Ti thể

Định nghĩa

Mỗi tế bào cơ thể đều có những đơn vị chức năng nhất định nên được gọi là các bào quan của tế bào. Chúng là các cơ quan nhỏ của tế bào và cũng giống như các cơ quan lớn, có các khu vực chịu trách nhiệm được phân công. Các bào quan của tế bào bao gồm ti thể và ribôxôm.

Chức năng của các bào quan trong tế bào là khác nhau; một số sản xuất vật liệu xây dựng, một số khác đảm bảo trật tự và dọn dẹp "rác".
Ti thể chịu trách nhiệm cung cấp năng lượng. Họ đã sử dụng thuật ngữ liên quan "nhà máy điện của tế bào" trong nhiều năm. Trong đó, tất cả các thành phần cần thiết để tạo ra năng lượng được tập hợp lại với nhau để tạo ra các nhà cung cấp năng lượng sinh học cho tất cả các quá trình được gọi là hô hấp tế bào.

Mỗi tế bào trong cơ thể có trung bình 1000-2000 ty thể riêng lẻ, vì vậy chúng chiếm khoảng một phần tư toàn bộ ô. Tế bào càng cần nhiều năng lượng cho công việc của mình, thì càng có nhiều ti thể.
Do đó, tế bào thần kinh và cảm giác, tế bào cơ và cơ tim là một trong những tế bào giàu ty thể hơn những tế bào khác, bởi vì các quá trình của chúng diễn ra gần như vĩnh viễn và cực kỳ tiêu tốn năng lượng.

Minh họa về ty thể

1. Ti thể
2. Nhân tế bào -
   Nhân tế bào
3. Cơ cốt lõi -
   Hạt nhân
4. tế bào chất
5. Màng tế bào -
   Plasmallem
6. Kênh lỗ chân lông
7. DNA ty thể
8. Không gian liên màng
9. Robisons
10. ma trận
11. Hạt
12. Màng trong
13. Cristae
14. Màng ngoài

Bạn có thể tìm thấy tổng quan về tất cả các hình ảnh Dr-Gumpert tại: minh họa y tế

Cấu trúc của một ty thể

Cấu trúc của ti thể khá phức tạp so với các bào quan khác của tế bào. Chúng có kích thước khoảng 0,5 µm, nhưng cũng có thể lớn hơn.

Ti thể có hai lớp vỏ, cái gọi là màng ngoài và màng trong. Màng có kích thước khoảng 5-7nm.

Đọc thêm về chủ đề này tại: Màng tế bào

Các màng này khác nhau. Bên ngoài có hình bầu dục giống như một viên nang và với nhiều lỗ rỗng, nó có thể thấm các chất. Mặt khác, bên trong tạo thành một rào cản, nhưng có thể cho các chất vào và ra một cách có chọn lọc qua nhiều kênh đặc biệt.
Một tính năng đặc biệt khác của màng trong so với màng ngoài là sự gấp khúc của nó, đảm bảo màng trong nhô ra bên trong ty thể với vô số vết lõm hẹp. Do đó, bề mặt của màng bên trong lớn hơn đáng kể so với bề mặt bên ngoài.
Cấu trúc này tạo ra các không gian khác nhau trong ty thể, rất quan trọng đối với các bước tạo năng lượng khác nhau, bao gồm màng ngoài, không gian giữa các màng bao gồm các vết lõm (được gọi là Christae), màng trong và không gian bên trong màng trong. (cái gọi là. Ma trận, nó chỉ được bao bọc bởi màng trong).

Các loại ti thể khác nhau

Ba loại ty thể khác nhau được biết đến: loại hình túi, loại hình sợi nhỏ và loại hình ống. Sự phân chia được thực hiện trên cơ sở xâm nhập của màng trong trong nội thất ty thể. Tùy thuộc vào cách các vết lõm này trông như thế nào, bạn có thể xác định loại. Những nếp gấp này giúp mở rộng bề mặt (nhiều không gian hơn cho chuỗi hô hấp).

Loại cristae có các vết lõm hình dải mỏng. Loại hình ống có các lỗ ghép hình ống và loại hình vuông có các lỗ ghép hình ống có các chỗ phình ra nhỏ.

Loại Critae là phổ biến nhất. Loại hình ống chủ yếu ở các tế bào sản xuất steroid. Loại sacculus chỉ có ở zona fasciculata của vỏ thượng thận.

Loại thứ tư thỉnh thoảng được đề cập: loại lăng kính. Sự xâm nhập của loại này xuất hiện hình tam giác và nó chỉ xảy ra trong các tế bào đặc biệt (tế bào hình sao) của gan.

