– Låt oss dyka in i mitokondriernas värld, som förmodligen är min favoritorganell. Så låt oss bara ha en liten genomgång av vad mitokondrier är och sedan kan vi fördjupa oss lite djupare i deras struktur. Låt oss tänka på en cell och inte vilken cell som helst, utan en eukaryotisk cell. Det är alltså cellmembranet och när folk säger en eukaryot eller en eukaryotisk cell säger de oftast: ”Åh, den måste ha sitt kärn-DNA i en membranbunden kärna”, och det är sant, så låt oss rita upp vår membranbundna kärna. Det är vårt kärnmembran. Du har ditt DNA här inne, så låt oss rita lite DNA. Men när vi talar om eukaryota celler talar vi inte bara om en membranbunden kärna, vi talar också om andra membranbundna organeller och på en nära andraplats för en membranbunden struktur som är mycket viktig för cellen är mitokondrierna. Låt oss rita upp några mitokondrier här borta. Jag ska tala lite mer om vad de här små snirkliga linjerna som jag ritar inuti mitokondrierna är och det här är faktiskt lite mer av en läroboksvisualisering, eftersom vi om några minuter eller sekunder kommer att lära oss att vi nu har mer sofistikerade visualiseringar av vad som faktiskt pågår inuti en mitokondrie, men vi har faktiskt inte svarat på alla våra frågor, men det kanske du redan har lärt dig det, så låt mig klargöra att det här är mitokondrier. Det är plural. Om vi bara talar om en av dem talar vi om en mitokondrion. Det är singularis av mitokondrier. Men du kanske redan har lärt dig, någon gång i ditt förflutna eller i en annan video från Khan Academy, att dessa ses som cellernas ATP-fabriker. Så låt mig säga det på det här sättet. Så ATP-fabriker. A-T-P-fabriker och om du har tittat på videorna om ATP eller cellulär andning eller andra videor har jag upprepade gånger talat om hur ATP verkligen är valutan för energi i cellen och att när det är i ATP-form har du adenosintrifosfat. Om du tar bort en av fosfatgrupperna, om du tar bort ett av P:na, frigörs energi och det är det som kroppen använder för att göra alla möjliga saker, från rörelse till tänkande och alla möjliga saker som faktiskt pågår i kroppen, så du kan föreställa dig att mitokondrier är mycket viktiga för energi, för när cellen måste göra saker. Det är därför man hittar fler mitokondrier i saker som muskelceller, saker som måste använda mycket energi. Innan jag går in på mitokondriernas struktur vill jag tala lite om dess fascinerande förflutna, eftersom vi anser att cellerna är livets mest grundläggande enhet och det är sant, det kommer direkt från cellteorin, men det visar sig att den vanligaste teorin om hur mitokondrierna kom in i våra celler är att föregångarna, förfäderna till våra mitokondrier, en gång i tiden var fria, oberoende organismer, mikroorganismer. De härstammar alltså från bakterieliknande mikroorganismer som kan ha levt på egen hand och som kanske var riktigt bra på att bearbeta energi eller kanske till och med var bra på andra saker, men någon gång i det evolutionära förflutna, blev de intagna av våra cellers förfäder och i stället för att bara bli uppslukade och slitas sönder och slitas upp och ätas, blev det som: ”Vänta lite, om de här sakerna stannar kvar”, ”är det troligare att de cellerna överlever” eftersom de kan hjälpa till med att bearbeta glukos ”eller hjälpa till att generera mer energi ur saker och ting”.” Så de celler som kunde leva i symbios har gett mitokondrierna en plats att bo på, eller för-mitokondrierna, de föregångna mitokondrierna, de överlevde, och genom det naturliga urvalet är det detta som vi nu associerar, vi associerar nu eukaryota celler som har mitokondrier, Jag tycker att hela idén om att en organism befinner sig inuti en annan organism i symbios till och med på cellnivå är ganska häpnadsväckande, men hur som helst ska jag sluta prata om det och nu ska vi bara prata om nuet, låt oss prata om hur mitokondrierna faktiskt är uppbyggda. Jag ska först rita en förenklad ritning av en mitokondrie och jag ska rita ett tvärsnitt. Jag ska alltså rita ett tvärsnitt. Så om vi skulle skära den på mitten. Det jag har ritat här borta skulle vara dess yttre membran. Det här är det yttre membranet här borta och vi märker det. Yttre membran. Och alla dessa membran som jag kommer att rita kommer alla att vara fosfolipidbilager. Så om jag skulle zooma