Биохимия | Митохондрии

Строение и функции митохондрий

Митохондрии содержатся в высокой концентрации в метаболически активных клетках. Имеют двумембранную структуру с наружной и внутренней мембранами.

Наружная мембрана обладает высокой проницаемостью из-за большого количества поринов. Внутренняя мембрана непроницаема для ионов и молекул, образует складки (кристы) для увеличения площади поверхности и содержит ферменты дыхательной цепи.

Митохондриальная ДНК

Внутренний матрикс содержит кольцевую митохондриальную ДНК, которая передается по материнской линии — митохондрии в зиготе происходят из яйцеклетки. Это немендлевский тип наследования.

МтДНК синтезируется непрерывно полицистронным способом и включает:

• 13 кодирующих генов

• 2 модуля рибосомальной РНК

• 22 сегмента транспортной РНК

Митохондриальные заболевания:

• Оптическая нейропатия Лебера — дегенерация ганглиозных клеток сетчатки с прогрессирующей потерей центрального зрения и слепотой

• Синдром Пирсона (поражение костного мозга и поджелудочной железы)

Часть белков синтезируется в матриксе митохондрий, большинство — в цитоплазме с последующей транслокацией в митохондрии.

Функции митохондрий

1. Окисление субстратов — превращение NADH и FADH₂ в NAD⁺ и FAD

2. Генерация АТФ — через дыхательную цепь

3. Депонирование магния и кальция

Митохондриальное наследование

• Пораженные мужчины не передают заболевание детям

• Пораженные женщины передают всем детям

Клинические примеры

MERRF-синдром

10-летний мальчик с эпизодом судорог и миоклонусом правой стопы. Биопсия мышц показала "рваные красные волокна". MERRF (миоклоническая эпилепсия с рваными красными волокнами) — редкое митохондриальное заболевание с различной степенью экспрессивности из-за гетероплазмии.

Симптомы: миоклонус, судороги, мозжечковая атаксия, миопатия, деменция, атрофия зрительного нерва, спастичность. Проявляются в детстве или раннем подростковом возрасте.

Оптическая нейропатия Лебера

Заболевание, связанное с мутацией в митохондриальной ДНК, которая синтезируется полицистронным способом вместе с рРНК и тРНК. Характеризуется прогрессирующей потерей центрального зрения.

Другие митохондриальные синдромы:

• MELAS — митохондриальная энцефаломиопатия, лактацидоз и инсультоподобные эпизоды с ранней деменцией

📌 Основные выводы для практикующих врачей

1. Митохондриальные заболевания наследуются только по материнской линии — отцы никогда не передают их детям

2. "Рваные красные волокна" в биопсии мышц — патогномоничный признак митохондриальных миопатий

3. MERRF-синдром проявляется миоклонусом, судорогами и мышечной слабостью у детей и подростков

4. Оптическая нейропатия Лебера — основная причина наследственной слепоты с митохондриальным типом наследования

5. МтДНК содержит только 13 генов для белков дыхательной цепи, остальные митохондриальные белки кодируются ядерной ДНК

6. Гетероплазмия объясняет вариабельность симптомов митохондриальных заболеваний даже в одной семье