ミトコンドリアは、真核生物の実質的にすべての細胞に見られる細胞小器官です。それらは好気性細胞呼吸、つまり酸素が消費される呼吸を担当します。卵形、球形、糸状、棒状などの形状のものがあります。
細胞内のミトコンドリアの数は、細胞の種類に応じて数十から数百まで異なります。細胞内で大量のエネルギーが消費される器官である肝細胞では、最大 2,000 個のミトコンドリアを見つけることが可能です。
ミトコンドリアは、細胞質膜に似た 2 つのリポタンパク質膜で形成され、外膜は滑らかですが、内膜はミトコンドリアクリステと呼ばれる襞または隔壁で構成されています。ミトコンドリアクリステの間には、ミトコンドリアマトリックスと呼ばれる粘稠なサイトゾル様の溶液があります。ミトコンドリアマトリックスでは、呼吸の化学反応を担う酵素を見つけることができます。また、ミトコンドリアのマトリックスでは、DNA、RNA、リボソームの分子を見つけることができます。これらは、一部のタンパク質や、呼吸プロセスに関与する酵素の合成に関与しています。ミトコンドリアは細胞核によって生成されるタンパク質も使用します。
ミトコンドリアは細胞呼吸を担当します。このプロセスでは、有機分子が酸素と反応して、二酸化炭素と水が形成されます。その後エネルギーが放出され、ATP (アデノシン三リン酸) 分子に蓄えられます。ミトコンドリアによって生成されるこの ATP は、細胞の他の領域に広がり、その代謝に必要なエネルギーを提供します。
ミトコンドリアは非常に複雑な細胞小器官であり、独自の DNA を持ち、既存のミトコンドリアから自己複製することができ、細胞内でその数を常に一定に保ちます。ミトコンドリアは一部の細菌と遺伝的および生化学的類似性があり、このためミトコンドリアは原始的な真核細胞内に定着したいくつかの原始的な細菌の子孫であると考えられています。これらの細菌は、食作用によって細胞に侵入し、細胞内の消化機構から逃れたと考えられます。専門家は、原始的な細菌は好気呼吸を行い、原始的な真核細胞は発酵のみを行ったと考えています。好気呼吸はより多くのエネルギーを放出するため、真核細胞はより多くのエネルギーを利用できるようになり、原始細菌は細胞の食物の一部を共有することに加えて、共生関係で保護を得ました。この理論はミトコンドリアの内部共生理論として知られています。
有性生殖を行う動植物では、雄の配偶子に存在するミトコンドリアが受精後に変性するため、ミトコンドリアは母系起源となります。したがって、受精卵のミトコンドリアと新しい個体のミトコンドリアはすべて、女性の配偶子に存在していたミトコンドリアの子孫になります。
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