ما هي وظيفة الميتوكوندريا في الخلية ؟.. ” الحيوانية ” و ” النباتية “

ما هي الميتوكوندريا

إن الخلية هي المكون الأساسي لجميع الكائنات الحية، وتوجد نوعان من الخلايا هما الخلايا بدائية النواة، والخلايا حقيقية النواة، وتحتوي الخلايا حقيقية النواة على عضيات داخلها تقوم بأداء وظائف الخلية المختلفة.

تعرف الميتوكوندريا ، المعروفة باسم “قوة الخلية” أو منتج طاقة الخلية ،وهي عبارة عن عضية ذات غشاء مزدوج توجد في معظم الكائنات حقيقية النواة، توجد وتعمل بشكل أساسي كـ “الجهاز الهضمي للخلية”.

حيث أنها تلعب دورًا رئيسيًا في تكسير العناصر الغذائية وتوليد جزيئات غنية بالطاقة للخلية، حيث تحدث العديد من التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تعرف باسم التنفس الخلوي داخل الميتوكوندريا، والتنفس الخلوي هو الطريقة التي تستمد بها الخلايا الطاقة من الغذاء

ومصطلح “ميتوكوندريا” مشتق من الكلمات اليونانية “ميتوس” و “كوندريون” والتي تعني “خيط” و “يشه الحبيبات ” ، على التوالي، وقد  تم وصفه لأول مرة من قبل عالم الأمراض الألماني ريتشارد ألتمان في عام 1890.[1]

تركيب الميتوكوندريا

الميتوكوندريا لها شكل مستطيل أو بيضاوي مميز ويحدها غشاء مزدوج،وتتكون كل طبقة منه من طبقة ثنائية فسفوليبيد مع بروتينات مدمجة، ويكون الغشاء الخارجي أملسًا بينما يحتوي الغشاء الداخلي على العديد من الطيات أو الهياكل تعرف باسم عرف المتقدرة”  crista”  .

وهذه الطيات تعزز إنتاجية عملية التنفس الخلوي من خلال زيادة السطح المتاح لإتمام تفاعلات التنفس الخلوي.

كما يوجد داخل الغشاء الداخلي للميتوكوندريا سلسلة من المجمعات البروتينية والجزيئات الحاملة للإلكترون ، والتي تشكل سلسلة نقل الإلكترون (ETC).

وتمثل سلسلة نقل الإلكترون المرحلة الثالثة من التنفس الخلوي الهوائي والمرحلة التي يتم فيها تكوين الغالبية العظمى من جزيئات ATP “الأدينوسين ثلاثي الفوسفات ‏ نكليوتيد”

وهذه الجزيئات هي المصدر الرئيسي للطاقة في الجسم وتستخدمه الخلايا لأداء وظائف مهم ، مثل تقلص العضلات وانقسام الخلايا.

أين توجد الميتوكوندريا

إن الميتوكوندريا

موجودة في جميع الخلايا النباتية والحيوانية

باستثناء خلايا قليلة مثل خلايا الدم الحمراء الناضجة  في جسم الإنسان ،وقد توجد ميتوكوندريا متعددة في خلايا واحدة تبعًا لوظيفة الخلية، وتوجد الميتوكوندريا داخل سيتوبلازم الخلية مع العضيات الأخرى داخل الخلية، والسيتوبلازم هو مصطلح يشير إلى جميع المواد الموجودة داخل الخلية وتكون محاطة بالغشاء الخلوي.

وهذا يعني أن الميتوكوندريا جزء من سيتوبلازم الخلية.

ويختلف عدد الميتوكوندريا داخل الخلية حسب نوع الخلية ووظيفتها، كما ذكرنا ، لا تحتوي خلايا الدم الحمراء على الميتوكوندريا على الإطلاق، حيث يترك غياب الميتوكوندريا والعضيات الأخرى في خلايا الدم الحمراء مجالًا لملايين جزيئات الهيموجلوبين اللازمة لنقل الأكسجين في جميع أنحاء الجسم.

ومن ناحية أخرى قد تحتوي خلايا العضلات على آلاف الميتوكوندريا اللازمة لتوفير الطاقة اللازمة لنشاط العضلات، أيضًا فإن الميتوكوندريا تكون وفيرة في الخلايا الدهنية وخلايا الكبد.

وظيفة الميتوكوندريا

كما ذكرنا فإن

الميتوكوندريا هي المسئولة عن إنتاج الطاقة

ولفهم دور الميتوكوندريا يجب فهم عملية التنفس الخلوي داخل الخلية، والتي تهدف في النهاية لإنتاج مخازن الطاقة ATP،وهي عملية معقدة لكنها باختصار  تشمل العمليات الثلاث لإنتاج ATP: تحلل السكر  ودورة حمض الكربوكسيل ” دورة كربس” والفسفرة المؤكسدة.

