ชีววิทยาของเซลล์
ไมโตคอนเดรีย
ส่วนประกอบของไมโตคอนเดรียทั่วไป 1. เยื่อหุ้มชั้นนอก 1.1 พอริน 2 ช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ 2.1ช่องว่างภายในผลึก 2.2พื้นที่รอบนอก 3 แผ่น 3.1 เยื่อหุ้มชั้นใน 3.11เยื่อหุ้มขอบเขตด้านใน 3.12เยื่อคริสตัล 3.2 เมทริกซ์ 3.3 คริสเต   ◄ คุณอยู่ที่นี่ 4. ดีเอ็นเอไมโทคอนเดรีย5.เมทริกซ์แกรนูล 6. ไรโบโซมไมโทคอนเดรีย7. เอทีพีซินเทส

คริสตา ( / ˈ k r ɪ s t ə / ; พหูพจน์ : คริสเต ) คือรอยพับในเยื่อหุ้มชั้นในของไมโทคอนเด รีย คริสตาทำให้เยื่อหุ้มชั้นในมีรูปร่างย่นที่เป็นเอกลักษณ์ และมี พื้นที่ผิวจำนวนมากสำหรับปฏิกิริยาทางชีวเคมีโดยเฉพาะอย่างยิ่งการฟอสฟอริเลชันแบบออกซิเดชัน คริสตามี โปรตีนเกาะอยู่มากมายรวมถึงเอทีพีซินเทส และ ไซโตโครมหลาย ชนิด

จากการค้นพบโครงสร้างเยื่อหุ้มสองชั้นของไมโตคอนเดรีย ผู้บุกเบิก การวิจัยโครงสร้าง ระดับจุลภาค ของไมโตคอนเดรีย ได้เสนอแบบจำลองต่างๆ สำหรับการจัดระเบียบของเยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรีย^{[ 1 ]}แบบจำลองที่เสนอมีสามแบบ ได้แก่:

• แบบจำลองแผ่นกั้น – ตามที่Palade (1953) กล่าวไว้ เยื่อหุ้มชั้นในของไมโทคอนเดรียมีลักษณะเป็นรอยหยักคล้ายแผ่นกั้น โดยมีช่องเปิดกว้างไปยังช่องว่างภายในผลึก แบบจำลองนี้ถูกนำไปใช้ในตำราเรียนส่วนใหญ่และเป็นที่เชื่อถือกันอย่างกว้างขวางเป็นเวลานาน
• แบบจำลองเซปตา – Sjöstrand (1953) เสนอว่าแผ่นของเยื่อหุ้มชั้นในจะทอดยาวเหมือนเซปตา (พหูพจน์ของเซปตัม ) ผ่านเมทริกซ์ แบ่งเมทริกซ์ออกเป็นช่องที่แตกต่างกันหลายช่อง^{[ 2 ]}
• แบบจำลองจุดเชื่อมต่อคริสตา – Daems และ Wisse (1966) เสนอว่าคริสตาเชื่อมต่อกับเยื่อหุ้มขอบเขตด้านในผ่านโครงสร้างท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางค่อนข้างเล็ก เรียกว่าจุดเชื่อมต่อคริสตา (CJs) ในช่วงกลางทศวรรษ 1990 โครงสร้างเหล่านี้ถูกค้นพบอีกครั้งโดยการถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ทำให้เกิดแบบจำลองที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในปัจจุบัน^{[ 3 ]}

งานวิจัยล่าสุด (2019) พบว่ามีแถวของ ไดเมอร์ ATP synthase (เดิมเรียกว่า "อนุภาคพื้นฐาน" หรือ "ออกซิโซม") ก่อตัวขึ้นที่คริสตา ไดเมอร์ที่โค้งงอของเยื่อหุ้มเซลล์เหล่านี้มีรูปร่างโค้งงอ และอาจเป็นขั้นตอนแรกของการก่อตัวของคริสตา^{[ 4 ]}พวกมันตั้งอยู่ที่ฐานของคริสตา คอมเพล็กซ์โปรตีนระบบจัดระเบียบคริสตาบริเวณจุดสัมผัสของไมโทคอนเดรีย (MICOS) ครอบครองจุดเชื่อมต่อของคริสตา โปรตีนเช่นOPA1มีส่วนเกี่ยวข้องในการปรับโครงสร้างของคริสตา^{[ 5 ]}

