A tudósok a mitokondriumokat a Tesla akkumulátorokhoz hasonlítják
Új kutatások feltárják, hogy a mitokondrium, az apró erőművek, amelyek a cellákban élnek és energiát adnak nekik, jobban működnek, mint egy Tesla akkumulátor, mint egy olyan elem, amelyet zseblámpába tesz.
A vörösvérsejteken kívül az emberi test összes sejtje tartalmaz egy vagy több mitokondriumot, és néhány ezer. Ezek a belső sejtstruktúrák vagy organellák oxigént használnak kémiai energiaegységek előállítására a sejt számára.
A mitokondriumok abban a tekintetben szokatlanok, hogy két hártyájuk van: kívül egy sima, belül pedig egy ráncos, hajtogatott.
A tudósok a mitokondrium belső membránjának redőit cristaának nevezik. Egészen a közelmúltig úgy gondolták, hogy a hajtogatás célja az energiatermelés felületének növelése.
A közelmúlt szerzői azonban EMBO Journal tanulmánycikk eloszlatja ezt az elképzelést.
Ehelyett azt javasolják, hogy a kristályok inkább olyan független akkumulátorokra hasonlítsanak, mint egy tömbben, hasonlóan az elektromos autókat működtető Tesla akkumulátorokhoz.
Autonóm akkumulátorok tömbje
A kutatók erre a következtetésre jutottak, miután nagyfelbontású mikroszkópia segítségével vizualizálták a mitokondrium belsejében az energiatermelést.
"Amit a képek elmondtak, az volt, hogy ezek a kriszták mindegyike elektromosan független, autonóm akkumulátorként működik" - mondja Dr. Orian S. Shirihai, az idősebb tanulmány szerzője, a David Geffen Orvostudományi Egyetem endokrinológiai és farmakológiai professzora. a kaliforniai egyetem, Los Angeles.
"Az egyik crista" - teszi hozzá - megsérülhet és leállhat, míg a többiek megőrzik membránpotenciáljukat. "
Hosszú ideig a tudósok úgy vélték, hogy minden mitokondrium egyetlen bioenergetikai egységet tartalmaz. A szerzők tipikus korábbi kísérletekre hivatkoznak, amelyek eredményei arra késztették a kutatókat, hogy „a teljes organella egyetlen elektrokémiai egységként működik”.
Valójában ez megerősítette azt, amit Dr. Shirihai látott a hagyományos mikroszkóppal. A cellák jól működő néhány nagyon hosszú mitokondriummal történő megfigyelése nem sugallta a sok kis elem elképzelését.
- Ezt még senki nem nézte meg korábban, mert annyira el voltunk zárva ebben a gondolkodásmódban; az a feltételezés volt, hogy egy mitokondrium egy elemet jelent "- magyarázza.
Példa nélküli nagyfelbontású képalkotás
Az elektromos járműveket tervező mérnökökkel folytatott beszélgetések azonban felhívták Dr. Shirihai figyelmét az előnyére, hogy egy nagy helyett sok kis elem található.
„[Ha] egy [elem] cellával történik valami - jegyzi meg -, a rendszer tovább tud működni, és több kicsi akkumulátor nagyon nagy áramot képes biztosítani, amikor arra szükség van.
Típustól függően a Tesla elektromos járművek legfeljebb 7000 kis akkumulátorcellával rendelkezhetnek. Ezek olyan rács formájában jelentkeznek, amely lehetővé teszi a jármű gyors töltését és hatékony hűtését. Egy ilyen elrendezés sok energiát szolgáltat a gyorsuláshoz is.
A mitokondrium belsejének közelebbi megismerése érdekében a csapat „új megközelítést dolgozott ki a [belső mitokondriális membrán] képalkotására az élő sejtekben nagy térbeli időbeli felbontással”. A tudósok még soha nem láttak ilyen nagy felbontást.
Az újonnan optimalizált nagyfelbontású mikroszkóppal a csapat vizualizálhatta a feszültségeloszlást és az energiatermelést a mitokondriumon belül.
A fehérjefürtök elektromos szigetelőként működnek
A kutatók látták, hogy a cristaák közötti fehérjefürtök hogyan működtek elektromos szigetelőként. Ők már tudták, hogy a fehérjeklaszterek nélkül a mitokondriumok könnyebben lebomlanak. Valójában a csapat azt is látta, hogy a fehérjeklaszter hiányában szenvedő mitokondriumok jobban viselkednek, mint egy nagy akkumulátor cella.
A szerzők szerint ezek a tanulmányi eredmények nemcsak a mitokondriumok működésének megértését segítik, hanem azt is, hogy az organellák hogyan járulnak hozzá a betegségekhez, az öregedéshez és még az orvosi szövődményekhez is.
A szakértők számos orvosi szövődményt - például az ischaemia-reperfúziós sérülést - összekapcsoltak a cristae súlyos megzavarásával a mitokondriumokban.
Dr. Shirihai elmélkedik: "Az akkumulátor-szakértők, akikkel eredetileg beszéltem, nagyon izgatottan hallották, hogy igazuk van."
A tudósok úgy vélik, hogy a mitokondrium egy ősi együttműködésből alakult ki, amely akkor jött létre, amikor a sejtmaggal rendelkező sejtek elnyelték az oxigénfüggő egyszerű sejteket, amelyekből hiányzott a sejtmag. A védelemért cserébe az internalizált sejt vagy organella energiával látja el gazdáját.
"Kiderült, hogy a mitokondrium és a Teslas sok kis elemükkel konvergens evolúció esete."
Dr. Orian S. Shirihai
