Mitochondria hay ty thể còn được mệnh danh là “nhà máy sản xuất năng lượng’ của tế bào. Mitochondria giúp biến năng lượng chúng ta lấy từ thức ăn thành năng lượng mà tế bào có thể sử dụng. Tuy nhiên, ti thể còn nhiều thứ hơn là sản xuất năng lượng.
Mitochondria là gì?
Mitochondria là bào quan có màng bao bọc được tìm thấy trong tế bào chất của hầu hết các tế bào nhân chuẩn (tế bào có nhân rõ ràng), mitochondria thường có hình tròn đến hình bầu dục kích thước từ 0,5 đến 10 μm.
Ngoài việc sản xuất năng lượng năng lượng dưới dạng adenosine triphosphate (ATP), ty thể còn lưu trữ canxi cho các hoạt động truyền tín hiệu của tế bào, tạo ra nhiệt và làm trung gian cho sự phát triển và chết của tế bào.
Một số tế bào khác nhau có lượng ty thể khác nhau vì chúng cần nhiều năng lượng hơn. Vì vậy, cơ bắp có rất nhiều ty thể, gan, thận cũng vậy, và ở một mức độ nhất định, não, sống nhờ vào năng lượng mà các ty thể đó tạo ra.
Do đó, nếu có khiếm khuyết trong các con đường mà ty thể thường hoạt động, bạn sẽ có các triệu chứng ở cơ, ở não, đôi khi ở cả thận. Hiện nay chúng ta không nắm rõ hết tất cả các bệnh khác nhau mà rối loạn chức năng ty lạp thể gây ra.
Ty thể chứa các nhiễm sắc thể nhỏ của riêng chúng và chỉ được thừa hưởng từ người mẹ.
Số lượng ty thể trên mỗi tế bào rất khác nhau, ở người, hồng cầu không chứa bất kỳ ty thể nào, trong khi tế bào gan và tế bào cơ có thể chứa hàng trăm hoặc thậm chí hàng ngàn.
Vai trò của Mitochondria
Mặc dù vai trò nổi tiếng nhất của ty thể là sản xuất năng lượng, nhưng Mitochondria cũng thực hiện các nhiệm vụ quan trọng khác.
Trên thực tế, chỉ có khoảng 3% gen cần thiết để tạo ra ty thể được đưa vào sản xuất năng lượng. Phần lớn tham gia vào các công việc khác dành riêng cho loại tế bào nơi chúng được tìm thấy.
Sản xuất năng lượng
ATP, một hóa chất hữu cơ phức tạp được tìm thấy trong mọi dạng sống, thường được gọi là đơn vị tiền tệ của phân tử vì nó cung cấp năng lượng cho các quá trình trao đổi chất.
Hầu hết ATP được tạo ra trong Mitochondria thông qua một loạt các phản ứng, được gọi là chu trình axit Citric hoặc chu trình Krebs.
Sản xuất năng lượng chủ yếu diễn ra trên các nếp gấp hoặc mào của màng trong.
Mitochondria chuyển đổi năng lượng hóa học từ thực phẩm chúng ta ăn thành dạng năng lượng mà tế bào có thể sử dụng. Quá trình này được gọi là quá trình phosphoryl hóa oxy hóa.
Chu trình Krebs tạo ra một chất hóa học gọi là NADH. NADH được sử dụng bởi các enzym nhúng trong Cristae (nếp gấp của màng trong) để sản xuất ATP. Trong các phân tử ATP, năng lượng được lưu trữ dưới dạng liên kết hóa học. Khi các liên kết hóa học này bị phá vỡ, năng lượng có thể được sử dụng.
Tế bào chết
Tế bào chết theo chương trình (Apoptosis)là một phần tất yếu của cuộc sống. Khi các tế bào trở nên cũ hoặc bị hỏng, chúng sẽ bị xóa đi và bị phá hủy. Mitochondria giúp quyết định tế bào nào bị tiêu diệt.
Ty thể giải phóng cytochrom C, kích hoạt caspase, một trong những enzym chính liên quan đến việc tiêu diệt tế bào trong quá trình chết theo chương trình của cơ thể.
Bởi vì một số bệnh, chẳng hạn như ung thư, liên quan đến sự cố trong quá trình chết theo chương trình bình thường, ty thể được cho là có vai trò trong căn bệnh này.
Lưu trữ canxi
Canxi rất quan trọng đối với một số quá trình tế bào. Ví dụ, giải phóng canxi trở lại tế bào có thể bắt đầu giải phóng chất dẫn truyền thần kinh từ tế bào thần kinh hoặc kích thích tố từ tế bào nội tiết. Canxi cũng cần thiết cho chức năng cơ bắp, quá trình thụ tinh và đông máu.
Vì canxi rất quan trọng nên tế bào điều chỉnh nó chặt chẽ. Ty thể đóng một vai trò trong việc này bằng cách nhanh chóng hấp thụ các ion canxi và giữ chúng cho đến khi cần thiết.
Các vai trò khác của canxi trong tế bào bao gồm điều chỉnh quá trình trao đổi chất của tế bào, tổng hợp steroid và báo hiệu hormone.
