미토콘드리아

진핵세포를 특징짓는 세포내 호흡, 에너지생성기관으로 폭 0.5μm 전후의 세포소기관. 일부 염기성, 기생성 진핵생물은 미토콘드리아가 없는 것도 있다. 광학현미경에서 사상(絲狀), 과립상으로 관찰되며, 야누스그린이나 테트라졸리움염으로 특이하게 염색된다. 호흡을 주요 기능으로 하며, 막전위차를 이용한 형광색소를 미토콘드리아 내로 취입시키면 생체염색이 가능하다. 일반적으로 간세포에서는 1세포 당 약 2,500개, 식물세포에서는 100~200개가 포함되지만 그 수는 동일종 내에서도 기관의 조직에 따라 또한 세포의 상태에 따라 크게 변동한다.

조류(藻類)나 균류에서는 생활환이나 분열주기의 특정 시기에 미토콘드리아가 융합하여 그물모양이나 끈모양을 한 1개로부터 수개의 거대미토콘드리아가 되는 경우도 종종 있다. 또한 동물의 배양세포 등에서는 가늘고 긴 끈모양의 미토콘드리아가 50μm 가까이 신장하여 도중에서 갈라지고 분열이나 융합을 반복하는 것이 생체관찰되고 있다. 전자현미경상에서 미토콘드리아는 내외 2겹의 미토콘드리아 막에 싸여 있다. 막 두께는 약 6nm, 막 사이는 6~8nm이며, 내막은 내부를 향해서 돌출되고 폭 20~30μm의 울타리모양의 크리스타(crista)를 형성한다.

크리스타의 존재는 미토콘드리아의 기본적 특징이며 미토콘드리아의 형태학적 동정의 표지가 된다. 크리스타는 미토콘드리아의 장축방향에 직각으로 돌출하는 것이 많지만 장축에 평행인 경우도 있다. 원생생물, 조류에서 크리스타는 고리모양을 하고 있는 것이 많다. 저장액 중에서 팽윤한 미토콘드리아를 네거티브염색 후 전자현미경으로 관찰하면 크리스타막 및 내막표면에는 직경 약 10nm의 기본입자를 볼 수 있다. 내막에 둘러싸인 크리스타 사이를 메우는 공간을 미토콘드리아기질이라고 한다.

미토콘드리아는 시트르산회로와 전자전달계 및 양자에게 공역하는 산화적 인산화의 효소군이 있으며, 호기조건하에서 에너지생산의 장(場)이 된다. 기질에는 피루브산이나 지방산에서 아세틸CoA를 생성하는 효소나, 시트르산회로에 의해 아세틸CoA를 산화하는 효소를 함유한다. 이 산화과정에서 생기는 최종산물은 CO₂와 NADH로, CO₂는 세포로부터 방출되고 NADH는 호흡사슬을 흐르는 전자의 주된 공급원이 된다.

크리스타 및 내막에는 전자전달에 관여하는 여러 가지 효소와 그것에 공역하는 산화적 인산화에 관여하는 ATPase가 묻혀있다. 기본입자는 ATPase의 일부로서 막관통형 프로톤운반체를 포함하고 전기화학적 구배에 따라 프로톤이 이곳을 통과할 때 ATP를 합성한다.

미토콘드리아