in här, så låt mig, om jag skulle zooma in, skulle vi se ett dubbelskikt av fosfolipider. Så du har dina hydrofila huvuden som vetter utåt, hydrofila huvuden som vetter utåt och dina hydrofoba svansar som vetter inåt. Så. Du ser något liknande, så de är alla tvåskikt av fosfolipider. Men de är inte bara fosfolipider. Alla dessa membran har alla slags proteiner inbäddade, jag menar att celler är otroligt komplexa strukturer, men även organeller som mitokondrier har en fascinerande, jag antar att man skulle kunna säga substruktur. De har alla möjliga intressanta proteiner och enzymer inbäddade i sina membran och kan hjälpa till att reglera vad som händer i och utanför dessa organeller. Ett av de proteiner som finns i mitokondriernas yttre membran kallas poriner, och poriner finns inte bara i mitokondrier, men de är ett slags tunnelproteiner, de är strukturerade så att de bildar ett slags hål i det yttre membranet. Jag ritar dem så gott jag kan. Det här är poriner och det intressanta med poriner är att de inte tillåter stora molekyler att passera passivt, men små molekyler som socker eller joner kan passera passivt genom porinerna. På grund av detta tenderar jonkoncentrationen, och jag borde faktiskt säga koncentrationen av små molekyler, att vara likartad på vardera sidan av detta membran, på vardera sidan av det yttre membranet. Men det är inte det enda membranet som är involverat i en mitokondrion. Vi har också ett inre membran. Jag kommer att göra det med gult. Vi har också ett inre membran och jag kommer att rita det med en läroboksmodell först och sedan kommer vi att prata lite om, eftersom vi tror att den här modellen inte är helt rätt, men i det här, så har vi det här inre membranet, inre membranet, och det här inre membranet har dessa veck i det för att öka deras yta och ytan är verkligen viktig för det inre membranet eftersom det är där processerna i elektrontransportkedjan sker över, i huvudsak, de här membranen. Så du vill ha denna extra yta så att du i huvudsak kan få mer av detta att hända. Och dessa veck har ett namn. Om du talar om en av dem, om du talar om en av dessa veck, talar du om en crista, men om du talar om mer än en av dem skulle du kalla det en cristae, cristae. Ibland har jag sett uttal av detta som cristae, cristae eller cristae, som är plural för crista. Detta är bara veck i det inre membranet och återigen är det inre membranet också ett fosfolipiddubbelskikt. Nu inuti de inre membranen, alltså mellan det yttre membranet och det inre membranet kan du föreställa dig vad detta kommer att kallas. Detta utrymme kallas intermembranutrymmet, ett inte alltför kreativt namn, intermembranutrymmet, och på grund av porinerna kommer koncentrationen av små molekyler i intermembranutrymmet och utanför mitokondrierna, ute i cytosolen, att vara likartad, men det inre membranet har inga poriner och därför kan man faktiskt ha olika koncentrationer på vardera sidan, och det är viktigt för elektrontransportkedjan. Elektrontransportkedjan kulminerar egentligen med väte, en vätejongradient som byggs upp mellan de två sidorna och sedan flödar de nerför denna gradient genom ett protein som kallas ATP-syntas och som hjälper oss att syntetisera ATP, men vi kommer att prata mer om det kanske i den här videon eller i en framtida video, men låt oss avsluta diskussionen om de olika delarna av en mitokondrie. Innanför det inre membranet har du det här området här borta som kallas matrisen. Det kallas, låt mig använda den här i en annan färg, detta är matrisen och det kallas matrisen eftersom det faktiskt har en mycket högre proteinkoncentration, det är faktiskt mer trögflytande än cytosolen som skulle vara utanför mitokondrierna. Så det här är matrisen. När vi talar om cellulär respiration har den många faser. Vi talar om glykolys. Glykolysen sker faktiskt i cytosolen. Så glykolysen kan ske i cytosolen. Glykolysen. Men de andra viktiga faserna i den cellulära andningen. Kom ihåg att vi talar om citronsyracykeln, även känd som Krebscykeln, som sker i matrisen. Så Krebscykeln sker i matrisen och sedan sa jag att elektrontransportkedjan, som egentligen är det som är ansvarig för att producera huvuddelen av ATP, sker genom proteiner som är placerade i det inre membranet eller i cristae precis här borta. Nu är vi