– Zagłębmy się w świat mitochondriów, które są prawdopodobnie moją ulubioną organellą. Tak więc zróbmy mały przegląd tego, czym są mitochondria, a następnie możemy zagłębić się nieco bardziej w ich strukturę. Pomyślmy więc o komórce i to nie byle jakiej komórce, ale o komórce eukariotycznej. Więc to jest błona komórkowa i kiedy ludzie mówią eukariota lub komórka eukariotyczna, zazwyczaj mówią: „Och! To musi mieć swoje jądrowe DNA „w jądrze związanym z błoną” i to jest prawda, więc narysujmy nasze jądro związane z błoną. To jest nasza błona jądrowa. Tu masz swoje DNA, więc narysujmy trochę DNA. Ale kiedy mówimy o komórkach eukariotycznych, nie mówimy tylko o jądrze z błoną komórkową, ale także o innych organellach z błoną komórkową, a na drugim miejscu, jeśli chodzi o struktury z błoną komórkową, które są bardzo ważne dla komórki, są mitochondria. Narysujmy więc tutaj kilka mitochondriów. Powiem trochę więcej o tym, czym są te małe kwadratowe linie, które rysuję wewnątrz mitochondriów i jest to właściwie trochę bardziej podręcznikowa wizualizacja, ponieważ za kilka minut lub sekund dowiemy się, że mamy teraz bardziej wyrafinowane wizualizacje tego, co tak naprawdę dzieje się wewnątrz mitochondriów, ale nie odpowiedzieliśmy jeszcze na wszystkie nasze pytania, ale być może już się tego nauczyliście, więc pozwólcie, że wyjaśnię, że to są mitochondria. To jest liczba mnoga. Jeśli mówimy tylko o jednym z nich, to mówimy o mitochondrium. To liczba pojedyncza od mitochondriów. Ale być może już się dowiedziałeś, kiedyś w przeszłości lub w innym filmie Khan Academy, że są one postrzegane jako fabryki ATP dla komórek. Więc pozwólcie, że wyprostuję to w ten sposób. Więc fabryki ATP. Fabryki A-T-P i jeśli oglądałeś filmy na temat ATP lub oddychania komórkowego lub inne filmy, wielokrotnie mówiłem o tym, jak ATP jest naprawdę walutą dla energii w komórce, że kiedy jest w formie ATP masz adenozynotrójfosforan. Jeśli odłączysz jedną z grup fosforanowych, odłączysz jedną z grup P, uwolnisz energię i to jest to, czego twoje ciało używa do robienia wszystkich rodzajów rzeczy, od ruchu do myślenia do wszystkich rodzajów rzeczy, które faktycznie dzieją się w twoim ciele, więc możesz sobie wyobrazić, że mitochondria są naprawdę ważne dla energii, kiedy komórka musi robić różne rzeczy. I właśnie dlatego znajdziecie więcej mitochondriów w takich komórkach jak komórki mięśniowe, czyli takich, które muszą zużywać dużo energii. Teraz, zanim zajmę się strukturą mitochondriów, chcę powiedzieć trochę o ich fascynującej przeszłości, ponieważ myślimy o komórkach jako o najbardziej podstawowej jednostce życia i to jest prawda, to pochodzi prosto z teorii komórek, ale okazuje się, że najbardziej rozpowszechniona teoria na temat tego, jak mitochondria dostały się do naszych komórek, jest taka, że w pewnym momencie poprzednicy, przodkowie naszych mitochondriów, byli wolnymi, niezależnymi organizmami, mikroorganizmami. Więc są potomkami bakteryjnych mikroorganizmów, które mogły żyć na własną rękę i być może były naprawdę dobre w przetwarzaniu energii, a może nawet były dobre w innych rzeczach, ale w pewnym momencie w ewolucyjnej przeszłości, zostały połknięte przez przodków naszych komórek i zamiast po prostu zostać pochłonięte i rozerwane na