DNA ty thể

Ngoài nhân tế bào là vị trí lưu trữ chính, ti thể chứa DNA của chính chúng. Điều này làm cho chúng trở nên độc đáo so với các bào quan khác của tế bào. Một điểm đặc biệt khác là DNA này ở dạng cái gọi là plasmid chứ không phải ở nhân tế bào, ở dạng nhiễm sắc thể.
Hiện tượng này có thể được giải thích bằng cái gọi là lý thuyết nội cộng sinh, nói rằng các ti thể là tế bào sống của chính chúng trong thời kỳ nguyên thủy. Tại một thời điểm nào đó, các ti thể nguyên thủy này bị các sinh vật đơn bào lớn hơn nuốt chửng và từ đó chúng thực hiện công việc của chúng phục vụ sinh vật khác. Sự hợp tác này hoạt động hiệu quả đến nỗi ty thể mất đi các đặc tính đặc trưng cho chúng như một dạng sống độc lập và đã tự tích hợp vào đời sống tế bào.
Một lập luận khác ủng hộ lý thuyết này là ti thể phân chia và phát triển độc lập mà không cần thông tin từ nhân tế bào.
Với DNA của chúng, ty thể là một ngoại lệ đối với phần còn lại của cơ thể, bởi vì DNA của ty thể được thừa hưởng nghiêm ngặt từ mẹ. Có thể nói, chúng được giao cùng với tế bào trứng của mẹ và phân chia trong quá trình phát triển phôi cho đến khi mỗi tế bào trong cơ thể có đủ ti thể. DNA của họ giống hệt nhau, có nghĩa là các dòng di truyền của mẹ có thể được truy ngược lại trong một thời gian dài.
Tất nhiên, cũng có những bệnh di truyền của DNA ty thể, được gọi là bệnh ti thể. Tuy nhiên, những điều này chỉ có thể được truyền từ mẹ sang con và nói chung là cực kỳ hiếm.

Sự di truyền của ti thể có đặc điểm gì đặc biệt?

Ti thể là một ngăn tế bào hoàn toàn ở phía mẹ (mẹ) được kế thừa. Tất cả những đứa con của một người mẹ đều có cùng một DNA ty thể (viết tắt là mtDNA). Thực tế này có thể được sử dụng trong nghiên cứu phả hệ, chẳng hạn bằng cách sử dụng DNA ty thể để xác định xem một gia đình có thuộc một dân tộc hay không.

Ngoài ra, ti thể với mtDNA của chúng không phải tuân theo bất kỳ cơ chế phân chia nghiêm ngặt nào, như trường hợp của DNA trong nhân tế bào của chúng ta. Trong khi điều này được nhân đôi và sau đó chính xác 50% được chuyển đến tế bào con được tạo ra, DNA của ty thể đôi khi được sao chép nhiều hơn và đôi khi ít được sao chép trong quá trình của chu kỳ tế bào và cũng được phân phối không đồng đều cho các ty thể mới xuất hiện của tế bào con. . Ti thể thường chứa từ hai đến mười bản sao của mtDNA trong ma trận của chúng.

Nguồn gốc hoàn toàn từ mẹ của ty thể có thể được giải thích bởi các tế bào mầm của chúng ta. Vì tinh trùng đực chỉ chuyển đầu, vốn chỉ chứa DNA từ nhân tế bào nên khi kết hợp với tế bào trứng, tế bào trứng của mẹ sẽ đóng góp tất cả các ti thể cho sự phát triển của phôi sau này. Đuôi của tinh trùng, ở đầu trước của ty thể, vẫn nằm bên ngoài trứng, vì nó chỉ phục vụ tinh trùng để di chuyển.

Chức năng của ti thể

Thuật ngữ "nhà máy điện của tế bào" mô tả một cách táo bạo chức năng của ti thể, cụ thể là sản xuất năng lượng.
Tất cả các nguồn năng lượng từ thực phẩm được chuyển hóa ở đây trong bước cuối cùng và chuyển đổi thành năng lượng có thể sử dụng được về mặt hóa học hoặc sinh học. Chìa khóa của điều này được gọi là ATP (adenosine tri-phosphate), một hợp chất hóa học dự trữ rất nhiều năng lượng và có thể giải phóng lại thông qua quá trình phân hủy.

ATP là nhà cung cấp năng lượng chung cho tất cả các quá trình trong tất cả các tế bào, nó cần hầu như luôn luôn và ở mọi nơi. Các bước trao đổi chất cuối cùng để sử dụng carbohydrate hoặc đường (cái gọi là hô hấp tế bào, xem bên dưới) và chất béo (cái gọi là quá trình oxy hóa beta) diễn ra trong chất nền, có nghĩa là không gian bên trong ty thể.
Protein cuối cùng cũng được sử dụng ở đây, nhưng chúng đã được chuyển hóa thành đường từ trước trong gan và do đó cũng tham gia vào quá trình hô hấp của tế bào. Do đó, ty thể là giao diện để chuyển đổi thức ăn thành một lượng lớn năng lượng sinh học có thể sử dụng được.

