-
- Ponořme se do světa mitochondrií,
-
což jsou asi mé nejoblíbenější organely.
-
Zopakujeme si, co mitochondrie jsou,
-
a řekneme si o nich více,
-
budeme mluvit o jejich stavbě.
-
Představme si buňku.
-
Ne ledajakou, ale eukaryotickou buňku.
-
To je buněčná membrána.
-
Když se řekne eukaryota
nebo eukaryotická buňka,
-
vybaví se nám nejspíš,
že taková buňka
-
má buněčnou DNA v buněčném jádru,
které je připoutané k buněčné membráně.
-
Což je pravda.
-
Sem nakreslím buněčné jádro
připoutané k membráně.
-
Tohle je buněčná membrána.
-
Tady máme DNA.
-
Nakreslím sem DNA.
-
Když mluvíme o eukaryotických buňkách,
-
nejde jenom o jádro vázané
na buněčnou membránu,
-
jde také o další organely,
které se na membránu vážou,
-
a druhé místo mezi těmito důležitými,
na membránu vázanými organelami,
-
mají právě mitochondrie.
-
Nakreslím je sem.
-
Budeme mluvit o těchto
klikatých čarách.
-
které kreslím do mitochondrií.
-
Takhle je najdete
znázorněné v učebnicích,
-
o tom povíme za chvíli.
-
Dnes umíme mnohem lépe znázornit,
co se v mitochondriích děje,
-
přesto zatím neznáme
odpovědi na všechny otázky.
-
Možná už o mitochondriích něco víte.
-
Jen pro pořádek, toto jsou mitochondrie.
-
V množném čísle.
-
Když mluvíme o jediné
-
říkáme ta mitochondrie.
-
Mitochondrie i v jednotném čísle.
-
Možná to už umíte z dřívějška,
-
možná už jste to slyšeli
v jném videu Khanovy školy.
-
Mitochondrie slouží
jako buněčné továrny na ATP.
-
Napíšu to takhle,
-
továrny na ATP.
-
Pokud jste si pustili videa o ATP,
-
o buněčném dýchání, nebo podobná videa,
-
slyšeli jste mě mluvit o tom,
že ATP je pro buňku
-
poukázka na energii,
na energiii ve formě ATP
-
ve formě adenozin trifosfátu.
-
Když odeberete jednu fosfátovou skupinu,
-
odeberete jeden fosfor
a uvolníte energii,
-
tu vaše tělo využije k různým účelům,
-
od pohybu přes myšlení atd.,
-
k čemukoliv, co se děje v lidském těle.
-
Vidíte, že mitochondrie
jsou vážně důležité
-
pro tvorbu energie,
kterou potřebujeme k fungování buněk.
-
A proto je hodně mitochondrií
třeba ve svalech
-
a v dalších tkáních, které
potřebují hodně energie.
-
Než začnu mluvit o stavbě mitochondrie,
-
chci vám něco říct o jejím vývoji.
-
Buňky považujeme za základ živé hmoty,
-
a je to tak, vychází to z buněčné teorie.
-
Ukazuje se ale, že nejčastější
vysvětlení toho,
-
kde se v našich buňkách
vzaly mitochondrie,
-
je, že jejich předchůdci,
předci dnešních mitochondrií,
-
byli volně se vyskytující organismy,
vlastně mikroorganismy.
-
Mitochondrie se vyvinuly z organismů
podobných bakteriím,
-
které kdysi nejspíš žily samostatně
-
a možná to byli mistři
ve zpracování energie,
-
možná byli mistři v něčem jiném,
-
ale v určitém období evoluce
-
byly mitochondrie pozřeny
předchůdci naší buňky.
-
Uvnitř buňky ale nebyly
roztrhány na kousky
-
ani snědeny a stráveny.
-
Buňka si řekla, počkat,
když tu mitochondrie
-
zůstanou, bude jednodušší přežít.
-
Mitochondrie totiž umí
skvěle zpracovávat glukózu,
-
pomůžou mi získat
z prostředí víc energie.
-
Proto se buňky naučily žít v symbioze,
-
mitochondrie si v buňce našly své místo,
-
šlo vlastně o předchůdce mitochondrií,
-
premitochondrie, a takto
vybavené buňky přežily
-
a postupným přirozeným výběrem
došly k dnešní podobě eukaryotické buňky,
-
jejíž součástí jsou mitochondrie.
-
To, že jeden organismus žije uvnitř
-
jiného organismu a v symbioze s ním,
a to dokonce na úrovni buněk,
-
to je úžasné.
-
Ale nechme toho, vraťme
se do současnosti,
-
teď budeme mluvit o stavbě mitochondrie.
-
Načrtnu sem zjednodušenou mitochondrii,
-
nakreslím ji jako průřez.
-
To je průřez mitochondrií.
-
Kdybychom ji rozřízli na dvě poloviny.
-
To, co jsem nakreslil tady,
-
by byla její vnější membrána.
-
Toto je vnější membrána.
-
Doplním sem popisek
-
vnější membrána.