strzępy, strawione i zjedzone, to było jak, „Hej, czekajcie, jeśli te rzeczy pozostaną w pobliżu, „te komórki mają większe szanse na przetrwanie, „ponieważ są w stanie pomóc w przetwarzaniu glukozy „lub pomóc wygenerować więcej energii z rzeczy.” I tak komórki, które były w stanie żyć w symbiozie, dały mitochondriom miejsce do życia, czy też przedmitochondria, mitochondria przodków, które przetrwały, a następnie poprzez procesy doboru naturalnego, to jest to, co teraz kojarzymy, teraz kojarzymy komórki eukariotyczne jako posiadające mitochondria, więc uważam, że cała ta idea jednego organizmu będącego wewnątrz innego organizmu w symbiozie, nawet na poziomie komórkowym, to coś niesamowitego, ale tak czy inaczej, przestanę o tym mówić, a teraz porozmawiajmy o teraźniejszości, porozmawiajmy o tym, jaka jest rzeczywista struktura mitochondriów. I najpierw narysuję rodzaj uproszczonego rysunku mitochondionu i narysuję przekrój poprzeczny. Więc, narysuję przekrój poprzeczny. Gdybyśmy mieli przeciąć go na pół. Więc to, co narysowałem tutaj, to byłaby jego zewnętrzna błona. To jest właśnie zewnętrzna błona i oznaczymy ją. Zewnętrzna błona. I wszystkie te błony, które narysuję, będą dwuwarstwami fosfolipidowymi. Więc jeśli miałbym powiększyć tutaj, więc pozwólcie mi, jeśli miałbym powiększyć, zobaczylibyśmy dwuwarstwę fosfolipidów. Więc masz swoje hydrofilowe głowy skierowane na zewnątrz, hydrofilowe głowy skierowane na zewnątrz i hydrofobowe ogony skierowane do wewnątrz. Tak więc. Widzisz coś właśnie takiego, więc wszystkie one są fosfolipidowymi dwuwarstwami. Ale to nie są tylko fosfolipidy. Wszystkie te błony mają wbudowane różnego rodzaju białka, to znaczy komórki są niezwykle złożonymi strukturami, ale nawet organelle, takie jak mitochondria, mają fascynującą, można by powiedzieć, podstrukturę. Same mają różnego rodzaju interesujące białka, enzymy osadzone w swoich błonach, które są w stanie pomóc w regulacji tego, co dzieje się wewnątrz i na zewnątrz tych organelli. Jedno z białek, które znajduje się w zewnętrznej błonie mitochondriów, nazywane jest porinami i nie występuje tylko w mitochondriach, ale jest to rodzaj białka tunelowego, zbudowanego w taki sposób, że tworzy otwór w zewnętrznej błonie. Więc narysuję je najlepiej jak potrafię. To są poriny i co ciekawe, nie pozwalają dużym cząsteczkom przechodzić biernie, ale małe cząsteczki, takie jak cukry czy jony mogą przechodzić biernie przez poriny. Z tego powodu stężenie jonów i, właściwie powinienem powiedzieć, stężenie małych cząsteczek jest podobne po obu stronach tej błony, po obu stronach błony zewnętrznej. Ale to nie jest jedyna membrana, która jest zaangażowana w mitochondrium. Mamy także błonę wewnętrzną. Zrobię to na żółto. Mamy też błonę wewnętrzną i najpierw narysuję ją podręcznikowym modelem, a potem porozmawiamy trochę o tym, ponieważ uważamy, że ten model nie jest do końca poprawny, ale w tym przypadku mamy tę błonę wewnętrzną, błonę wewnętrzną, i ta błona wewnętrzna ma te fałdy, które zwiększają jej powierzchnię, a powierzchnia jest naprawdę ważna dla błony wewnętrznej, ponieważ to tam zachodzą procesy łańcucha transportu elektronów przez, zasadniczo, te błony. Więc chcesz tej dodatkowej powierzchni, więc można zasadniczo mieć więcej z tego dzieje. A te fałdy