Có rất nhiều ti thể trên mỗi tế bào, đại khái bạn có thể nói rằng một tế bào cần nhiều năng lượng, chẳng hạn như tế bào cơ và tế bào thần kinh, cũng có nhiều ti thể hơn một tế bào có mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn.

Ti thể có thể bắt đầu quá trình chết tế bào theo chương trình (apoptosis) thông qua con đường tín hiệu nội tại (gian bào).

Một nhiệm vụ khác là lưu trữ canxi.

Hô hấp tế bào là gì?

Hô hấp tế bào là một quá trình cực kỳ phức tạp về mặt hóa học để chuyển đổi carbohydrate hoặc chất béo thành ATP, chất mang năng lượng phổ quát, với sự trợ giúp của oxy.
Nó được chia thành bốn đơn vị quá trình, lần lượt bao gồm một số lượng lớn các phản ứng hóa học riêng lẻ: đường phân, phản ứng PDH (pyruvate dehydrogenase), chu trình axit xitric và chuỗi hô hấp.
Đường phân là phần duy nhất của hô hấp tế bào diễn ra trong tế bào chất, phần còn lại diễn ra trong ti thể. Ngay cả một lượng nhỏ ATP cũng được tạo ra trong quá trình đường phân, do đó các tế bào không có ty thể hoặc không được cung cấp oxy có thể đáp ứng nhu cầu năng lượng của chúng. Tuy nhiên, kiểu tạo năng lượng này kém hiệu quả hơn nhiều so với đường được sử dụng. Hai ATP có thể được lấy từ một phân tử đường mà không có ti thể; với sự trợ giúp của ti thể, tổng cộng có 32 ATP.
Cấu trúc của ti thể rất quan trọng đối với các bước tiếp theo của quá trình hô hấp tế bào. Phản ứng PDH và chu trình axit xitric diễn ra trong chất nền của ty thể. Sản phẩm trung gian của quá trình đường phân được vận chuyển tích cực vào bên trong ty thể thông qua các chất vận chuyển trong hai màng, nơi nó có thể được xử lý thêm.
Bước cuối cùng trong quá trình hô hấp tế bào, chuỗi hô hấp, sau đó diễn ra ở màng trong và sử dụng sự ngăn cách chặt chẽ của không gian giữa màng và chất nền. Đây là nơi phát huy tác dụng của oxy mà chúng ta hít vào, là yếu tố quan trọng cuối cùng để sản xuất năng lượng hoạt động.

Đọc thêm về điều này dưới Hô hấp tế bào ở người

Làm thế nào để ty thể có thể được củng cố chức năng của chúng?

Căng thẳng về thể chất và cảm xúc có thể làm giảm hiệu suất của ty thể và cơ thể của chúng ta.
Bạn có thể cố gắng tăng cường ty thể của mình bằng các phương tiện đơn giản. Từ quan điểm y học, điều này vẫn còn gây tranh cãi, nhưng hiện nay đã có một số nghiên cứu cho rằng một số phương pháp có tác dụng tích cực.
Một chế độ ăn uống cân bằng cũng rất quan trọng đối với ty thể. Cân bằng điện giải cân bằng có liên quan đặc biệt. Chúng bao gồm trên tất cả là natri và kali, đủ vitamin B12 và các vitamin B khác, axit béo omega3, sắt và cái gọi là coenzyme Q10, tạo thành một phần của chuỗi hô hấp ở màng trong.
Tập thể dục và thể thao đầy đủ kích thích sự phân chia và do đó sự nhân lên của các ti thể, vì chúng bây giờ phải tạo ra nhiều năng lượng hơn. Điều này cũng dễ nhận thấy trong cuộc sống hàng ngày.
Một số nghiên cứu cho thấy việc tiếp xúc với lạnh, ví dụ như tắm nước lạnh, cũng thúc đẩy sự phân chia của ty thể.
Các chế độ ăn kiêng như chế độ ăn ketogenic (tránh carbohydrate) hoặc nhịn ăn gián đoạn còn nhiều tranh cãi. Bạn nên luôn hỏi ý kiến ​​bác sĩ đáng tin cậy của bạn trước khi các biện pháp như vậy. Đặc biệt trong trường hợp bệnh nặng, chẳng hạn như ung thư, người ta nên thận trọng với các thí nghiệm như vậy. Tuy nhiên, các biện pháp chung như tập thể dục và chế độ ăn uống cân bằng không bao giờ gây hại và đã được chứng minh là có tác dụng tăng cường các ty thể trong cơ thể chúng ta.

