TEADLASED VõRDLEVAD MITOKONDREID TESLA AKUDEGA

Uued uuringud näitavad, et mitokondrid, pisikesed jõujaamad, mis elavad rakkudes ja annavad neile energiat, töötavad pigem nagu Tesla aku kui selline, mille panete taskulampi.

Uued uuringud mõtlevad ümber mitokondrite struktuuri, mida siin näidatakse.

Peale punaste vereliblede sisaldavad kõik inimkeha rakud ühte või mitut mitokondrit ja mõned tuhandeid. Need raku sisemised struktuurid ehk organellid kasutavad hapnikku raku keemiliste energiaühikute loomiseks.

Mitokondrid on ebatavalised selle poolest, et neil on kaks membraani: sile välimine ja kortsuline, volditud seestpoolt.

Mitokondri sisemise membraani voldid nimetavad teadlased cristae'ks. Kuni viimase ajani uskusid nad, et voltimise eesmärk oli suurendada energia tootmiseks vajalikku pinda.

Kuid hiljutise EMBO ajakiri õppepaber hajutab selle mõtte.

Selle asemel pakuvad nad välja, et kristallid sarnaneksid massiivis koos töötavate sõltumatute akudega, sarnaselt elektriautosid käitavatele Tesla akupakkidele.

Rida autonoomseid patareisid

Teadlased jõudsid sellele järeldusele pärast mitokondrite energiatootmise visualiseerimist kõrge eraldusvõimega mikroskoopia abil.

"See, mida pildid meile rääkisid, oli see, et kõik need ristid on elektriliselt sõltumatud ja toimivad autonoomse akuna," ütleb vanemteadur dr Orian S. Shirihai, endokrinoloogia ja farmakoloogia meditsiiniprofessor David Geffeni meditsiinikoolis California ülikool, Los Angeles.

"Üks crista," lisab ta, "võib kahjustuda ja lakata töötamast, samal ajal kui teised säilitavad oma membraanipotentsiaali."

Pikka aega uskusid teadlased, et iga mitokondrion koosneb ühest bioenergeetilisest üksusest. Autorid viitavad varasematele tüüpilistele katsetele, mille tulemused viisid uurijad järeldusele, et „kogu organell toimib ühe elektrokeemilise üksusena“.

Tõepoolest, see kinnitas seda, mida dr Shirihai traditsioonilise mikroskoopiaga nägi. Rakkude hea toimimise jälgimine mõne väga pika mitokondriga ei viita paljude väikeste patareide ideele.

"Keegi polnud seda varem vaadanud, sest olime sellesse mõtteviisi nii kinni jäänud; eeldati, et üks mitokondrion tähendas ühte patarei, ”selgitab ta.

Enneolematu kõrge eraldusvõimega pildistamine

Vestlused elektrisõidukeid projekteerivate inseneridega andsid dr Shirihaile teadlikuks paljude suurte väikeste patareide asemel ühe suure patarei eelised.

"[Kui] ühe [aku] elemendiga midagi juhtub," märgib ta, "süsteem suudab tööd jätkata ja mitu väikest patareid võivad pakkuda väga suurt voolu, kui seda vajate."

Sõltuvalt mudelist võib Tesla elektrisõidukitel olla kuni 7000 väikest akuelementi. Need on võrgu kujul, mis võimaldab sõidukil kiiresti laadida ja tõhusalt jahtuda. Selline korraldus annab ka kiirendamiseks palju jõudu.

Mitokondrite lähemaks vaatlemiseks töötas meeskond välja uue lähenemisviisi [sisemise mitokondriaalmembraani] kujutamiseks elusrakkudes suurel ajaliselt ruumilisel eraldusvõimel. " Teadlased polnud kunagi varem nii suurt eraldusvõimet näinud.

Äsja optimeeritud kõrge eraldusvõimega mikroskoopia abil saaks meeskond visualiseerida pinge jaotust ja energia tootmist mitokondrite sees.

Valgukobarad toimivad nagu elektriisolaatorid

Teadlased nägid, kuidas kristallide vahelised valguklastrid toimisid elektriisolaatoritena. Nad teadsid juba, et ilma proteiiniklastriteta lagunevad mitokondrid kergemini. Tegelikult nägi meeskond ka seda, kuidas valguklastriteta puuduvad mitokondrid käitusid pigem nagu üks suur patareielement.

Autorid soovitavad, et need uuringutulemused suurendavad arusaama mitte ainult sellest, kuidas mitokondrid toimivad, vaid ka sellest, kuidas organellid aitavad kaasa haigustele, vananemisele ja isegi meditsiinilistele komplikatsioonidele.

Eksperdid on seostanud mitmeid meditsiinilisi tüsistusi - näiteks isheemia-reperfusioonikahjustust - mitokondrite kriista tõsise häirimisega.

Dr Shirihai muheleb: "Patareide asjatundjad, kellega olin algselt rääkinud, olid väga põnevil kuuldes, et neil on õigus."

Teadlased usuvad, et mitokondrid arenesid iidsest koostööst, mis tekkis siis, kui tuumaga rakud neelasid hapnikust sõltuvaid lihtsaid rakke, millel puudus tuum. Kaitse eest annab internaliseeritud rakk ehk organell oma peremehele energiat.