كيف تنتج الميتوكوندريا الطاقة

التنفس الخلوي يتم في ثلاثة مراحل، وهي:

• 
  جليكوليزس GLYCOLYSIS
  

جليكوليزس هي المرحلة الأولى وتسمى بالتحلل السكري والهدف منهم هو هدم الجلوكوز إلى جزئين متساويين، وتستهلك تلك العملية ATP وفي النهاية ينقسم كل جزيء من الجزيئين إلى 2 بايوفيت، وتحدث تلك العملية خارج الميتوكوندريا في السيتوبلازم.

• 
  دورة كربس
  

تحدث دورة كربس في حشوة الميتوكوندريا، وفيها يحتاج PYRUVATE لبعض التعديلات فيفقد الكربون ويتحول إلى ثنائي أكسيد الكربون وينتج ما يسمى إستيل كوانزيم A، وعندما يدخل هذا المركب لدورة كربس يندمج  حمض الأكسالواسيتيك، وينتج حمض الستريك، وتتم عدة تعديلات داخل الدورة وفي النهاية ينتج حمض الأكسالواسيتيك مرة أخرى وتعاد الدورة والتي تكون من نواتجها كمية قليلة من الطاقة ATP، ووناقلات الإلكترونات FADH2 و NADH، وهذه الناقلات هي الهدف الأساسي من تلك المرحلة.

• 
  سلسلة النقل الإلكتروني
  

الهدف من تلك المرحلة هو إنتاج ATP، وهي تحدث في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا، حيث توجد مجموعات الإنزيمات، منها إنزيم تخليق ATP ويسمى ATP SYNTHASE.

عند خروج NADH من دورة كربس يمر بالإنزيم الأول كومبليكس 1 فيقفد إلكترون وذرة هيدروجين،  فينتقل الإلكتروني عبر السلسلة يدخل لحشوة الميتوكوندريا، أما الهيدروجين فينتقل إلى الفراغ الموجود بين الغشائين

أما FADH2 فيبدأ السلسلة من إنزيم كومبليكس 2، وتستمر السلسلة حتى تتراكم ذرات الهيدروجين بين الغشائين فيصبح تركيز الأيونات بين الغشائين أكبر من تركيزها داخل الحشوة، لذلك تنتقل ذرات الهيدروجين عبر ATP SYNTHASE لتنتقل إلى داخل الحشوة، وخلال تلك العملية يتم إنتاج ATP اللازم لخلايا الجسم.[2]

تكاثر الميتوكوندريا

الميتوكوندريا شبه مستقلة من حيث أنها تعتمد على الخلية للتكاثر والنمو بشكل جزئي فقط وليس كل، فالميتوكوندريا لها الحمض النووي الخاص بها والريبوزومات ويمكنها صنع البروتينات الخاصة بها.

ولديها بعض السيطرة على تكاثرهم على غرار البكتيريا ،حيث تمتلك الميتوكوندريا دنا دائريًا وتتكاثر بعملية تكاثر تسمى الانشطار الثنائي.

وقبل الانفسام تندمج الميتوكوندريا معًا في عملية تسمى الاندماج، و هناك حاجة إلى الاندماج من أجل الحفاظ على الاستقرار ، فبدونه ستصبح الميتوكوندريا أصغر كلما انقسمت.

وهذه الميتوكوندريا الأصغر لن تكون قادرة على إنتاج كميات كافية من الطاقة اللازمة لعمل وظيفة الخلية المناسبة.[3]

الفرق بين الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء

إن كلا من البلاستيدات والميتوكوندريا نوعان من العضيات الموجودة في الخلية، لكن


البلاستيدات الخضراء


عبارة عن عضية مرتبطة بالغشاء وتوجد فقط في الطحالب والخلايا النباتية، أما الميتوكوندريا فتوجد في الفطريات والنباتات والحيوانات ومعظم  الخلايا حقيقية النواة.

لكن الفرق الرئيسي بين


البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا


هو وظائفها، فالبلاستيدات الخضراء مسؤولة عن إنتاج السكريات بمساعدة ضوء الشمس في عملية تسمى التمثيل الضوئي، بينما الميتوكوندريا هي مراكز القوة في الخلية التي تكسر السكر من أجل التقاط الطاقة في عملية تسمى التنفس الخلوي.[4]