mają swoje nazwy. Więc jeśli mówisz o jednym z nich, jeśli mówisz o jednym z tych fałdów, mówisz o crista, ale jeśli mówisz o więcej niż jednym z nich, nazywasz to cristae, cristae. Czasami widziałem wymowę tego jako cristae, cristae lub cristae, to jest liczba mnoga dla crista. To są po prostu fałdy w wewnętrznej błonie i ponownie wewnętrzna błona jest również dwuwarstwą fosfolipidową. Teraz wewnątrz błony wewnętrznej, więc pomiędzy błoną zewnętrzną a wewnętrzną, możesz sobie wyobrazić jak to się nazywa. Ta przestrzeń nazywana jest przestrzenią międzybłonową, niezbyt kreatywna nazwa, przestrzeń międzybłonowa i z powodu porin, stężenie małych cząsteczek w przestrzeni międzybłonowej, a następnie na zewnątrz mitochondriów, w cytozolu, te stężenia będą podobne, ale wtedy błona wewnętrzna nie ma porin w nim i tak naprawdę można mieć różne stężenia po obu stronach i to jest istotne dla łańcucha transportu elektronów. Łańcuch transportu elektronów naprawdę kończy się wodorem, gradientem jonów wodorowych budowanym pomiędzy dwoma stronami, a następnie spływają one w dół tego gradientu przez białko zwane syntazą ATP, która pomaga nam syntetyzować ATP, ale o tym porozmawiamy więcej może w tym filmie lub w przyszłym filmie, ale skończmy mówić o różnych częściach mitochondrium. Wewnątrz błony wewnętrznej znajduje się obszar zwany macierzą. Nazywa się to, pozwólcie, że użyję tego w innym kolorze, to jest macierz i nazywa się to macierzą, ponieważ w rzeczywistości ma dużo wyższe stężenie białka, jest bardziej lepka niż cytozol, który byłby na zewnątrz mitochondriów. Więc to właśnie tutaj jest matryca. Kiedy mówimy o oddychaniu komórkowym, oddychanie komórkowe ma wiele faz. Mówimy o glikolizie. Glikoliza zachodzi właściwie w cytozolu. Tak więc glikoliza może zachodzić w cytozolu. Glikoliza. Ale inne główne fazy oddychania komórkowego. Pamiętamy, że mówimy o cyklu kwasu cytrynowego, znanym również jako cykl Krebsa, który zachodzi w macierzy. Tak więc cykl Krebsa zachodzi w macierzy, a następnie powiedziałem o łańcuchu transportu elektronów, który jest naprawdę odpowiedzialny za produkcję większości ATP, co dzieje się za pośrednictwem białek, które znajdują się w błonie wewnętrznej lub w cristae. Teraz właśnie skończyliśmy. Prawdopodobnie jedna z najbardziej fascynujących części mitochondriów, powiedzieliśmy, że uważamy, iż są one potomkami tych starożytnych niezależnych form życia i aby być starożytną niezależną formą życia, musiałyby mieć jakąś informację, jakiś sposób, aby faktycznie przekazać swoją informację genetyczną i okazuje się, że mitochondria faktycznie mają swoją własną informację genetyczną. Mają mitochondrialne DNA i często nie mają nawet jednej kopii, mają wiele kopii i są one w pętlach bardzo podobne do bakteryjnego DNA. W rzeczywistości mają one wiele wspólnego z bakteryjnym DNA i dlatego uważamy, że przodkiem mitochondriów, które żyją niezależnie, była prawdopodobnie jakaś forma bakterii lub w jakiś sposób z nią spokrewniona. Więc to jest, to tam, to jest pętla mitochondrialnego DNA. Więc całe DNA, które jest w tobie, większość z niego, tak, jest w twoim jądrowym DNA, ale nadal masz trochę DNA w swoich mitochondriach i co ciekawe, twoje mitochondrialne DNA, twoje mitochondria, są dziedziczone, zasadniczo, od strony