โดยทั่วไปแล้ว คริสต้าจะถูกแบ่งตามรูปร่างเป็นคริสต้าแบบแผ่น แบบท่อ และแบบถุง^{[ 6 ]} คริสต้า เหล่านี้ปรากฏในเซลล์ประเภทต่างๆ มีการถกเถียงกันว่ารูปร่างเหล่านี้เกิดขึ้นจากเส้นทางที่แตกต่างกันหรือไม่^{[ 7 ]}

เช่นเดียวกับบริเวณอื่นๆ ของเยื่อหุ้มไมโทคอนเดรียชั้นใน คริสเต้มีคาร์ดิโอลิปินสูงและขาดคอเลสเตอรอลดังนั้นจึงซึมผ่านโมเลกุลได้น้อยกว่าเยื่อหุ้มอื่นๆ มาก คริสเต้ไม่ใช่รอยพับที่คงที่ แต่เป็นโครงสร้างที่มีพลวัตซึ่งถูกปรับเปลี่ยนอย่างมากโดยปัจจัยต่างๆ เช่น ความเครียดและโภชนาการ

เชื่อกันว่าคริสเต้มีวิวัฒนาการมาจากเมโซโซมของแบคทีเรีย ทำให้การทำงานของไมโตคอนเดรียคล้ายกับแบคทีเรียที่ถูกห่อหุ้มด้วยเยื่อหุ้มยูคาริโอต^{[ 8 ]}

คริสเต้ช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวของเยื่อหุ้มชั้นใน อย่างมาก และเป็นฐานรองรับเอนไซม์และตัวขนส่งที่รับผิดชอบในห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนการสังเคราะห์ATPและหน้าที่อื่นๆ ของไมโทคอนเดรีย

การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์แสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติทางแสงของคริสตาในไมโตคอนเดรียที่เป็นเส้นใยอาจส่งผลต่อการสร้างและการแพร่กระจายของแสงภายในเนื้อเยื่อ^{[ 9 ]}

กระบวนการลำเลียงอิเล็กตรอนมีหน้าที่ในการปลดปล่อยพลังงานจากอิเล็กตรอนพลังงานสูงที่เก็บไว้ในรูปของNADHและFADH2พลังงานนี้ถูกนำไปใช้ในการปั๊มไอออน H ⁺เข้าสู่ช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ ทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าในขณะที่อิเล็กตรอนจะถูกรับโดยออกซิเจนในที่สุดก่อให้เกิดน้ำความต่างศักย์ไฟฟ้านี้สร้างแรงขับเคลื่อนโปรตอนข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นใน ขับเคลื่อนการสังเคราะห์ATPโดยมีเอนไซม์ATP synthase เป็นตัวเร่ง ปฏิกิริยา

เอนไซม์ ATP Synthaseใช้ประโยชน์จากความต่างศักย์ไฟฟ้าที่เกิดจากการออกซิเดชันของโมเลกุล NADH และ FADH₂ _{เพื่อ}ขับเคลื่อนการสังเคราะห์ ATP การออกซิเดชันของโมเลกุล NADH และ FADH₂ สามารถขับเคลื่อนการสังเคราะห์ ATP ได้ 3 และ 2 โมเลกุล ตาม _{ลำดับ}

ยกตัวอย่างเช่น กลูโคส 1 โมเลกุล จะให้ NADH 8 โมเลกุล และ FADH2 ₂โมเลกุล ผ่าน กระบวนการ ไกลโคไลซิสและวัฏจักรเครบส์โดยแลกกับการสร้าง ATP 28 โมเลกุล ซึ่งหมายความว่า เมื่อรวมกับวัฏจักรเครบส์และไกลโคไลซิสประสิทธิภาพของห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนจะอยู่ที่ประมาณ 65% เมื่อเทียบกับประสิทธิภาพเพียง 3.5% สำหรับไกลโคไลซิสเพียงอย่างเดียว