Mitochondrion: verschil tussen versies

Een '''mitochondrion'''<ref name="Pinkhof2012">Everdingen, J.J.E. van, Eerenbeemt, A.M.M. van den (2012). ''Pinkhof Geneeskundig woordenboek'' (12de druk). Bohn Stafleu Van Loghum, Houten.</ref> of '''mitochondrium'''<ref name="Pinkhof2012"/> (meervoud mitochondriën<ref name="Pinkhof2012"/> of mitochondria) is een boon- of bolvormig [[organel|celorganel]], dat functioneert als energieomzetter (vaak omschreven als energiecentrale) van de [[Eukaryoten|eukaryote]] cel. Een mitochondrion heeft een diameter van ongeveer 1 [[micrometer (eenheid)|micrometer]].

De buitenste mitochondriale membraan bevat een groot aantal membraaneiwitten, porines genaamd[[porine]]s. Deze porines vormen kanalen die moleculen van 5000 [[Atomaire massa-eenheid|dalton]] of minder, vrij over de membraan laten diffunderen. Hierdoor kan onder andere het ATP uit het mitochondrium naar de rest van de cel.

De binnenste mitochondriale membraan is verdeeld in talrijke plooien of invaginaties[[invaginatie]]s, diede cristae genoemd worden[[crista]]e. Deze vergroten de oppervlakte van de binnenste mitochondriale membraan en daarmee het vermogen om ATP te produceren. Voor typische levermitochondriën is het gebied van de binnenste membraan ongeveer vijf keer zo groot als de buitenste membraan. Deze verhouding is variabel en de mitochondriën van de cellen die een grotere vraag naar ATP hebben, zoals spiercellen, bevatten nog meer cristae.

Dat de productie van ATP toch de belangrijkste rol is van mitochondriën blijkt uit het grote aantal eiwitten in de binnenste membraan en de matrix betrokken bij deze taak. ATP-productie in het mitochondrium haalt zijn energie uit de oxidatie van onder andere [[pyruvaat]] en [[Nicotinamide-adenine-dinucleotide|NADH]]. Pyruvaat wordt met name in het cytoplasma gevormd door gedeeltelijke afbraak van glucose waarbij een beetje energie vrij komt, een proces dat bekendstaat als [[glycolyse]]. Voor de glycolyse is geen zuurstof nodig, het wordt daarom ook welis [[anaerobe dissimilatie genoemd]]. Als er wel zuurstof aanwezig is kan het mitochondrium door aerobe dissimilatie het pyruvaat volledig afbreken tot water en koolstofdioxide. De productie van ATP uit glucose heeft een ongeveer 13 maal hoger rendement dan bij anaerobe dissimilatie.

Onder bepaalde voorwaarden kunnen protonen opnieuw terugvloeien naar de mitochondriale matrix zonder bij te dragen aan de ATP-synthese. Dit proces staat bekend als protonlekken of mitochondriële ontkoppeling en is te wijten aan de gefaciliteerde diffusie van protonen in de matrix. De energie die hierbij vrij komt wordt afgegeven als warmte. Het proces wordt gemedieerd door een [[protonkanaal]], genaamd [[thermogenine]]. Thermogenine is een 33kDa-eiwit dat ontdekt werd in 1973. Thermogenine wordt voornamelijk gevonden in het bruin vetweefsel, of bruin vet, en is verantwoordelijk voor thermogenese zonder het te rillen. Het zou erg nadelig zijn als het veel in andere weefsels zou voorkomen omdat het de efficiëntie van de ATP-productie extreem verlaagt. Een gedeelte van de warmteproductie is zelfs te verklaren doordat de ATP-concentratie daalt waardoor de cel wordt aangezet om meer ATP te maken, maar dat werkt niet door de ontkoppeling. Hierdoor wordt in bruin vetweefsel dus veel warmte geproduceerd. Bruin vetweefsel vinden we bij de meeste zoogdieren. Het komt het meest voor in het begin van het leven en bij dieren in winterslaap. Bij de mens is bruin vetweefsel aanwezig bij de geboorte en daalt het met de leeftijd. Vlak na de geboorte heeft het de belangrijke functie om de temperatuurschok op te vangen bij de overgang van lichaamstemperatuur in de baarmoeder naar kamertemperatuur als omgevingstemperatuur van de baby.

Volgens de algemeen geaccepteerde [[endosymbiontentheorie]] zijn mitochondria, net zoals [[Bladgroenkorrel|chloroplasten]] bij planten, te verklaren als oorspronkelijk vrijlevende [[bacteriën]] die al in een vroeg stadium in de [[evolutietheorie|evolutie]] [[intercellulair|intracellulair]] gingen leven in [[symbiose]] met hun [[Gastheer (biologie)|gastheer]]. De bacterie waarvan het mitochondrion afstamt wordtof weleens '''protomitochondrion''' genoemd. Deze bacterie behoort tot de orde [[Rickettsia]]les. Het mitochondrium kan eigenlijk gezien worden als een bacterie die is gespecialiseerd in [[Functie (Biologie)|functies]] voor energiehuishouding van de cel. Beide organellen, mitochondriën zowel als chloroplasten, hebben een dubbele membraan. Mitochondriën vermenigvuldigen zich door [[binaire deling]] en bezitten eigen circulair DNA ([[mitochondriaal DNA|mtDNA]]), ribosomen, en een aantal eiwitten. In dieren en planten erven mitochondriën [[maternale overerving|maternaal]] over (dus enkel via de eicel van de moeder). Een mitochondrium kan niet zelfstandig overleven want het is afhankelijk van eiwitten die worden geproduceerd in de celkern.

Omdat [[mitochondriaal DNA|mtDNA]] relatief stabiel blijft in de [[mens]]elijke bevolking gedurende duizenden jaren, werd er een uitgebreid onderzoek verricht achter deze biologische afdruk. In een van de extragene zones van het mtDNA ligt een stukje waar relatief veel, in tegenstelling tot de traagheid van de evolutie, mutaties voorkomen. Dit stukje wordt gebruikt om verschillen tussen verschillende stalen mtDNA te vergelijken. Zo’nZo'n afwijking of mutatie komt gemiddeld eens per 10&nbsp;.000 jaar voor en wordt gebruikt om een rechtstreekse vrouwelijke lijn tot in onze tijd te trekken: hoe meer afwijkingen des te ouder het gen.

Na grondig onderzoek met stalen van tienduizenden [[Europa (werelddeel)|Europeanen]] bleek dat deze bijna perfect uiteenvielen in zeven groepen. Dit wil zeggen dat bijna alle Europeanen afstammen van slechts zeven vrouwen: 'de zeven dochters van [[Mitochondriale Eva|Eva]]'.

De resultaten ondersteunen ook de hypothese dat de mens ontstaan is in [[Afrika]] en van daaruit gemigreerd naar de rest van de [[Wereld (Aarde)|wereld]]. Zo zijn de Afrikanen het oudste volk met de grootste genetische verscheidenheid. Volgens de studie zouden de [[Mens|''Homo sapiens'']] zo'n 70&nbsp;.000 jaar geleden geëmigreerd zijn uit [[Afrika]] naar het [[Midden-Oosten]] en dan naar [[Azië]], [[Oceanië]] en later nog [[Amerika (continent)|Amerika]]. De bevolking van Europa is daarentegen ontstaan uit een mengelmoes van verschillende [[menselijke migratie|migratiegolven]].