matki, ponieważ kiedy jajo jest zapłodnione, ludzkie jajo ma tony mitochondriów w nim i oczywiście nie rysuję wszystkich rzeczy w ludzkim jaju. Ma ono oczywiście jądro i to wszystko. Plemnik ma w sobie trochę mitochondriów, można sobie wyobrazić, że musi być w stanie wygrać tę bardzo konkurencyjną walkę, aby dostać się do zapłodnienia jaja, ale obecna teoria mówi, że wszystko lub większość z tego zostaje strawione lub rozpuszczone, gdy już faktycznie dostanie się do jaja. A w każdym razie samo jajo ma o wiele więcej mitochondriów, więc DNA w waszych mitochondriach pochodzi od waszej matki lub jest zasadniczo ze strony matki i to jest właściwie używane, mitochondrialne DNA, kiedy ludzie mówią o rodzaju starożytnej Ewy lub śledzeniu z powrotem do posiadania rodzaju jednej wspólnej matki, ludzie patrzą na mitochondrialne DNA, więc to jest właściwie całkiem, całkiem fascynujące. Teraz powiedziałem trochę wcześniej, i wiesz, oczywiście, ma swoje własne DNA, a następnie, ponieważ ma swoje własne DNA jest w stanie syntetyzować niektóre z własnych RNA, własne rybosomy, więc ma również rybosomy tutaj. Ale nie syntetyzuje wszystkich białek, które znajdują się w mitochondriach. Wiele z nich jest nadal syntetyzowanych lub kodowanych przez jądrowe DNA i tak naprawdę są one syntetyzowane poza mitochondriami, a następnie trafiają do mitochondriów, ale mitochondria to fascynujące, fascynujące rzeczy. To te małe stworzenia żyjące w symbiozie w naszych komórkach i są w stanie się replikować i nie wiem, to wszystko jest dla mnie niepojęte. Ale tak czy inaczej. Powiedziałem, że to jest model podręcznikowy, bo okazuje się, że kiedy spojrzy się na mikrograf, zdjęcie mitochondriów, to wydaje się, że popierają one ten podręcznikowy model tych fałd, tych cristae po prostu jakby składanych do środka, ale kiedy byliśmy w stanie mieć bardziej wyrafinowane wizualizacje, to faktycznie okazuje się, że to nie są tylko te proste fałdy, że błona wewnętrzna w zasadzie zahacza o matrycę i okazuje się, że ma te małe tunele, które łączą przestrzeń wewnątrz cristae z przestrzenią międzybłonową. Lubię o tym myśleć, bo uświadamia nam to, że zaglądamy do podręczników i bierzemy te rzeczy, jak mitochondria, za pewnik, jak: „O tak, oczywiście. „To tam są fabryki ATP”, ale to wciąż obszar badań wizualizacyjnych, aby w pełni zrozumieć jak one działają, a nawet jak są zbudowane, że ten model Baffle Model, gdzie widzisz te cristae rodzaj po prostu wchodząc i wychodząc z różnych stron. To właściwie nie jest już akceptowany model dla rzeczywistej wizualizacji, struktury mitochondriów. Coś bardziej podobnego do tego, coś więcej, gdzie masz ten model połączenia cristae, gdzie masz, jeśli miałbym narysować przekrój, gdzie to jest, narysowałem zewnętrzną błonę i wewnętrzną błonę, będę po prostu rysować ma te małe tunele do rzeczywistej przestrzeni wewnątrz cristae. To jest właściwie teraz bardziej akceptowana wizualizacja, więc chcę, żebyście docenili, że kiedy w biologii czytacie coś w podręczniku, mówicie: „Oh, ludzie rozgryźli wszystkie te rzeczy”, ale ludzie wciąż myślą: „Cóż, jak ta struktura działa? „Jaka jest rzeczywista struktura?”, a następnie „Jak to faktycznie pozwala tej organelli, „tej fascynującej organelli zrobić wszystkie rzeczy, „które musi zrobić?”

.