متقدرة

صورة مجهرية إلكترونية لمتقدرة تظهر موجدتها والأغشية

المتقدرة وجمعها المتقدرات أو ميتوكوندريا Mitochondria عضيات هيولية (أي سيتوبلازمية) مسئولة عن التنفس الخلوي ، وهي غنية جداً بمحتواها من الإنزيمات المؤكسدة ، كما تحتوي على حمض دنا DNA. وتظهر الميتوكوندريا بالمجهر الضوئي على صورة حبيبات وأعمدة قصيرة أو خيوط ، يتراوح طولها بين 0.5-1.5 ميكرومتر. وقد يصل طول المتقدرة الخيطية الشكل إلى 10-12 ميكرومتر. وعند إعداد تحضيرات المجهر الضوئي ، تصبغ القطاعات بصبغ الفوكسين الحامضي أو صبغ الهيماتوكسيلين بالحديد. وقد قدر أن هناك حوالي 2500 متقدرة في الخلية الكبدية الواحدة ، وحوالي 500000 متقدرة في الأميبا.

المتقدرات أحد عضيات الخلايا الحية حقيقية النواة. تعتبر مركز الإستقلاب الأساسي في الخلية كما تعتبر مسؤولة عن عدة وظائف خلوية مهمة. تتم في المتقدرات عمليات انتاج المركب البيوكيماوي ATP ادنين ثلاثي الفوسفات خلال دورتي كريبس. غشاء المتقدرات ذو نفاذية محدودة. تبني المتقدرات نفسها وتنقسم بشكل مستقل عن الخلية. وقد اظهرت الابحاث ان الرياضة تسهم في زيادة حجم شبكة المتقدرات ومحتواها من الانزبمات وتدعى هذه العملية Mitochondrial biogenesis. يقوم البيولوجيون بدراسة المتقدرات بواسطة المجهر الالكتروني حيث من الصعب رؤيتها في المجهر الضوئي .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 بنية المتقدرة

بنية مبسطة للمتقدرة

وفي تحضيرات المجهر الإليكتروني ، تبدو المتقدرة على هيئة كيس يحده غشاءان ، يفصل بينهما ما يعرف بإسم "الحجرة الخارجية" ، ويحد الحجرة الداخلية الغشاء الداخلي ، وهي تحتوي على مادة تعرف بإسم "موجد الميتوكوندريا" Mitochondrial matrix. وتحتوي الميتوكوندريا على كمية كبيرة من الكالسيوم ، الذي يبدو على هيئة جسيمات داكنة. ويكون الغشاء الداخلي زوائد تمتد على الحجرة الداخلية ، تعرف بإسم "أعراف المتقدرة" Mitochondrial Cristae، وبإستخدام تقنيات خاصة تشاهد عليها تراكيب تشبه الدبابيس ، تعرف بإسم جزيئات F1 أو الجزيئات الأولية.

تتركب الميتوكوندريا بشكل أساسي من طبقتين من الدهون (lipid bilayer)و غشاء من البروتين: و تكون بشكل غشاء خارجي و غشاء داخلي. الغشاء الداخلي يقوم بتكوين ما يشبه الرفوف و الذي يتصل به انزيمات الأكسدة ، كما يحتوي التجويف الداخلي للغشاء الداخلي على العديد من الانزيمات الضرورية لاستخراج الطاقة من الاغذية. كما تحتوي المتقدرة على جزئ دنا DNA

 الغشاء الخارجي

الغشاء الخارجي يضم العديد من بروتينات النقل transport proteins التي تجعله يتميز بنفاذية permeability (يقوم بتسيير المواد الحيوية التي تخرج وتدخل للميتوكوندريا) جد مهمة، وأنزيمات enzymes ومستقبلات receptors الميتوكوندريا

 موجد المتقدرة Mitochondria Matrix

صورة مقطعية في أعراف متقدرة كبد فأر توضح البنية ثلاثية الأبعاد الأكثر احتمالاً وعلاقتهم بالغشاء الداخلي

وتوجد إنزيمات المتقدرة في مجموعات منفصلة عن بعضها، فإنزيمات دورة كربس Krebs Cycle توجد في الموجد بالحجرة الداخلية ، وإنزيمات السلسلة التنفسية توجد في الغشاء الداخلي ، وإنزيم أدينوزين ثلاثي الفوسفات يوجد في الجزيئات الأولية (F1) الواقعة على الأعراف.

