– Laten we ons eens verdiepen in de wereld van de mitochondria, die waarschijnlijk mijn favoriete organel zijn. Laten we even doornemen wat mitochondria zijn en dan kunnen we wat dieper ingaan op hun structuur. Laten we eens denken aan een cel en niet zomaar een cel, maar een eukaryote cel. Dus dat is het celmembraan en wanneer mensen zeggen een eukaryoot of een eukaryote cel zeggen ze meestal, “Oh! Dat moet zijn nucleaire DNA “in een membraan-gebonden kern hebben.” en dat zou waar zijn, dus laten we onze membraan-gebonden kern tekenen. Dat is ons nucleaire membraan. Je hebt je DNA hier in, dus laten we wat DNA tekenen. Maar als we het hebben over eukaryote cellen, hebben we het niet alleen over een membraan-gebonden kern, we hebben het ook over andere membraan-gebonden organellen en op een goede tweede plaats voor een membraan-gebonden structuur die zeer belangrijk is voor de cel zouden de mitochondriën zijn. Dus laten we hier wat mitochondriën tekenen. Ik zal wat meer vertellen over wat deze kleine kronkelende lijnen zijn die ik binnenin de mitochondria teken en dit is eigenlijk een beetje meer een schoolvoorbeeld visualisatie, omdat we over een paar minuten of seconden zullen leren dat we nu meer geavanceerde visualisaties hebben van wat er eigenlijk binnenin een mitochondria gebeurt, maar we hebben eigenlijk nog niet al onze vragen beantwoord, maar dat heb je misschien al geleerd, dus laat me het duidelijk maken, dit zijn mitochondria. Dat is het meervoud. Als we het alleen over één ervan hebben, hebben we het over een mitochondrion. Dat is het enkelvoud van mitochondria. Maar je hebt misschien al geleerd, ergens in je verleden of in een andere Khan Academy video, dat deze worden gezien als de ATP-fabrieken voor cellen. Dus laat me het op deze manier rechtzetten. Dus ATP-fabrieken. A-T-P fabrieken en als je de video’s over ATP of cellulaire ademhaling of andere video’s hebt bekeken, heb ik het herhaaldelijk gehad over hoe ATP echt de valuta voor energie in de cel is, dat wanneer het in zijn ATP-vorm is, je adenosinetrifosfaat hebt. Als je een van de fosfaatgroepen eraf haalt, je haalt een van de P’s eraf, dan komt er energie vrij en dat is wat je lichaam gebruikt om allerlei dingen te doen, van bewegen tot denken tot allerlei dingen die eigenlijk in je lichaam gebeuren, dus je kunt je voorstellen dat mitochondriën echt belangrijk zijn voor energie, voor als de cel dingen moet doen. En daarom vind je meer mitochondriën in dingen zoals spiercellen, dingen die veel energie moeten gebruiken. Voordat ik inga op de structuur van mitochondriën, wil ik eerst iets vertellen over het fascinerende verleden van mitochondriën. Wij zien cellen als de meest basale eenheid van het leven en dat is waar, dat komt rechtstreeks uit de celtheorie, maar het blijkt dat de meest gangbare theorie over hoe mitochondriën in onze cellen terecht zijn gekomen is dat de voorgangers, de voorouders van onze mitochondriën, ooit vrije, onafhankelijke organismen waren, micro-organismen. Ze stammen dus af van bacterie-achtige micro-organismen die misschien op zichzelf leefden en misschien heel goed waren in het verwerken van energie of misschien zelfs goed in andere dingen, maar op een bepaald moment in het evolutionaire verleden, werden ze opgenomen door de voorouders van onze cellen en in plaats van opgeslokt en aan flarden gescheurd te worden en verteerd en opgegeten, was het, “Hé, wacht, als deze dingen blijven, “hebben deze cellen meer kans om te overleven “omdat ze in staat zijn glucose te helpen verwerken “of helpen meer energie uit dingen te genereren.” De cellen die in symbiose konden leven, gaven de mitochondriën een plek om te leven. De voormitochondriën overleefden en door natuurlijke selectieprocessen… associëren we nu eukaryote cellen met mitochondriën, Ik vind het idee van een organisme in een ander organisme in symbiose, zelfs op cellulair niveau, verbijsterend, maar goed, ik zal het daar niet meer over hebben en laten we het nu over het heden hebben, over wat de werkelijke structuur van mitochondriën is. Ik zal eerst een vereenvoudigde tekening maken van een mitochondion en ik zal een dwarsdoorsnede tekenen. Dus, ik ga een dwarsdoorsnede tekenen. Dus als we het doormidden zouden snijden. Dus wat ik hier getekend heb, zou het buitenste membraan zijn. Dit is het buitenste membraan hier en we labelen dat. Buitenste membraan. En al deze membranen die ik ga tekenen, zullen