-
Všechny další membrány, které nakreslím
-
budou polopropustné
fosfolipidové dvouvrstvy.
-
Když se zaměřím na tuto část
-
na tu část přímo tady,
-
bude tu polopropustná
fosfolipidová dvouvrstva
-
To znamená, že nám
-
hydrofilní buňky směřují ven...
-
Hydrofilní buňky směřují ven
-
a hydrofobní ocásky směřují dovnitř.
-
Takže...
-
Vidíme asi něco takového.
-
Tak vypadají všechny
fosfolipidové dvouvrstvy.
-
Nejsou to ale jenom čisté fosfolipidy.
-
Ve všech membránách jsou
obsaženy i bílkoviny.
-
Buňky jsou neobyčejně složité soustavy.
-
Dokonce i organely, třeba
mitochondrie mají fascinující,
-
řekl bych vnitřní stavbu.
-
Obsahují množství zajímavých bílkovin,
-
a enzymů, které jsou součástí membrán.
-
A proto mohou ovládat procesy probíhající
-
uvnitř buněčných organel i mimo ně.
-
Jedna z bílkovin obsažených
ve vnější membráně mitochondrie
-
se nazývá porin.
-
Najdete ho i jinde než v mitochondriích,
-
tyto tunelové bílkoviny jsou stavěny tak,
že vytvářejí otvor ve vnější membráně.
-
Nakreslím je, jak nejlépe dovedu.
-
Toto jsou poriny.
-
Zajímavé na nich je, že neumožňuj
pasivní průchod velkých molekul,
-
umožňují ale průchod molekul malých,
třeba cukru nebo iontů,
-
ty projdou molekulami porinů.
-
A také díky tomu má koncentrace iontů
i malých molekul v našem těle sklon
-
držet se na každé straně membrány
na poměrně stálé hodnotě,
-
a to na obou stranách vnější membrány.
-
Není to jediná membrána,
která je součástí mitochondrie.
-
Máme tu taky vnitřní membránu.
-
Nakreslím ji žlutě.
-
Máme i vnitřní membránu,
-
nejdřív ji nakreslím podle
učebnicového modelu
-
a potom si povíme,
-
proč tento model není úplně přesný,
-
tady tedy máme vnitřní membránu,
-
vnitřní membránu,
-
a vnitřní memrána má takové záhyby,
-
které rozšiřují její povrch,
-
povrch je pro vnitřní membránu
velmi důležitý,
-
protože se na něm odehrává
přenos elektronových řetězců.
-
Odehrává se hlavně na membránách,
-
pokud rozšíříte plochu,
-
získáte prostě více prostoru
pro tyto děje.
-
Záhyby membrány mají speciální název.
-
Mluvíme-li o jednom záhybu,
-
pokud mluvíme o jednom záhybu,
-
mluvíme o takzvané kristě,
-
pokud mluvíte o větším množství záhybů,
-
používáme výraz kristy.
V latinské terminologii cristae.
-
Uvádí se různá výslovnost
tohoto termínu cristae.
-
Jde tedy o záhyby vnitřní membrány.
-
Menbrány tvořené, jak jsme již řekli,
-
fosolipidovou dvouvrstvou.
-
Uvnitř vnitřní membrány,
-
tedy mezi vnější a vnitřní membránou
-
je prostor, jehož název
můžete snadno odhadnout.
-
V tomto prostoru je
takzvaná mezimembrána.
-
Mezimembránový prostor
není zrovna originální název,
-
navíc kvůli porinům jsou
koncentrace malých molekul
-
v mezimembránovém prostoru a
mimo mitochondrii v nitrobuněčné tekutině,
-
ty koncentrace jsou podobné.
-
Ale ve vnitřní membráně
se nevyskytují poriny,
-
a proto se zde může koncentrace
malých buněk lišit,
-
což má zásadní vliv na
elektronový transportní řetězec.
-
Řetězec vrcholí vodíkem a
gradientem vodíkových iontů
-
a je vystaven mezi
oběma stranami membrány
-
a teče dolů skrz protein
zvaný ATP syntháza,
-
která se podílí na tvorbě ATB.
-
O tom si povíme víc ke konci
tohoto videa nebo v dalším videu.
-
Vraťme se k vnitřní stavbě
organely mitochondrie.
-
Ve vnitřní membráně tedy
najdeme tuto oblast zvanou matrix.
-
Nakreslím ji jinou barvou,
-
tomuto se tedy říká matrix.
-
Jmenuje se tak, neboť má
mnohem vyšší koncentraci bílkovin,
-
má vyšší viskozitu než
nitrobuněčná tekutina,
-
která je okolo... okolo mitochondrií.
-
Takže tady máme matrix.
-
U buněčného dýchání rozlišujeme
hodně postupných kroků.
-
Mluvíme o glykolýze
v nitrobuněčné tekutině.
-
Tam glyolýza probíhá,
v nitrobuněčné tekutině.
-
Glykolýza.
-
Další zásadní kroky buněčného
dýchání jsou například
-
již zmíněný citrátový cyklus,
známý také jako Krebsův cyklus,
-
který probíhá v matrix.
