Bilim adamları mitokondriyi Tesla pil paketlerine benzetiyor
Yeni araştırmalar, hücrelerin içinde yaşayan ve onlara enerji veren minik santraller olan mitokondrinin, bir el fenerine koyduğunuz pil türünden çok bir Tesla pil paketi gibi çalıştığını ortaya koyuyor.
Kırmızı kan hücrelerinin yanı sıra, insan vücudundaki tüm hücreler bir veya daha fazla mitokondri içerir ve bazıları binlerce içerir. Bu iç hücre yapıları veya organeller, hücre için kimyasal enerji birimleri yapmak için oksijeni kullanır.
Mitokondri, iki zara sahip oldukları için alışılmadık bir durumdur: dışta pürüzsüz olanı ve içte buruşuk, katlanmış olanı.
Bilim adamları, bir mitokondrinin iç zarının kıvrımlarına cristae diyorlar. Yakın zamana kadar, katlamanın amacının enerji üretmek için yüzey alanını artırmak olduğuna inanıyorlardı.
Ancak, yakın tarihli bir EMBO Dergisi çalışma kağıdı bu fikri ortadan kaldırır.
Bunun yerine, cristae'nin, elektrikli arabalara güç veren Tesla pil paketlerine benzer şekilde, bir dizi içinde birlikte çalışan bağımsız pillere benzediğini öne sürüyorlar.
Bir dizi otonom pil
Araştırmacılar, yüksek çözünürlüklü mikroskopi yardımıyla mitokondri içindeki enerji üretimini görselleştirdikten sonra bu sonuca vardılar.
David Geffen Tıp Fakültesi'nde endokrinoloji ve farmakoloji alanında tıp profesörü olan kıdemli çalışma yazarı Dr. California Üniversitesi, Los Angeles.
"Bir krista," diye ekliyor, "diğerleri zar potansiyellerini korurken, hasar görebilir ve çalışmayı durdurabilir."
Bilim adamları uzun süredir her mitokondrinin tek bir biyoenerjetik birim içerdiğine inanıyorlardı. Yazarlar, sonuçları araştırmacıların "tüm organelin tek bir elektrokimyasal birim olarak işlev gördüğü" sonucuna varmasına yol açan tipik önceki deneylere atıfta bulunuyor.
Aslında, Dr. Shirihai'nin geleneksel mikroskopi ile gördükleri bunu doğruluyor gibi görünüyordu. Birkaç çok uzun mitokondri ile iyi işleyen hücreleri gözlemlemek, çok sayıda küçük pil fikrini ortaya koymadı.
“Daha önce kimse buna bakmamıştı çünkü biz bu düşünme tarzına öyle kilitlenmiştik; varsayım, bir mitokondrinin bir pil anlamına geldiğiydi ”diye açıklıyor.
Benzeri görülmemiş yüksek çözünürlüklü görüntüleme
Ancak, elektrikli araçlar tasarlayan mühendislerle yapılan görüşmeler, Dr. Shirihai'yi bir büyük pil yerine çok sayıda küçük pil dizisinin avantajlarından haberdar etti.
"Bir [pil] hücresine bir şey olursa," diyor, "sistem çalışmaya devam edebilir ve çok sayıda küçük pil, ihtiyacınız olduğunda çok yüksek akım sağlayabilir."
Modele bağlı olarak, Tesla elektrikli araçları 7.000'e kadar küçük pil hücresine sahip olabilir. Bunlar, aracın hızlı bir şekilde şarj edilmesini ve verimli bir şekilde soğumasını sağlayan bir ızgara şeklini alır. Böyle bir düzenleme ayrıca hızlanma için çok fazla güç sağlar.
Ekip, mitokondrinin içine daha yakından bakmak için "canlı hücrelerde yüksek uzay-zamansal çözünürlükte [iç mitokondriyal membranı] görüntülemek için yeni bir yaklaşım geliştirdi." Bilim adamları daha önce hiç bu kadar yüksek bir çözünürlük görmemişlerdi.
Yeni optimize edilmiş yüksek çözünürlüklü mikroskopi ile ekip, mitokondri içindeki voltaj dağılımını ve enerji üretimini görselleştirebildi.
Protein kümeleri elektrik izolatörleri gibi davranır
Araştırmacılar, cristae arasındaki protein kümelerinin elektrik yalıtkanları olarak nasıl davrandığını gördüler. Protein kümeleri olmadan mitokondrinin daha kolay parçalandığını zaten biliyorlardı. Aslında ekip, protein kümelerinden yoksun mitokondrinin daha çok tek bir büyük pil hücresi gibi davrandığını da gördü.
Yazarlar, bu çalışma bulgularının sadece mitokondrinin nasıl çalıştığını değil, aynı zamanda organellerin hastalığa, yaşlanmaya ve hatta tıbbi komplikasyonlara nasıl katkıda bulunduğuna dair anlayışı artırdığını öne sürüyorlar.
Uzmanlar, iskemi-reperfüzyon hasarı gibi bir dizi tıbbi komplikasyonu mitokondriyadaki ciddi krista bozulmasıyla ilişkilendirdi.
Dr. Shirihai şöyle düşünüyor: "Başlangıçta konuştuğum pil uzmanları haklı olduklarını duyduklarında çok heyecanlandılar."
Bilim adamları, mitokondrinin, çekirdekli hücrelerin çekirdeği olmayan oksijene bağımlı basit hücreleri yutmasıyla ortaya çıkan eski bir işbirliğinden evrimleştiğine inanıyor. Koruma karşılığında, içselleştirilmiş hücre veya organel, ev sahibine enerji sağlar.
"Pek çok küçük pilleri ile mitokondri ve Tesla'nın bir yakınsak evrim vakası olduğu ortaya çıktı."
Dr. Orian S. Shirihai