وتجدر الإشارة إلى أن حمض البيروفيك Pyruvic acid – الناتج في الهيولى (أي السيتوبلازم) عن تكسير الجلوكوز – يدخل المتقدرة ليتحول إلى مركب "أستيل مصاحب الإنزيم أ" Acetyl Coenzyme A، الذي يدخل في دورة كربس التي تتم في الموجد بالحجرة الداخلية للميتوكوندريا ، وينتج عن هذه الدورة جزيئات ATP وجزيئات هيدروجين. وتتجه ذرات الهيدروجين الناتجة إلى سلسلة من تفاعلات الأكسدة والفسفرة ، التي تحدث على الغشاء الداخلي للميتوكوندريا ، وينتج عن هذه السلسلة جزيئات ATP. ويتأثر كل من تركيب ووظيفة المتقدرة كثيراً بتقدم العمر والعوامل الضارة الفيزيائية والكيميائية.

 وظائف المتقدرة

تقوم الميتوكندريا بواسطة الانزيمات المتواجدة فيها باستخلاص الطاقة من المركبات المتواجدة في الخلية، ثم تستخدم هذه الطاقة في عملية انتاج ATP الـ ايه.تي.بي (adenosine triphosphate)و الذي يعتبر بمثابة "العملة - النقد" للخلايا في جسم الكائن الحي ، حيث بواسطته يتم تنفيذ العمليات المختلفة. و بعد تكون ATP يتم نقله إلى خارج الميتوكوندريا، حيث يستخدم في العمليات المختلفة (مثال عمليات الأيض)

المتقدرات ليست عضوبات منفصلة في الخلبة انما هي عبارة عن شبكة متصلة تدعى Mitochondrial reticulum. المتقدرات تحتوي mtDNAالخاص بها والذى يشكل 13 بولي ببتايد POLYPEPTIDES . و يعتقد ان خلال عمليه التطور ان المتقدرات الحاليه فقدت الجينات المتممه لتركيبهاmtDNA او نفلتها إلى الجبنات النووبه والتي كانت موجوده في اجدادها( البكتيريا الحقيقيه eubacteria ) و خلال هذه العملية التوسيعيه حصلت المتقدرات على وظائف وبروتينات جديدة. mtDNA ميتوكوندريا الانسان يحتوي 16,569 bp والتي تشفر بروتينات الميتوكوندريا التالية :

Subunits 6, 8,9 of the Fo ATPase

Subunits 1, 2, and 3 of cytochrome oxidase

Apocytochrome b subunit of CoQH2_Cytochrome C reductase

Seven NADH-CoQ reductase subunits

والنواة تحتوي الشفره الجينية لبقية بروتينات المتقدرات. العدد الدقيق للبروتبنات التي تشكل متقدرات الثدييات غير معروف. لكن يعتقد انه حوالي 1200-1500 بروتين واخر قائمه اظهرت 1200 بروتين (MOOTHA 2006). عملية النقل خلال غشاء المتقدرات تتطلب عدة انظمة نفل. نظام نقل خلال غشاء المتقدرات الخارجي (Tom complex (Translocator outer membrane. ونظام نقل خلال غشاء المتقدرات الداخلي (Tim complex (Translocator Inner Membrane). عملية نقل البروتينات المتممة لعمل المتقدرات تتم بواسطة بروتينات حامله تتضمن hsp70.