-
Takže Krebsův cyklus
-
probíhá v matrix.
-
Elektronový transportní řetězec,
-
který vytváří obrovskou masu ATP
-
pomocí bílkovin
překlenujících vnitřní membránu
-
nebo přemosťujících tyto kristy zde.
-
A ještě nejsme u konce.
Asi nejzajímavější části mitochondrie,
-
jež pocházejí asi z prastarých
samostatných forem života,
-
aby kdysi mohly žít samostatným životem,
-
musejí mít nějaké informace,
-
způsob, jak přenášet genetickou informaci.
-
A ukazuje se, že mitochondrie
mají vlastní genetickou informaci.
-
Mají mitochondriální DNA.
-
Mívají několik kopií této DNA,
tedy nejen jedinou kopii DNA.
-
DNA je uložena ve smyčkách
jako DNA bakterií,
-
s nimiž mají vlastně hodně společného.
-
Proto se domníváme, že samostatně
žijící předek mitochondrií
-
byla pravděpodobně bakterie nebo
v nějakém smyslu příbuzný živočich.
-
Toto tady je smyčka mitochondriální DNA.
-
Všechna DNA v lidském těle, jako celek,
-
je naše nukleární DNA, ale i malé
množství DNA v našich mitochondriích,
-
které je pro nás velice zajímavé.
-
Mitochondrie se dědí po matce,
-
protože když je vajíčko oplodněno...
-
Když je lidské vajíčko oplodněno,
obsahuje spoustu mitochondrií.
-
Nebudu malovat všechno,
-
co vajíčko obsahuje,
-
je zde jádro atd.
-
I sperma obsahuje mitochondrie...
-
Obsahuje mitochondrie,
protože je potřebuje,
-
aby mohlo vyhrát těsný
souboj o oplodnění vajíčka.
-
Podle posledních poznatků se většina
mitochondrií rozpustí nebo je strávena,
-
jakmile se dostane do vajíčka.
-
Navíc vajíčko má
mnohem víc mitochondrií,
-
takže DNA v našich mitochondriích je
zděděná po matce nebo z matčiny strany.
-
Mitochondriální DNA se používá,
-
když se zabýváme pramáti Evou
-
nebo hledáním
společného prapředka lidstva.
-
Lidé v tom případě sledují
zajímavou mitochondriální DNA.
-
Takže je to vlastně docela fascinující.
-
Dříve jsem zmínil, a vy to také víte,
-
že mitochondrie mají vlastní DNA.
-
Protože mitochondrie mají DNA,
-
vytvářejí si části vlastní RNA,
-
vlastní ribozomy, takže
tady máme ribozomy.
-
Ale nevytvářejí si všechny bílkoviny,
které tato organela obsahuje.
-
Mnoho bílkovin se tvoří nebo
kóduje v naší nukleární DNA
-
a vlastně vznikají mimo mitochondrie.
-
Později se do nich přesouvají.
-
Mitochondrie jsou opravdu fascinující
drobní živočichové žijící v symbióze
-
uvnitř buněk, kteří
jsou schopní se replikovat.
-
Je to úžasné. Nejde mi to na rozum.
-
Ale to nevadí.
-
Zde je náš učebnicový model.
-
A z mikrografu, obrázku mitochondrie,
-
je dobře patrné, že učebnicový
model odpovídá realitě,
-
záhyby, tedy kristy, se skládají dovnitř.
-
Ale pokud použijeme přesnější zobrazení
-
ukazuje se, že ve skutečnosti
nejde jen o prosté záhyby,
-
že vnitřní membrána vlastně visí
-
směrem do matrix a
ukazuje se, že jsou tu tunýlky,
-
propojující prostor uvnitř krist
a mezimembránový prostor.
-
Tento postřeh nám umožní uvědomit si,
že na obrázcích je vše samozřejmé.
-
Říkáme si: Ano, mitochondrie,
jistě, to jsou výrobny ATP.
-
Stále je však třeba výzkum vizualizací,
-
abychom přesně pochopili
funkci a stavbu mitochondrií.
-
Tento model zábran, kde vidíte kristy
vstupující a vystupující různými směry,
-
už v dnešní době není platný.
-
Pro zobrazení struktury
mitochondrií se nepoužívá.
-
Byl nahrazen tímto modelem,
-
modelem napojených krist,
-
ten by v průřezu vypadal asi takhle.
-
Tohle by byla, tady nakreslím
vnitřní a vnější membránu,
-
nakreslím tady tunýlky
vedoucí dovnitř do krist.
-
Takhle vypadá v současnosti
nejpřijímanější zobrazení.
-
Měli byste si uvědomit, že když něco
čtete třeba v učebnici biologie,
-
říkáte si: Vše je objeveno.
-
Lidé se ve skutečnosti ptají:
-
Jak tenhle útvar funguje?
-
Jak vlastně vypadá?
-
Jak pomáhá této organele
-
této skvělé organele vykonat
všechno, co je třeba?