НАУЧНИЦИ УПОРЕЂУЈУ МИТОХОНДРИЈЕ СА ТЕСЛИНИМ БАТЕРИЈАМА

Ново истраживање открива да митохондрији, мале снаге које живе унутар ћелија и дају им енергију, више делују попут Теслине батерије него оне врсте батерије коју ставите у батеријску лампу.

Ново истраживање преиспитује структуру митохондрија, овде приказану.

Осим црвених крвних зрнаца, све ћелије у људском телу садрже један или више митохондрија, а неке садрже и хиљаде. Ове унутрашње ћелијске структуре, или органеле, користе кисеоник да би створиле хемијске јединице енергије за ћелију.

Митохондрији су необични по томе што имају две опне: глатку споља и наборану, преклопљену изнутра.

Научници називају наборе унутрашње мембране митохондриона кристама. До недавно су веровали да је сврха пресавијања повећавање површине за производњу енергије.

Међутим, аутори недавне ЕМБО Јоурнал студијски рад распршио је ову идеју.

Уместо тога, они предлажу да су кристали више попут независних батерија које раде заједно у низу, слично Теслиним батеријама које напајају електричне аутомобиле.

Низ аутономних батерија

Истраживачи су дошли до овог закључка након што су визуализовали производњу енергије унутар митохондрија уз помоћ микроскопије високе резолуције.

„Оно што су нам слике рекле је да је свака од ових криста електрично неовисна и функционише као аутономна батерија“, каже виши аутор студије др. Ориан С. Схирихаи, професор медицине из ендокринологије и фармакологије на Медицинском факултету Давид Геффен у Универзитет у Калифорнији, Лос Анђелес.

„Једна криста“, додаје он, „може се оштетити и престати да функционише док друге одржавају свој мембрански потенцијал.“

Дуго су научници веровали да сваки митохондриј садржи једну биоенергетску јединицу. Аутори се позивају на типичне претходне експерименте, чији су резултати навели истражитеље да закључе да „цела органела функционише као једна електрохемијска јединица“.

Заправо, оно што је др Схирихаи могао да види традиционалном микроскопијом чини се да то потврђује. Посматрање ћелија које добро функционишу са неколико врло дугих митохондрија није сугерисало идеју о пуно малих батерија.

„Нико то раније није гледао јер смо били толико затворени у овај начин размишљања; претпоставка је била да један митохондрион значи једну батерију “, објашњава он.

Невиђено сликање високе резолуције

Међутим, разговори са инжењерима који дизајнирају електрична возила учинили су доктора Схирихаија свесним предности низа пуно малих батерија уместо једне велике.

„[Ако] се нешто догоди са једном [батеријском] ћелијом“, примећује он, „систем може наставити да ради, а више малих батерија може пружити врло јаку струју када вам затреба.“

У зависности од модела, електрична возила Тесла могу имати до 7.000 малих ћелија батерија. Они имају облик мреже која омогућава возилу да се брзо напуни и ефикасно охлади. Такав аранжман такође даје велику снагу за убрзање.

Да би боље погледао митохондрије, тим је „развио нов приступ за снимање [унутрашње митохондријске мембране] при високој просторно-временској резолуцији у живим ћелијама“. Научници никада раније нису видели тако високу резолуцију.

Помоћу новооптимизиране микроскопије високе резолуције, тим би могао да визуализује расподелу напона и производњу енергије унутар митохондрија.

Кластери протеина делују попут електричних изолатора

Истраживачи су видели како протеински кластери између криста делују као електрични изолатори. Већ су знали да се без протеинских кластера митохондрије лакше распадају. У ствари, тим је такође видео како се митохондрији којима недостају протеински кластери понашају више као једна велика батерија.

Аутори сугеришу да ови налази студије повећавају разумевање не само како митохондрији делују, већ и како органеле доприносе болестима, старењу, па чак и медицинским компликацијама.

Стручњаци су повезали бројне медицинске компликације - попут повреде исхемијом - реперфузијом - са озбиљним поремећајем криста у митохондријима.

Др. Схирихаи размишља: „Стручњаци за батерије са којима сам првобитно разговарао били су веома узбуђени кад су чули да су у праву.“

Научници верују да су митохондрије еволуирале из древне сарадње која је настала када су ћелије са језгрима прогутале просте ћелије зависне од кисеоника којима је недостајало језгро. У замену за заштиту, интернализована ћелија, или органела, свом домаћину даје енергију.