Функции митохондрий

Функции митохондрий

Функции митохондрий

В клетках любых живых организмов есть особые органеллы, которые двигаются, функционируют, сливаются между собой и размножаются. Называются они митохондриями или хондриосомами. Подобные структуры содержатся как в клетках простейших организмов, так и в клетках растений и животных. Долгое время при изучении строения клеток изучались и функции митохондрии, потому что она представляла особый интерес.

Действительно, на клеточном уровне митохондрии выполняют конкретную и весьма важную функцию — образуют энергию в виде аденозинтрифосфата. Это ключевой нуклеотид в обмене веществ живых организмов и преобразовании его в энергию. АТФ выступает в роли универсального источника энергии, необходимой для протекания любых биохимических процессов в организме. В этом главные функции митохондрии поддерживать жизнедеятельность на клеточном уровне за счёт формирования АТФ.

Процессы, происходящие в клетках, долгое время представляли особый интерес учёных, потому что это помогало лучше понять структуру и возможности организма. Процесс познания всегда занимает долгое время. Так Карл Ломанн в 1929 году открыл аденозинтрифосфат, а Фриц Липман в 1941 году разобрался в том, что он является основным поставщиком энергии в клетки.

Строение митохондрий

Внешний вид представляет такой же интерес, как и функции митохондрии. Размеры и формы этих органелл непостоянны и могут быть разными в зависимости от видов живых существ. Если описывать средние значения, то гранулярная и нитевидная митохондрия, состоящая из двух мембран, имеет размеры порядка 0,5 микромиллиметра в толщину, а длина может достигать 60 микромиллиметров.

Как уже было сказано выше, учёные долгое время пытались разобраться в вопросе, каково строение и функции митохондрий. Основные сложности были с недостаточно развитостью оборудования, потому что изучать микромир другими способами практически невозможно.

В клетках животных митохондрий содержится больше, чем в клетках растений, потому что для животных преобразование энергии с эволюционной точки зрения более важно. Впрочем, объяснять подобные процессы достаточно сложно, но в клетках растений подобные функции берут на себя в основном хлоропласты.

В клетках митохондрии могут располагаться в самых разных местах, где есть потребность в АТФ. Можно сказать, что у митохондрий достаточно универсальное строение, поэтому они могут появляться в разных местах.

Функции митохондрии

Основная функция митохондрийсинтез молекул АТФ. Это своего рода|рода энергетическая станция клетки, которая за счёт окисления различных органических соединений высвобождает энергию за счёт их распада.

Главным источником энергии, т.е. соединением, используемым для распада, является пировиноградная кислота. Её в свою очередь организм получает из белков, углеводов и жиров. Есть два пути образования энергии, причём митохондрии используют оба. Первый из них связан с окислением пирувата в матриксе. Второй связан уже с кристами органелл и непосредственно завершает процесс энергообразования.

В целом данный механизм достаточно сложен и происходит в несколько этапов. Выстраиваются длинные последовательности реакций, единственная цель которых — энергообеспечение других клеточных процессов. Поддержание организма на клеточном уровне позволяет сохранить его жизнедеятельность в целом. Именно поэтому учёные долгое время пытались разгадать, как именно происходят данные процессы. Со временем многие вопросы были решены, особенно в этом помогло изучение ДНК и структуры остальных небольших клеток микромира. Без этого вряд ли можно было бы представить развитие данной науки в целом, а также изучение организма человека и высокоразвитых животных.

Функции митохондрий

Функции митохондрий

Что такое митохондрии? Если ответ на этот вопрос вызывает у вас затруднения, то наша статья как раз для вас. Мы рассмотрим особенности строения этих органелл во взаимосвязи с выполняемыми функциями.

Что такое органеллы

Но для начала давайте вспомним, что такое органеллы. Так называют постоянные клеточные структуры. Митохондрии, рибосомы, пластиды, лизосомы… Всё|Все это органеллы. Подобно самой|самой клетке, каждая подобная структура имеет общий план строения. Органеллы состоят из поверхностного аппарата и внутреннего содержимого — матрикса. Каждую из них можно сравнить с органами|органами живых существ. Органеллы также имеют свои характерные|характерные черты, обусловливающие их биологическую роль.

Классификация клеточных структур

Органеллы объединяют в группы по признаку строения их поверхностного аппарата. Различают одно-, дву- и немембранные постоянные клеточные структуры. К первой группе относятся лизосомы, комплекс Гольджи, эндоплазматический ретикулум, пероксисомы и различные виды вакуолей. Ядро, митохондрия и пластиды — двумембранные. А рибосомы, клеточный центр и органеллы движения полностью лишены поверхностного аппарата.

Теория симбиогенеза

Что такое митохондрии? Для эволюционного учения это не просто структуры клетки. Согласно симбиотической теории, митохондрии и хлоропласты являются результатом метаморфоз прокариот. Вполне возможно, что митохондрии произошли от аэробных бактерий, а пластиды — от фотосинтезирующих. Доказательством этой теории является тот факт, что данные структуры имеют собственный генетический аппарат, представленный кольцевой молекулой ДНК, двойную мембрану и рибосомы. Существует также предположение, что в дальнейшем от митохондрий произошли животные эукариотические клетки, а от хлоропластов — растительные.