allemaal fosfolipide bilagen zijn. Dus als ik hier zou inzoomen, dan zouden we een bilaag van fosfolipiden zien. Dus je hebt je hydrofiele koppen naar buiten gericht, hydrofiele koppen naar buiten gericht en je hydrofobe staarten naar binnen gericht. Dus. Je ziet net zoiets, dus het zijn allemaal fosfolipide bilagen. Maar het zijn niet alleen fosfolipiden. Al deze membranen hebben allerlei eiwitten ingebed, ik bedoel cellen zijn ongelooflijk complexe structuren, maar zelfs organellen zoals mitochondriën hebben een fascinerende, ik denk dat je zou zeggen substructuur aan hen. Zij hebben zelf allerlei interessante eiwitten, enzymen ingebed in hun membranen en zijn in staat om te helpen reguleren wat er gaande is binnen en buiten deze organellen. Een van de eiwitten in het buitenmembraan van mitochondriën heet porinen, en porinen komen niet alleen in mitochondriën voor, maar het zijn een soort tunneleiwitten, ze zijn zo gestructureerd dat ze als het ware een gat in het buitenmembraan vormen. Dus ik teken ze zo goed als ik kan. Dit zijn porins en wat interessant is aan porins is dat ze geen grote moleculen passief doorlaten, maar kleine moleculen zoals suikers of ionen kunnen passief door de porins passeren. En daarom is de concentratie van ionen en kleine moleculen aan weerszijden van dit membraan, aan weerszijden van dit buitenmembraan, ongeveer gelijk. Maar dat is niet het enige membraan in een mitochondrium. We hebben ook een binnenmembraan. Ik zal dat in het geel doen. We hebben ook een binnenmembraan en ik ga het eerst tekenen met een tekstboekmodel en dan zullen we er een beetje over praten, omdat we denken dat dit model niet helemaal juist is, maar in dit, dus we hebben dit binnenmembraan, binnenmembraan, en dit binnenmembraan heeft deze plooien erin om hun oppervlakte te vergroten en de oppervlakte is echt belangrijk voor het binnenmembraan omdat dat de plaats is waar de processen van de elektronentransportketen plaatsvinden over, in wezen, deze membranen. Dus je wilt dit extra oppervlak, zodat je in wezen meer van dat aan de gang kunt hebben. En deze plooien hebben een naam. Dus als je het over één van deze plooien hebt, dan heb je het over een crista, maar als je het over meer dan één hebt, dan noem je dat een cristae, cristae. Soms heb ik de uitspraak gezien van dit als cristae, cristae of cristae, dat is meervoud voor crista. Dit zijn gewoon plooien in het binnenste membraan en nogmaals, het binnenste membraan is ook een fosfolipide bilaag. Binnenin de binnenste membranen, dus tussen het buitenste membraan en het binnenste membraan, kun je je voorstellen hoe dit gaat heten. Die ruimte wordt de intermembraanruimte genoemd, geen al te creatieve naam, maar de intermembraanruimte en vanwege de poreinen zal de concentratie van kleine moleculen in de intermembraanruimte en buiten de mitochondria, in het cytosol, ongeveer gelijk zijn, maar het binnenmembraan heeft geen poreinen en dus kun je aan beide kanten een verschillende concentratie hebben en dat is essentieel voor de elektronentransportketen. De elektronentransportketen bereikt zijn hoogtepunt met waterstof, een waterstofionengradiënt die wordt opgebouwd tussen de twee kanten en dan stromen ze langs die gradiënt naar beneden door een proteïne genaamd ATP synthase die ons helpt ATP te synthetiseren, maar daar zullen we misschien meer over praten in deze video of in een toekomstige video, maar laten we het nu hebben over de verschillende delen van een mitochondrium. Dus binnen het binnenste membraan heb je dit gebied hier dat de matrix wordt genoemd. Het heet, laat me dit in een andere kleur gebruiken, dit is de matrix en het heet de matrix omdat het eigenlijk een veel hogere eiwitconcentratie heeft, het is eigenlijk viskeuzer dan de cytosol die buiten de mitochondriën zou zijn. Dus dit hier is de matrix. Als we het hebben over cellulaire ademhaling, heeft cellulaire ademhaling vele fases in zich. We hebben het over glycolyse. Glycolyse vindt eigenlijk plaats in het cytosol. Dus glycolyse kan plaatsvinden in het cytosol. Glycolyse. Maar de andere belangrijke fasen van cellulaire ademhaling. We hebben het over de citroenzuurcyclus, ook bekend als de Krebs-cyclus, die plaatsvindt in de matrix. Dus de Krebs cyclus vindt plaats in de matrix en dan zei ik de elektronentransportketen, die echt verantwoordelijk is voor het produceren van het grootste deel van de ATP, dat gebeurt door eiwitten