ミトコンドリアの基礎と役割

ミトコンドリアは、私たちの体の中にある細胞の重要な部分で、「細胞のエネルギー工場」とも呼ばれています。その基礎、役割、そして作られ方について詳しく説明します。

ミトコンドリアの基礎

真核細胞（動物、植物、菌類などの細胞）のほとんど全てに存在します。赤血球を除くすべての細胞に含まれ、特に脳や心臓、筋肉など、大量にエネルギーを消費する細胞には多く存在します。

1つの細胞に数百個から2,000個程度含まれることもあります。

外膜と内膜という2つの膜で覆われています。

内膜は内側に大きく折りたたまれており、このひだ状の構造を「クリステ」と呼びます。クリステの表面積が大きいほど、多くの化学反応が起こりやすくなります。

内膜に囲まれた部分は「マトリックス」と呼ばれ、さまざまな酵素が含まれています。

核のDNAとは別に、ミトコンドリア独自のDNA（ミトコンドリアDNA：mtDNA）を持っています。これは、ミトコンドリアが元々別の生物だったという「細胞内共生説」の根拠の一つとされています。

ミトコンドリアの最も重要な役割は、細胞が活動するためのエネルギー源であるアデノシン三リン酸（ATP）を生成することです。体内のエネルギーの約95%はミトコンドリアによって作られています。

私たちが食事から摂取する糖質、脂質、タンパク質などの栄養素を分解し、酸素を使ってATPを合成します。この過程を「好気呼吸」と呼びます。

具体的には、グルコース1分子から最大で36個のATPを生成することができます。

ATPは、筋肉の収縮、思考、体温の維持、物質の合成など、あらゆる生命活動に不可欠なエネルギー通貨です。

エネルギーを作り出す過程で、脂肪を燃焼させたり、糖の代謝を活発にしたりします。これは、代謝の中心的な役割を担っていることを意味します。

細胞内のカルシウムイオンの濃度を調整し、様々な細胞機能の制御に関与しています。

傷ついた細胞や不要になった細胞が自ら死滅する「アポトーシス」という仕組みにも関与しています。これにより、体を健全に保つことができます。

ATPを生成する過程で、少量ながら「活性酸素種」を副産物として生成します。過剰な活性酸素は細胞にダメージを与えますが、ミトコンドリアは抗酸化物質を持つことでその害を軽減し、また、免疫機能において病原体を駆除する際に活性酸素を利用する仕組みも持っています。

免疫細胞の活動に必要なエネルギーを供給するだけでなく、免疫反応そのものにも深く関わっていることが近年明らかになっています。

ミトコンドリアは、細胞内の他の細胞小器官のように、細胞分裂によって単純に増えるわけではありません。ミトコンドリアには、その独自のDNAに基づいて、自分自身で分裂・増殖する能力があります。

最も有力な説として、「細胞内共生説」があります。これは、約20億年前に、原始的な真核細胞の祖先が、酸素を使ってエネルギーを作る能力を持つ細菌（α-プロテオバクテリアの仲間と考えられている）を取り込み、その細菌が細胞内で共生を始めることでミトコンドリアになったという考え方です。

この説を裏付ける証拠として、ミトコンドリアが独自の環状DNAを持っていること、リボソームが細菌のものと似ていること、二重膜構造を持つことなどが挙げられます。

ミトコンドリアは細胞内で常に分裂と融合を繰り返しており、細胞のエネルギー需要に応じてその数や形を柔軟に変化させています。新しいミトコンドリアは、既存のミトコンドリアが分裂して増えることで供給されます。

ミトコンドリアには独自のDNAがありますが、ミトコンドリアを構成するタンパク質の多くは、細胞の核にあるDNAの指令によって作られ、ミトコンドリア内部に運ばれます。つまり、核とミトコンドリアは協力し合って機能しています。

ミトコンドリアは、私たちの生命活動を支える上で不可欠な存在であり、その機能の維持は健康に大きく関わっています。