Mitochondria – najważniejsze funkcje i znaczenie dla organizmu

Mitochondria to ważne elementy wszystkich komórek (poza erytrocytami) ludzi i zwierząt. Mimo, że należą do najmniejszych organelli, ich prawidłowe działanie leży u podstaw naszych procesów życiowych.  Wielu biologów porównuje obecność mitochondriów w komórce do małego “państwa w państwie”, a to dlatego, że jako jedyne (poza jądrem komórkowym) posiadają fragmenty własnego DNA i cechują się pewną autonomią w działaniu. 

Mitochondria są kojarzone przede wszystkim jako organella odpowiedzialne za produkcję energii, którą komórki mogą wykorzystywać do pełnienia swoich funkcji. Dzisiaj wiemy, że zakres ich oddziaływania na komórki, a ostatecznie całe procesy biologicznie jest znacznie szerszy i często wykazuje się wysokim stopniem “specjalizacji”.

O znaczeniu roli jaką mitochondria odgrywają w naszym organizmie mogą świadczyć tzw. mitochondriopatie, czyli choroby związane z upośledzeniem ich pracy. Jakie więc funkcje pełnią mitochondria skoro ich prawidłowe działanie jest dla nas aż tak istotne?

Mitochondria to komórkowe “elektrownie”. 

To właśnie tutaj zachodzi większość reakcji biochemicznych wchodzących w skład oddychania komórkowego – czyli procesu leżącego u podstaw naszego funkcjonowania. Nie należy go jednak mylić ze słowem “oddychanie”, którego używamy potocznie do określenia wymiany gazowej zachodzącej w płucach!  Pęcherzyki płucne umożliwiają nam pobór tlenu, który transportowany jest do wszystkich komórek naszego ciała, gdzie stanowi niezbędne paliwo do produkcji energii. 

Proces oddychania komórkowego zachodzący w mitochondriach to cykl wielu skomplikowanych przemian, w których tlen i podstawowe składniki odżywcze przekształcane są w ATP – czyli związek stanowiący podstawowe “pożywienie” dla komórek. Rozkładając ATP, komórki pozyskują z niego energię do pełnienia swoich funkcji – np. produkcji hormonów, czy wykonania skurczu. 

Co ważne, poszczególne komórki mogą różnić się od siebie ilością mitochondriów. I tak, najwięcej z nich występuje w komórkach budujących narządy o najwyższym zapotrzebowaniu energetycznym – serce, mięśnie szkieletowe, mózg, wątrobę, nerki czy komórki jajowe. To właśnie z tych powodów, nieprawidłowości w funkcjonowaniu mitochondriów wiążą się nie tylko z ogólnym obniżeniem energii, ale również ze zmniejszeniem wydolności wymienionych narządów.  

Mitochondria biorą udział w regulacji życia komórki

Produkcja energii koniecznej do przeżycia i funkcjonowania komórek, to nie jedyne zadanie mitochondriów. Okazuje się, że organella te pełnią szereg podstawowych i “specjalistycznych” funkcji związanych z metabolizmem większości naszych komórek.

Mitochondria uczestniczą w regulacji całego “cyklu życiowego” komórki – od procesu wzrostu i rozwoju specjalizacji (by pełnić specyficznych funkcje w danych narządach) do apoptozy –  czyli programowanej śmierci komórek uszkodzonych i dysfunkcyjnych komórek. 

Dzięki przekazywaniu sygnałów między mitochondriami i pozostałymi elementami komórki możliwe jest również nadzorowanie jej podziału. Okazuje się, że przed zainicjowaniem podziału, komórka “sprawdza” na ile sprawny jest metabolizm mitochondriów i dopiero potem “podejmuje decyzję” o ewentualnym rozmnożeniu. Jeśli ta wymiana sygnałów wskaże na niski poziom energii w mitochondriach, dalsze podziały komórki zostają zahamowane. To tylko jeden z przykładów, w jak specjalistyczne mechanizmy wewnętrznego “porozumiewania” się organizmu zaangażowane są mitochondria. 

Mitochondria wspierają komórki w ich specjalistycznych funkcjach

Udział mitochondriów w fizjologii komórek ma znacznie szerszy zakres niż ich cykl życiowy o dość “uniwersalnym” charakterze. Orgenalla mogą wspierać komórki również w ich specyficznych funkcjach obejmujących konkretne narządy. I tak, są one zaangażowane między innymi w:

• produkcję hormonów sterydowych, składników niektórych enzymów czy neuroprzekaźników.
• procesy detoksykacji i wytwarzania ciepła.
• wsparcie układu odpornościowego, na wiele sposobów. Stosunkowo niedawno odkryto np. specjalne białko w błonie mitochondriów, dzięki któremu mogą one “informować” układ immunologiczny o pojawieniu się w ustroju wirusa.
• regulację rozwoju embrionalnego. Co ciekawe, praktycznie całe mitochondrialne DNA, w które wyposażony jest zarodek pochodzi z komórki jajowej, co oznacza, że dziedziczymy je wyłącznie po matce. 

To tylko skromna część ze wszystkich funkcji, które pełnią dla nas te organella do “zadań specjalnych”. W związku z tym, że większości z tych procesów nie widać gołym okiem, ciężko wyobrazić sobie, gdzie i w jaki sposób dzieje się to co, tak naprawdę utrzymuje nas przy życiu oraz jak to możliwe, że tak małe struktury wywierają tak duży wpływ na nasze zdrowie. Z pomocą przychodzi nam tzw. medycyna mitochondrialna, która patrzy na funkcjonowanie naszego organizmu przez pryzmat procesów zachodzących komórkach i wszelkie problemy zdrowotne stara się rozwiązywać właśnie na tym poziomie.

Mitochondria funkcje – literatura: 

McBride HM, Neuspiel M, Wasiak S. Mitochondria: more than just a powerhouse. Curr Biol. 2006 Jul 25;16(14):R551-60. PMID: 16860735.

Cameron A. Schmidt; Prescription drugs and mitochondrial metabolism. Biosci Rep 29 April 2022; 42 (4): BSR20211813. doi: https://doi.org/10.1042/BSR20211813

Dmitry B. Zorov, Boris F. Krasnikov, Alevtina E. Kuzminova, Mitochondria Revisited. Alternative Functions of Mitochondria. Biosci Rep 1 December 1997; 17 (6): 507–520.

Gąsior Ł, Daszkiewicz R, Ogórek M, Funkcja mitochondriów w utrzymaniu płodności żeńskiej, Postepy Hig Med Dosw (online), 2017; 71: 690-702.

Brągoszewski P, Ostrowski J, Medycyna mitochondrialna, Postępy Nauk Medycznych 2/2009, s. 138-148.

Walker MA, Volpi S, Sims KB, Powering the immune system: mitochondria in immune function and deficiency. J Immunol Res. 2014;2014:164309. doi: 10.1155/2014/164309.

Miller WL. Steroid hormone synthesis in mitochondria. Mol Cell Endocrinol. 2013 Oct 15;379(1-2):62-73. doi: 10.1016/j.mce.2013.04.014.

Dorota Baran

Udostępnij artykuł