Có thể nhân lên ti thể không?

Về nguyên tắc, sinh vật có thể điều chỉnh quá trình sản xuất ti thể lên hoặc xuống. Yếu tố quyết định cho điều này là nguồn cung cấp năng lượng hiện tại của cơ quan mà trong đó các ty thể được nhân lên.
Sự thiếu hụt năng lượng trong các hệ thống cơ quan này cuối cùng dẫn đến sự phát triển của cái gọi là các yếu tố tăng trưởng thông qua một chuỗi các protein khác nhau chịu trách nhiệm cho việc thiếu năng lượng. Tốt nhất được biết đến là PGC –1 – α. Điều này đảm bảo rằng các tế bào của cơ quan được kích thích để hình thành nhiều ti thể hơn để chống lại sự thiếu năng lượng, vì nhiều ti thể hơn cũng có thể cung cấp nhiều năng lượng hơn.

Trong thực tế, điều này có thể đạt được, ví dụ, bằng cách điều chỉnh chế độ ăn uống. Nếu cơ thể không có đủ carbohydrate hoặc đường để cung cấp năng lượng, cơ thể sẽ chuyển sang các nguồn năng lượng khác, chẳng hạn như B. chất béo và axit amin. Tuy nhiên, vì quá trình chế biến chúng phức tạp hơn đối với cơ thể và năng lượng không thể được cung cấp nhanh chóng, nên cơ thể phản ứng bằng cách tăng sản xuất ti thể.

Tóm lại, chúng ta có thể nói rằng một chế độ ăn ít carbohydrate hoặc một thời gian nhịn ăn kết hợp với rèn luyện sức mạnh sẽ kích thích mạnh mẽ sự hình thành các ty thể mới trong cơ.

Bệnh ti thể

Các bệnh về ty thể hầu hết là do những khiếm khuyết trong chuỗi hô hấp của ty thể. Nếu các mô của chúng ta được cung cấp đầy đủ oxy, chuỗi hô hấp này có nhiệm vụ đảm bảo rằng các tế bào ở đây có đủ năng lượng để thực hiện các chức năng của chúng và để duy trì sự sống.
Tương ứng, các khiếm khuyết trong chuỗi hô hấp này cuối cùng dẫn đến cái chết của các tế bào này. Sự chết của tế bào này đặc biệt rõ rệt ở các cơ quan hoặc mô phụ thuộc vào nguồn cung cấp năng lượng liên tục. Điều này bao gồm cơ xương và cơ tim cũng như hệ thống thần kinh trung ương của chúng ta, mà còn cả thận và gan.

Những người bị ảnh hưởng thường phàn nàn về đau cơ dữ dội sau khi tập thể dục, giảm khả năng trí tuệ hoặc có thể bị động kinh. Rối loạn chức năng thận cũng có thể xảy ra.

Khó khăn đối với bác sĩ là giải thích chính xác các triệu chứng này. Vì không phải tất cả các ty thể trong cơ thể, và đôi khi không phải tất cả các ty thể trong tế bào đều bị suy giảm chức năng của ty thể nên các đặc điểm có thể khác nhau rất nhiều ở mỗi người. Tuy nhiên, trong y học, có những tổ hợp bệnh tật được thiết lập trong đó một số cơ quan luôn bị ảnh hưởng bởi sự cố.

• Tại Hội chứng Leigh Ví dụ, tế bào chết ở khu vực thân não và tổn thương các dây thần kinh ngoại vi xảy ra. Trong quá trình xa hơn, các cơ quan như tim, gan và thận cũng trở nên nhạy cảm và cuối cùng ngừng hoạt động.
• Trong phức hợp triệu chứng của bệnh cơ, bệnh não, nhiễm toan lactic, các cơn giống như đột quỵ, một thời gian ngắn Hội chứng MELAS, người có liên quan bị khiếm khuyết tế bào ở cơ xương và hệ thần kinh trung ương.

Những bệnh này thường được chẩn đoán với sự trợ giúp của một mẫu mô nhỏ từ cơ. Mẫu mô này được kiểm tra bằng kính hiển vi để tìm các bất thường. Nếu cái gọi là “sợi đỏ rách rưới” (một đám của ty thể) có mặt, thì đây là một dấu hiệu rất lớn cho thấy sự hiện diện của bệnh ty thể.
Ngoài ra, các thành phần của chuỗi hô hấp thường được kiểm tra chức năng của chúng và DNA ty thể được kiểm tra các đột biến bằng cách sử dụng giải trình tự.

Hiện vẫn chưa thể điều trị hoặc thậm chí là chữa khỏi các bệnh về ty lạp thể (2017).