Sản xuất nhiệt
Khi lạnh, chúng ta rùng mình để giữ ấm. Nhưng cơ thể cũng có thể tạo ra nhiệt theo những cách khác, một trong số đó là sử dụng mô gọi là mỡ nâu.
Trong một quá trình được gọi là rò rỉ proton, ty thể có thể tạo ra nhiệt. Điều này được gọi là sinh nhiệt không run. Mỡ nâu được tìm thấy ở mức cao nhất ở trẻ sơ sinh, khi chúng ta dễ bị cảm lạnh hơn và mức độ giảm dần khi chúng ta già đi.
Bệnh ty thể
DNA trong ty thể dễ bị tổn thương hơn so với phần còn lại của bộ gen. Điều này là do các gốc tự do, có thể gây tổn hại cho DNA, được tạo ra trong quá trình tổng hợp ATP.
Ngoài ra, ty thể thiếu các cơ chế bảo vệ giống như trong nhân tế bào.
Tuy nhiên, phần lớn các bệnh ty thể là do đột biến DNA hạt nhân ảnh hưởng đến các sản phẩm kết thúc trong ty thể. Những đột biến này có thể được di truyền hoặc tự phát.
Khi ty thể ngừng hoạt động, tế bào chứa chúng sẽ bị thiếu năng lượng. Vì vậy, tùy thuộc vào loại tế bào, các triệu chứng có thể rất khác nhau.
Theo nguyên tắc chung, các tế bào cần lượng năng lượng lớn nhất, chẳng hạn như tế bào cơ tim và dây thần kinh, bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi ty thể bị lỗi.
Đoạn văn sau đây đến từ Tổ chức bệnh ty thể thống nhất:
“Bởi vì ty thể thực hiện rất nhiều chức năng khác nhau trong các mô khác nhau, nên thực sự có hàng trăm bệnh ty thể khác nhau. […] Do sự tương tác phức tạp giữa hàng trăm gen và tế bào phải hợp tác để giữ cho bộ máy trao đổi chất của chúng ta hoạt động trơn tru, dấu hiệu đặc trưng của các bệnh ty thể là các đột biến mtDNA giống hệt nhau có thể không tạo ra các bệnh giống hệt nhau.”
Các bệnh tạo ra các triệu chứng khác nhau nhưng do cùng một đột biến được gọi là genocopies. Ngược lại, các bệnh có triệu chứng giống nhau nhưng do đột biến ở các gen khác nhau gây ra được gọi là phenocopies. Một ví dụ về hiện hình là hội chứng Leigh, có thể do một số đột biến khác nhau gây ra.
Mặc dù các triệu chứng của bệnh ty thể rất khác nhau, nhưng chúng có thể bao gồm:
- Mất phối hợp cơ và yếu.
- Vấn đề với tầm nhìn hoặc thính giác.
- Các vấn đề về khó học.
- Bệnh tim, gan hoặc thận.
- Các vấn đề về dạ dày-ruột.
- Các vấn đề về thần kinh, bao gồm chứng mất trí nhớ.
Các bệnh khác được cho là có liên quan đến một số mức độ rối loạn chức năng ty thể, bao gồm:
- Bệnh Parkinson.
- Bệnh Alzheimer.
- rối loạn lưỡng cực.
- tâm thần phân liệt.
- Hội chứng mệt mỏi mãn tính.
- Bệnh Huntington.
- Bệnh tiểu đường.
- bệnh tự kỷ.
Mitochondria và lão hóa
Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã điều tra mối liên hệ giữa rối loạn chức năng Mitochondria và lão hóa. Có một số lý thuyết xung quanh quá trình lão hóa, và lý thuyết lão hóa gốc tự do Mitochondria đã trở nên phổ biến trong thập kỷ qua.
Lý thuyết cho rằng các loại oxy phản ứng (ROS: Reactive Oxygen Species) được tạo ra trong ty thể, như một sản phẩm phụ của quá trình sản xuất năng lượng. Những hạt tích điện cao này làm hỏng DNA, chất béo và protein.
Do tổn thương do ROS gây ra, các bộ phận chức năng của Mitochondria bị tổn thương. Khi ty thể không còn hoạt động tốt như vậy nữa, nhiều ROS được tạo ra hơn, làm trầm trọng thêm thiệt hại.
Mặc dù đã tìm thấy mối tương quan giữa hoạt động của ty thể và lão hóa, nhưng không phải tất cả các nhà khoa học đều đưa ra kết luận giống nhau. Vai trò chính xác của chúng trong quá trình lão hóa vẫn chưa được biết.
Nguồn tham khảo: MedicalNewsToday, genome.gov
![Pinterest](https://pinterest.com/pin/create/button/?url=https://leanhd.com/kien-thuc/mitochondria-ty-the/&media=https://leanhd.com/wp-content/uploads/2023/01/mitochondria-la-gi.jpg&description=Mitochondria hay ty thể còn được mệnh danh là "nhà máy sản xuất năng lượng' của tế bào, giúp biến năng lượng lấy từ thức ăn thành năng lượng.){kind=link}