die over het binnenste membraan lopen of over de cristae hier. Nu zijn we klaar. Waarschijnlijk een van de meest fascinerende delen van mitochondria, we zeiden dat we denken dat ze afstammen van deze oude onafhankelijke levensvormen en om een oude onafhankelijke levensvorm te zijn, zouden ze informatie moeten hebben, een manier om hun genetische informatie door te geven en, zo blijkt, mitochondriën hebben eigenlijk hun eigen genetische informatie. Ze hebben mitochondriaal DNA en vaak hebben ze er niet eens één kopie van, maar meerdere kopieën en die lijken in lussen sterk op bacterieel DNA. In feite hebben ze veel gemeen met bacterieel DNA en dat is waarom we denken dat de voorouder van mitochondriën die onafhankelijk leven waarschijnlijk een vorm van bacteriën was of op een bepaalde manier verwant aan bacteriën. Dus dit is de lus van mitochondriaal DNA. Dus al het DNA dat in je zit, het grootste deel ervan zit in je kern-DNA, maar je hebt nog steeds een klein beetje DNA in je mitochondriën en het interessante is dat je mitochondriaal DNA, je mitochondriën, in wezen van je moeders kant worden geërfd, want als een eitje wordt bevrucht, heeft een menselijk eitje tonnen mitochondriën in zich en ik teken natuurlijk niet alle dingen in een menselijk eitje. Het heeft natuurlijk een kern en zo. Het sperma heeft wat mitochondriën in zich, je zou je kunnen voorstellen dat het in staat moet zijn om die zeer competitieve strijd te winnen om het ei te bevruchten, maar de huidige theorie is dat alles of het meeste daarvan wordt verteerd of opgelost zodra het daadwerkelijk in het ei terechtkomt. En hoe dan ook, het ei zelf heeft veel meer mitochondriën, dus het DNA in je mitochondriën is van je moeder of is in wezen van je moeders kant en dat wordt eigenlijk gebruikt, mitochondriaal DNA, wanneer mensen praten over een soort van oude Eva of terug te voeren op het hebben van een soort van een gemeenschappelijke moeder, mensen kijken naar de mitochondriale DNA, dus het is eigenlijk heel, heel fascinerend. Ik zei al eerder dat het natuurlijk zijn eigen DNA heeft en omdat het zijn eigen DNA heeft, is het in staat om wat van zijn eigen RNA te synthetiseren, zijn eigen ribosomen, dus het heeft hier ook ribosomen. Maar het synthetiseert niet alle eiwitten die in de mitochondriën zitten. Veel van die eiwitten worden nog steeds gesynthetiseerd door of gecodeerd voor je kern-DNA en worden eigenlijk buiten de mitochondriën gesynthetiseerd en komen dan in de mitochondriën terecht, maar mitochondriën zijn deze fascinerende, fascinerende dingen. Het zijn deze kleine wezens die in symbiose leven in onze cellen en ze zijn in staat om zichzelf te repliceren en ik weet het niet, ik vind dit allemaal verbijsterend. Maar goed. Ik zei dat dit het schoolvoorbeeld was, omdat het blijkt dat als je naar een microfoto kijkt, een foto van mitochondriën, het lijkt te kloppen met het schoolvoorbeeld van deze vouwen, deze cristae die zich gewoon naar binnen vouwen, maar toen we in staat waren om meer geavanceerde visualisaties te maken, bleek dat het niet alleen deze eenvoudige vouwen zijn, maar dat het binnenste membraan zich in wezen vasthaakt aan de matrix en het blijkt dat het kleine tunnels heeft die de ruimte binnenin de cristae verbinden met de intermembraanruimte. Ik denk hier graag over na omdat het je doet beseffen dat we in tekstboeken dingen als mitochondriën voor lief nemen, zoals: “O ja, natuurlijk. “Dat is waar ATP-fabrieken zijn,” maar het is nog steeds een gebied voor visualisatie onderzoek om precies te begrijpen hoe ze werken en zelfs hoe ze zijn gestructureerd dat dit Baffle Model waar je ziet deze cristae soort van gewoon komen in en uit van de verschillende kanten. Dit is eigenlijk niet langer het geaccepteerde model voor de eigenlijke visualisatie, de structuur van mitochondria. Als ik een doorsnede zou tekenen waar dit het buitenste membraan is en het binnenste membraan, dan zou ik deze kleine tunnels naar de werkelijke ruimte binnenin de cristae tekenen. Dit is nu eigenlijk de meer geaccepteerde visualisatie, dus ik wil dat je begrijpt dat wanneer je in de biologie iets leest in een leerboek, je zegt, “Oh, mensen hebben dit allemaal al uitgedokterd,” maar mensen denken nog steeds na over, “Wel, hoe werkt deze structuur?” “Wat is de werkelijke structuur?” en dan, “Hoe laat het eigenlijk deze organel, “deze fascinerende organel alle dingen doen “die het moet doen?”