CuraKI

Mitokondrie

Mitokondrie

Kurs: Basvetenskap 5

TypDubbelmembranomsluten organell, endosymbiotiskt ursprung
HuvudfunktionOxidativ fosforylering — ~90 % av cellens ATP
Eget genommtDNA, 16 569 bp, cirkulärt, 37 gener, maternellt nedärvt
NyckelenzymATP-syntas (komplex V)
Klinisk kopplingMitokondriell sjukdom, Apoptos, Laktacidos

Vad är det?

  • Organell med två membran: ett glatt yttermembran och ett kraftigt veckat innermembran (cristae) som omsluter matrix.
  • Yttermembranet är permeabelt för molekyler < 5 kDa via porin/VDAC; innermembranet är i princip impermeabelt och bär andningskedjan.
  • Antalet varierar med energibehov: några få i lymfocyter, > 5 000 i Kardiomyocyt. Erytrocyt saknar mitokondrier helt.

Struktur och kompartment

KompartmentInnehåll/funktion
YttermembranVDAC/porin, Bcl-2-familjen, MAM-kontakter med Endoplasmatiskt retikulum
IntermembranrumCytokrom c, protongradientens sura sida
Innermembran/cristaeKomplex I–IV, ATP-syntas, kardiolipin, transportörer
MatrixCitronsyracykeln, Betaoxidation, mtDNA, ribosomer

Energimetabolism

  • Pyruvat → acetyl-CoA via pyruvatdehydrogenaskomplexet i matrix.
  • Citronsyracykeln genererar NADH och FADH2.
  • Andningskedjan (komplex I–IV) pumpar protoner till intermembranrummet → elektrokemisk gradient (Δp ~200 mV).
  • ATP-syntas låter protoner flöda tillbaka och roterar → ~30 ATP per glukos totalt.
  • Betaoxidation av fettsyror sker i matrix efter Karnitinshuttle-transport.

Övriga funktioner

  • Apoptos: MOMP → frisättning av Cytokrom c → apoptosomen → kaspas-9 → kaspas-3.
  • Kalciumbuffring via MCU — kopplar cytosoliskt Ca2+ till dehydrogenasaktivering.
  • Hem- och järn-svavelklusterbiosyntes; urea-cykelns första steg (CPS1, OTC).
  • Reaktiva syreradikaler bildas främst i komplex I och III — både signalmolekyler och skadeorsak.
  • Frisatt mtDNA fungerar som DAMP och aktiverar cGAS-STING → steril inflammation.

mtDNA och ärftlighet

  • 37 gener: 13 proteiner (alla i andningskedjan), 22 tRNA, 2 rRNA. Resten importeras från kärngenomet.
  • Maternell nedärvning — spermiemitokondrier degraderas efter befruktning.
  • Heteroplasmi: blandning av muterat och normalt mtDNA. Symtom uppträder först över en tröskel (ofta 60–90 % muterat).
  • Mitotisk segregation gör att muterad andel varierar mellan vävnader → varierande fenotyp.
  • Hög mutationsfrekvens (10–17× kärn-DNA) pga närhet till ROS och begränsad reparation.

Mitokondriella sjukdomar

  • Drabbar företrädesvis energikrävande vävnader: hjärna, muskel, hjärta, syn, hörsel, njurtubuli.
  • MELAS (m.3243A>G) — stroke-liknande episoder, Laktacidos, ofta samtidig diabetes och dövhet.
  • MERRF — myoklonusepilepsi, ragged red fibers.
  • LHON — akut bilateral synnervsatrofi hos unga män.
  • Kearns–Sayre — extern oftalmoplegi, retinitis pigmentosa, hjärtblock; mtDNA-deletion.
  • Muskelbiopsi: ragged red fibers (Gomori trikrom), COX-negativa fibrer. Förhöjt laktat och FGF21.

Klinisk pärla

Misstänk mitokondriell sjukdom när symtombilden korsar organgränser utan att följa något anatomiskt kärl- eller nervterritorium — t.ex. diabetes + dövhet + kardiomyopati hos samma patient. Metformin och Valproat bör undvikas vid känd mitokondriell sjukdom pga risk för Laktacidos respektive leversvikt.

Tenta-fokus

Maternell nedärvning innebär att alla barn till en drabbad kvinna kan ärva sjukdomen, men inga barn till en drabbad man. Förklara varför fenotypen varierar: heteroplasmi + tröskeleffekt + mitotisk segregation. Kunna att endast 13 av andningskedjans ~90 subenheter kodas av mtDNA — därför kan mitokondriella sjukdomar också nedärvas autosomalt.

Kopplingar

Graph View

Backlinks