미토콘드리아는 중요한 세포소기관이다.

미토콘드리아(영어: mitochondria 단수:mitochondrion)

고대 그리스어 mitos: 끈 + chondros: 낱알)는 진핵생물에서 산소 호흡의 과정이 진행되는 세포 속에 있는 중요한 세포 소기관으로, 한자 표기로는 사립체(絲粒體) 또는 활력체(活力體)라고도 한다. 미토콘드리아라는 이름은 아래의 모식도에서 잘 나타나 있듯이 겉모양이 낱알을 닮고 내부 구조가 마치 끈을 말아 놓은 것 같다고 하여 붙여진 이름이다.

기본적인 기능이 여러 유기물질에 저장된 에너지를 산화적 인산화 과정을 통하여 생명활동에 필요한 아데노신 삼인산(ATP)의 형태로 변환하는 것이기 때문에 미토콘드리아는 세포의 발전소라고 할 수 있다. 보통 미토콘드리아는 세포의 25%의 세포질을 차지하고 있으나 그 크기와 수가 세포의 종류와 역할에 따라 다양하다. 자체적인 DNA(미토콘드리아 DNA)와 RNA를 가지고 있어 세포질 유전에 관여한다. 자체적인 DNA의 존재와 이중막 구조는 미토콘드리아뿐만 아니라 엽록체에서도 나타나는 것으로 오래전 세균에 의한 세포 내 공생의 결과로 진핵생물의 탄생이 이루어진 데서 유래한 것으로 여겨진다

 

미토콘드리아 현미경사진

미토콘드리아에는 여러 가지 모양의 것이 있다는 사실이 전자 현미경의 연구로 알려져 있으나, 광학 현미경에서는 아주 작은 과립으로밖에 보이지 않는다. 하나의 세포 내에 존재하는 미토콘드리아의 수는 세포에 따라 다르지만, 보통 많은 수가 존재한다. 전자 현미경에 의한 관찰에 따르면, 미토콘드리아는 바깥쪽을 둘러싸는 막질 부분과 내부로 이루어져 있다. 막 부분은 외막과 내막의 이중막으로 되어 있는데, 내막의 일부는 안쪽으로 돌출하여 여러 겹으로 접혀 있다. 이렇게 접혀 있는 내막의 구조를 ‘크리스테(cristae)’ 또는 크리스타(crista)라고 한다. 미토콘드리아에는 TCA회로나 전자 전달계에 관여하는 모든 효소가 들어 있다. 따라서, 미토콘드리아는 세포 내 호흡에 의해 유기물의 화학 에너지를 ATP로 바꾸는 중요한 기관이다.

 

세포 내 공생

세포 내 공생설(細胞內共生說, 영어: Endosymbiotic theory)은 서로 다른 성질의 원핵생물들이 생존을 위해 공존을 모색하다가 진핵생물로 진화하게 되었다는 가설이다. 다른 원핵생물에게 먹힌 원핵생물이 소화되지 않고 남아있다가 공생하게 된 것으로 생각된다. 린 마굴리스(Lynn Margulis)가 처음 주장하였다.

대부분의 세포 소기관과는 달리 이들이 핵의 지배를 받지 않고 (자체 DNA를 가지며 필요한 효소 일부를 자가 합성할 수 있다.) 독자적인 행동을 하는 미토콘드리아와 엽록체의 유사성에 착안하여 그들의 기원을 설명하기 위한 가설이다. 이 가설에 따르면 미토콘드리아는 호기성 세균(세균인 프로테오 박테리아(proteobacteria)이나 세균이 아닌 리케차(rickecha))에서, 엽록체는 호기성 광합성 세균(시아노박테리아(cyanobacteria))에서 유래하였을 것으로 보인다.

오늘날에도 두 세균의 공생은 화산(온천) 지역이나 열대 해역에서 볼 수 있다. 화산 지역에는 공기에 가까운 층에는 호기성 광합성 세균이 혐기성 세균이 공기에 노출되는 것을 막아 주며 공기에서 먼 아래쪽 층에는 혐기성 화학합성 세균이 층을 이루어 호기성 세균에게 유해한 물질을 차단하는 공생 관계를 형성하고 있음을 볼 수 있다.