klara. Förmodligen en av de mest fascinerande delarna av mitokondrier, vi sa att vi tror att de härstammar från dessa gamla oberoende livsformer och för att vara en gammal oberoende livsform måste de ha någon information, något sätt att faktiskt överföra sin genetiska information och det visar sig att mitokondrier faktiskt har sin egen genetiska information. De har mitokondrie-DNA och de har ofta inte bara en kopia av det, de har flera kopior av det och de är i slingor mycket lika bakterie-DNA. Faktum är att de har mycket gemensamt med bakteriellt DNA och det är därför vi tror att förfadern till mitokondrier som lever självständigt förmodligen var en form av bakterie eller besläktad med bakterier på något sätt. Så det här är, det här precis där borta, det är slingan av mitokondriellt DNA. Så allt DNA som finns inuti dig, huvuddelen av det, ja, det finns i ditt kärn-DNA, men du har fortfarande lite DNA i dina mitokondrier och vad som är intressant är att ditt mitokondrie-DNA, dina mitokondrier, ärvs, i huvudsak, från din mammas sida, för när ett ägg befruktas, har ett mänskligt ägg tonvis med mitokondrier i sig och jag ritar uppenbarligen inte alla saker i det mänskliga ägget. Det har naturligtvis en kärna och allt det där. Spermierna har en del mitokondrier i sig. Man kan tänka sig att de måste kunna vinna den mycket konkurrensutsatta kampen om att få befrukta ägget, men den nuvarande teorin är att allt eller det mesta av detta smälts eller löses upp när det väl kommer in i ägget. Hur som helst har ägget i sig självt betydligt fler mitokondrier, så DNA:t i dina mitokondrier kommer från din mamma eller i huvudsak från din mammas sida, och det används faktiskt, mitokondrie-DNA, när folk talar om en slags forntida Eva eller om att spåra tillbaka till att ha en gemensam mamma, tittar folk på mitokondrie-DNA:t, så det är faktiskt ganska, ganska fascinerande. Nu sa jag lite tidigare, och du vet, självklart har den sitt eget DNA och eftersom den har sitt eget DNA kan den syntetisera en del av sitt eget RNA, sina egna ribosomer, så den har också ribosomer här. Men den syntetiserar inte alla proteiner som finns i mitokondrierna. Många av dem syntetiseras fortfarande av eller kodas för av ditt kärn-DNA och syntetiseras faktiskt utanför mitokondrierna och tar sig sedan in i mitokondrierna, men mitokondrier är dessa fascinerande, fascinerande saker. De är dessa små varelser som lever i symbios i våra celler och de kan replikera sig själva och jag vet inte, jag tycker att allt detta är häpnadsväckande. Men hur som helst. Jag sa att detta var läroboksmodellen eftersom det visar sig att när man tittar på en mikrograf, en bild av mitokondrier, verkar det som om den här läroboksmodellen med dessa veck, dessa cristae, bara viks in, men när vi har kunnat ha mer sofistikerade visualiseringar visar det sig faktiskt att det inte bara är dessa enkla veck som det inre membranet i huvudsak hakar fast i matrisen, utan det visar sig att det har dessa små tunnlar som förbinder utrymmet innanför cristae med intermembranutrymmet. Jag tycker om att tänka på detta eftersom det får en att inse att vi tittar i läroböckerna och tar saker som mitokondrier för givna, som ”Javisst, självklart”. ”Det är där ATP-fabrikerna finns”, men det är fortfarande ett område för visualiseringsforskning för att fullt ut förstå exakt hur de fungerar och till och med hur de är strukturerade som denna Baffle-modell där du ser dessa cristae som bara kommer in och ut från de olika sidorna. Detta är faktiskt inte längre den accepterade modellen för själva visualiseringen, mitokondriernas struktur. Något mer som liknar detta, något mer där du har den här cristae junction-modellen där du har, om jag skulle rita ett tvärsnitt där detta är, jag ritade det yttre membranet och det inre membranet, kommer jag bara att rita har dessa små tunnlar till det faktiska utrymmet inne i cristae. Detta är faktiskt nu den mer accepterade visualiseringen, så jag vill att du ska förstå att när du läser något i en lärobok i biologi så säger du: ”Åh, folk har räknat ut allt det här”, men folk tänker fortfarande på: ”Hur fungerar den här strukturen? ”Vad är den faktiska strukturen?” och sedan: ”Hur låter den den här organellen, den här fascinerande organellen, göra alla de saker som den behöver göra?”