całym organizmie.
Dzięki wytwarzanemu w mitochondriach ATP nasze mięśnie mogą być wprawiane w ruch – kurczyć się i rozkurczać. Jeśli robi nam się zimno, gdy stoimy na przystanku na mrozie, to sięgamy właśnie po rezerwy energii z tych cząsteczek, aby wywołać drżenie mięśni i rozgrzać nasze ciało. De facto pozbawieni tych cząsteczek zmienilibyśmy się w warzywo, ponieważ zasilają one procesy przesyłania sygnałów w układzie nerwowym.
– Wyjątkowość mitochondriów wynika z faktu, że są to organelle autonomiczne posiadające swoje własne DNA. Ich prawidłowe funkcjonowanie wymaga współdziałania dwóch genomów w obrębie jednej komórki. W mitochondriach oprócz „produkcji energii” zachodzi bardzo wiele innych procesów niezbędnych do funkcjonowania organizmu. Mitochondria tworzą w komórce dynamiczną sieć, mają zdolność do łączenia się i fragmentacji – opisuje te niezwykłe struktury komórkowe prof. Mariusz Więckowski z Instytutu Nenckiego.
logo
Schemat budowy mitochondrium ludzkiego Fot. Mariana Ruiz / Wikimedia Commons
Dostarczanie ATP to najważniejszy, ale jak dowodzi ekspert niejedyny aspekt działalności naszych mikroskopijnych ''generatorów''. Wysyłają one także rozmaite sygnały wewnątrz komórki, aby zmotywować je do określonej pracy. Są też racjonalnym gospodarzem zapasów wapnia, bez którego nie byłyby w stanie odpowiednio funkcjonować nasze mięśnie, nerwy i rzecz jasna kości.
Mitochondria podtrzymują życie, ale też, jeśli przyszedł już na to czas, przecinają nić jej żywota. Uczestniczą bowiem w procesie apoptozy, czyli zaprogramowanej śmierci komórki (samobójstwa). Poza tym to one w głównej mierze odpowiadają za powstawanie reaktywnych form tlenu zwanych potocznie wolnymi rodnikami. Te związki nie są złem wcielonym pod warunkiem, że ich produkcja przebiega w rozsądnych dla komórki dawkach. Przy ich nadmiarze komórka mierzy się z takim stresem (w naukowym języku – oksydacyjnym), że może przedwcześnie umrzeć.

CIEKAWOSTKI O MITOCHONDRIACH

• Uważane są za potomków morskich bakterii sprzed miliardów lat
• Zawierają własny materiał genetyczny (mDNA)
• Część białek produkują samodzielnie
• Mają zdolność do fuzji i podziału
• Wykazują się dużą niezależnością w komórce
• Dziedziczymy je tylko po matce
• Ich koliste DNA zawiera jedynie 37 genów
• Zużywają 85 proc. tlenu przyswajanego przez całe ciało
• Przez swój udział w śmierci komórki, bywają nazywane kluczem do długowieczności
• Wykorzystywane są w antropogenezie i kryminalistyce
• Działa na nie wiele trucizn takich jak znany w kryminałach cyjanek potasu
• Były inspiracją dla George'a Lucasa, który wzorował na nich midichloriany w ''Gwiezdnych Wojnach''

Biorąc pod uwagę wielofunkcyjność mitochondriów, łatwo dojść do wniosku, że ich uszkodzenia skutkujące nieprawidłowym funkcjonowaniem mogą być przyczyną wielu zagrażających życiu chorób. Co gorsza, rozwojowi tych schorzeń sprzyja niska odporność materiału genetycznego mitochondriów na ''urazy'' – dysponuje on mało sprawnym systemem naprawczym, stąd spada szansa naprawy błędów w kodzie, za to rośnie ryzyko zajścia mutacji. Jak tłumaczy prof. Joanna Szczepanowska z Instytutu Nenckiego, niedyspozycja mitochondriów to kłopot dla całego organizmu.
Prof. Joanna Szczepanowska
Pracownia Bioenergetyki i Błon Biologicznych Instytutu Nenckiego w Warszawie

Jeżeli nasze mitochondria zaczną źle funkcjonować, to komórki naszego organizmu będą cierpiały na brak energii, co może przyczynić się do rozwoju różnorakich stanów patologicznych. Dodatkowo źle funkcjonujące mitochondria są źródłem niebezpiecznych reaktywnych form tlenu, które, gdy są wytwarzane w nadmiarze, uszkadzają struktury komórkowe. Oprócz uwarunkowanych genetycznie chorób złe funkcjonowanie mitochondriów wykazano także w wielu innych chorobach. Często zatrucie organizmu substancjami szkodliwymi i toksynami wiąże się z ich negatywnym działaniem właśnie na mitochondria.

Co wywołuje niekorzystne zmiany w wewnątrzkomórkowych ''elektrowniach''? Może im zaszkodzić długotrwały przewlekły stres, nadmiar alkoholu albo niewłaściwa dieta, w której brakuje zwłaszcza cukrów i witamin. Niezbyt dobrze znoszą nadużywanie przez ich właściciela farmaceutyków, w szczególności antybiotyków. Dodatkowo źle tolerują zanieczyszczone środowisko, które stwarzamy im, jeśli np. nałogowo palimy papierosy.
Niedawno polscy naukowcy podzielili się wynikami pionierskich badań, w których centrum zainteresowania znalazły się właśnie mitochondria. Badacze z Pracowni Bioenergetyki i Błon Biologicznych Instytutu Nenckiego w Warszawie dokonali porównania tego, jak zmienia się aktywność biologicznych ''generatorów'' pod wpływem dymu pochodzącego ze zwykłego papierosa oraz aerozolu wydzielanego przez jego bezdymnego odpowiednika IQQS bazującego na tzw. Systemie Podgrzewania Tytoniu (THS2.2).
Mitochondria ze względu na wyjątkowe pochodzenie i mnogość funkcji budzą zresztą zainteresowanie badaczy z najróżniejszych dziedzin. Z uwagą przyglądają się im oczywiście biolodzy i genetycy, ale także współczesna medycyna, która w ich zaburzeniach doszukuje się przyczyny niejednego schorzenia. Dlatego nie zapominajmy o naszych mikroskopijnych centrach energetycznych, gdy będziemy sięgać po kolejnego papierosa lub kieliszek napoju z procentami.