 تحويل الطاقة

يشبه العلماء الميتوكوندريا بأنها مركز "توليد الطاقة" للخلية ، حيث أنه بدون وجود الميتوكندريا لن تستطيع الخلية استخراج الطاقة اللازمة لها للحفاظ على الحياة، و مما سيسبب توقف أنشطة الخلية الأخرى.

تفاعل الطاقة في المتقدرات ايض هدمي ANABOLISM

                                  E= A2 - A1 = -n  
             A2= 6O2+ 12H2O + 38ATP -- A1 = C6H12O6 + 6O2 + 38 ADP + 38PI

 موقع الميتوكوندريا و العدد

تقريباً توجد الميتوكوندريا في أماكن عديدة داخل سيتوبلازم الخلية ، و يختلف عددها حسب احتياج الخلية للطاقة ، حيث يتراوح بضع مئات إلى آلاف. و أيضاً يختلف حجم الخلية تبعاً للوظيفة المطلوبة منها، حيث يتراوح ما بين 1nm و قد يصل إلى 7nm .

 الأصل

•  مقالة مفصلة: Endosymbiotic theory

 الجينوم

•  مقالة مفصلة: دنا متقدري

Exceptions to the universal genetic code (UGC) in mitochondria

العضية	Codon	Standard	Novel
الثدييات	AGA, AGG	Arginine	Stop codon
	AUA	Isoleucine	Methionine
	UGA	Stop codon	Tryptophan
اللافقاريات	AGA, AGG	Arginine	Serine
	AUA	Isoleucine	Methionine
	UGA	Stop codon	Tryptophan
Yeast	AUA	Isoleucine	Methionine
	UGA	Stop codon	Tryptophan
	CUA	Leucine	Threonine

 النسخ والوراثة

•  مقالة مفصلة: جينوم متقدري

 وصلات خارجية

• Arthropod mitochondria at Public Library of Science
• Mitochondria Atlas at University of Mainz
• Mitochondria Research Portal at mitochondrial.net
• Mitochondria: Architecture dictates function at cytochemistry.net
• Mitochondria links at University of Alabama
• Mitochondrion Reconstructed by Electron Tomography at San Diego State University
• Review of evidence addressing whether mitochondria form cellular networks or exist as discrete organelles at ELSO
• Video Clip of Rat-liver Mitochondrion from Cryo-electron Tomography at wadsworth.org
• Information on Mitochondrial Diseases at circuitblue.com
• Mitochondria and Aging at circuitblue.com
• 3D structures of proteins from inner mitochondrial membrane at University of Michigan
• 3D structures of proteins associated with outer mitochondrial membrane at University of Michigan
• E211 or sodium benzoate damage mitochondrion
• الميتوكوندريا .. مشروعك الطاقي ومصنعك الخاص

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 دراسات جينات السكان

•  مقالة مفصلة: علم الجينات المتقدرية البشرية

 الخلل والأمراض

 الأمراض المتقدرية

•  مقالة مفصلة: مرض متقدري

 انظر أيضاً

• Anti-mitochondrial antibodies
• Chemiosmosis
• Chloroplast
• Electrochemical potential
• Endosymbiotic theory
• Glycolysis
• Mitochondrial disease
• Mitochondrial DNA
• Human mitochondrial genetics
• Mitochondrial permeability transition pore
• Submitochondrial particle

 وصلات خارجية

• Mitochondria Atlas at University of Mainz
• Mitochondria Research Portal at mitochondrial.net
• Mitochondria: Architecture dictates function at cytochemistry.net
• Mitochondria links at University of Alabama
• Mitochondrion Reconstructed by Electron Tomography at San Diego State University
• Video Clip of Rat-liver Mitochondrion from Cryo-electron Tomography at wadsworth.org
• 3D structures of proteins from inner mitochondrial membrane at University of Michigan
• 3D structures of proteins associated with outer mitochondrial membrane at University of Michigan

درس مبدئي في العلوم (بالإنجليزية) نشره the NCBI, وهي مطبوعة حكومية أمريكية, مشاع.