脂肪酸のβ酸化や、電子伝達系による酸化的リン酸化によるエネルギー生産である。 酸素とは元来、原生生物にとって毒となるものであったが、ミトコンドリアの機能により、酸素から運動エネルギーを獲得できるようになった。 細胞のさまざまな活動に必要なエネルギーのほとんどは、直接、あるいは間接的にミトコンドリアから、ATPの形で供給される。
現在、他の機能としては、カルシウム貯蔵、アポトーシス責任器官としての役割が指摘されている。
ATP合成系
ミトコンドリアはピルビン酸と脂肪酸、酸素、ADP、Pi(リン酸)を周囲の細胞質から取り込み、ピルビン酸と脂肪酸はマトリックス内でアセチルCoAに変えられ、クエン酸回路を経由することでNADHと二酸化炭素に分解される。二酸化炭素はミトコンドリア外に排出される。
NADHは内膜に移り、NADに変換される過程でNADH脱水素酵素複合体、チトクロム複合体、チトクロム酸化酵素複合体の3呼吸酵素複合体からなる電子伝達系へ電子を供給し、電子伝達系はプロトン(H+)をマトリックス側から内外包膜の膜間部分に放出する。
3呼吸酵素複合体と同じく内膜に付いたATP合成酵素は膜間部分のプロトンをマトリックス側に戻る時のエネルギーによって、ADPとPiから大量のATPを合成する。
嫌気性分解では1分子のグルコースから2分子のATPしか得られなかったのが、ミトコンドリアによる好気性分解によって、1分子のグルコースから38分子のATPが合成できるようになった。
ミトコンドリアのDNAは母親のミトコンドリアDNAを引き継ぐ。これは、同種交配の場合卵子に入った精子のミトコンドリアが選択的に排除されてしまうからである。そのため世界中の人間のミトコンドリアDNAを調べて追跡すると、どこの誰が今のミトコンドリアについての人類の母であったかがわかる。実際にこの調査は行われ、大昔のアフリカのある女性が今の人類の全てのミトコンドリアについての「母親」であったことが判明した。その他の遺伝情報についてすべてこの女性に由来するということではない。この女性は「ミトコンドリア・イブ」と呼ばれている。なお、実験的に異種交配させた受精卵では、精子由来のミトコンドリアを排除するプロセスが失敗する場合がある。
生物の系統との関係
上記のようなミトコンドリアの特徴は、動物、植物、菌類にほぼ共通であるが、それ以外の原生動物では、若干異なった形のものがある。特にクリステの形についてははっきりと異なったものがある。一般のミトコンドリアでは内膜がひだのように折れ曲がり、クリステは平坦な板のような形をしている。しかし、粘菌類の場合、クリステは内膜から内部へと放射状に入り込む管の形で、管の表面にATP合成酵素の手段が並んでいる。また、内部の中央にDNAを含んだ塊があって、ミトコンドリア核と呼ばれる。このような、管状のクリステを持つミトコンドリアは、繊毛虫やアピコンプレックス類、アメーバ類、クロララクニオン藻類などの原生生物からも知られる。
また、ミドリムシ類とトリパノソーマでは、クリステは団扇型になっていることも知られている。これらのミトコンドリアは、細長くて枝分かれをして、細胞内に広がっている。トリパノソーマでは、鞭毛の基部にキネトプラストと呼ばれる袋状の構造が知られており、その中の顆粒にはDNAが含まれているが、これはミトコンドリアの一部である。
『ウィキペディア(Wikipedia)』引用
ミトコンドリア・イブ についても調べてみました。とても面白いですね。
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