Расположение в клетках

Митохондрии являются составляющей частью клеток преобладающей части растений, животных и грибов. Отсутствуют они только у анаэробных одноклеточных эукариот, обитающих в бескислородной среде.

Строение и биологическая роль митохондрий долгое время оставались загадкой. Впервые при помощи микроскопа их удалось увидеть Рудольфу Келликеру в 1850 году. В мышечных клетках учёный обнаружил многочисленные гранулы, которые на свету были похожи на пух. Понять, какова роль этих удивительных структур, стало возможно благодаря изобретению профессора|профессора Пенсильванского университета Бриттона Ченса. Он сконструировал прибор, который позволял видеть сквозь органеллы. Так была определена структура и доказана роль митохондрий в обеспечении энергией клеток и организма в целом.

Форма и размер митохондрий

Митохондрии могут иметь форму палочек, нитей или круглых телец|телец. Длина их достигает от 0, 5 до 10 мкм. Количество данных органелл в клетке напрямую зависит от интенсивности протекающих в ней обменных процессов. К примеру, у одноклеточных паразитических жгутиконосцев — трипаносом — в клетке расположена единственная крупная митохондрия. Тогда как в амёбе может находиться до пятисот тысяч этих структур.

Общий план строения

Рассмотрим, что такое митохондрии с точки зрения особенностей их строения. Это двумембранные органеллы. Причём наружная — гладкая, а внутренняя имеет выросты. Матрикс митохондрий представлен различными ферментами, рибосомами, мономерами органических веществ, ионами и скоплениями кольцевых молекул ДНК. Такой состав делает возможным протекание важнейших химических реакций: цикла трикарбоновых кислот, мочевины, окислительного фосфорилирования.

Значение кинетопласта

Эта структура наблюдается только у паразитических одноклеточных организмов — трипаносом или лейшманий. Кинетопласт внутри единственной гигантской митохондрии. Он представляет собой хорошо выраженное скопление ДНК. Эта структура практически всегда располагается у основания жгутика, эффективно обеспечивая его необходимой для движения в вязкой среде энергией. Кинетопласт имеет форму мини- и максиколец. Учёные доказали, что если паразит утрачивает свою специфичную ДНК, он не может существовать в организме насекомого. Всё|Все дело в том, что в его кинетопласте закодирована информация о единице фермента, который необходим для осуществления процесса фосфорилирования. Однако такие организмы способны развиваться в тканях позвоночных, где получают энергию в ходе процессе гликолиза.

Мембрана митохондрии

Мембраны митохондрий не одинаковы по своему строению. Замкнутая наружная является гладкой. Она образована бислоем липидов с фрагментами белковых молекул. Его общая толщина составляет 7 нм. Данная структура выполняет функции отграничения от цитоплазмы , а также взаимосвязи органеллы с окружающей средой. Последняя возможна благодаря наличию белка|белка порина, который формирует каналы. По ним посредством активного и пассивного транспорта передвигаются|передвигаются молекулы.

Химическую основу внутренней мембраны составляют белки|белки. Она образует внутри органоида многочисленные складки — кристы. Эти структуры в значительной степени увеличивают активную поверхность органеллы. Главной особенностью строения внутренней мембраны является полная непроницаемость для протонов. В ней не образуются каналы для проникновения ионов извне. В отдельных местах наружная и внутренняя соприкасаются. Здесь расположен особый рецепторный белок|белок. Это своеобразный проводник. С его помощью митохондриальные белки|белки, которые закодированы в ядре, проникают внутрь органеллы. Между мембранами находится пространство, толщиной до 20 нм. В нём расположены различные виды белков, которые являются обязательными компонентами дыхательной цепи.

Функции митохондрий

Строение митохондрии напрямую взаимосвязано с выполняемыми функциями. Основная из них заключается в осуществлении синтеза аденозинтрифосфата (АТФ). Это макромолекула, которая случит основным переносчиком энергии в клетке. В её состав входит азотистое основание аденин, моносахарид рибоза и три остатка фосфорной кислоты|кислоты. Именно между последними элементами заключено основное количество энергии. При разрыве одной из них максимально её может выделиться до 60 кДж. В целом прокариотическая клетка содержит 1 млрд молекул АТФ. Эти структуры постоянно находятся в работе: существование каждой из них в неизменном виде не продолжается больше одной минуты. Молекулы АТФ постоянно синтезируются и расщепляются, обеспечивая организм энергией в тот момент, когда это необходимо.

По этой причине митохондрии называют «энергетическими станциями». Именно в них происходит окисление органических веществ под действием ферментов. Энергия, которая при этом образуется, запасается и хранится в виде АТФ. К примеру, при окислении 1 г углеводов образуется 36 макромолекул этого вещества.

Строение митохондрии позволяет им выполнять ещё одну функцию. Благодаря своей полуавтономности они являются дополнительным носителем наследственной информации. Учёные установили, что ДНК самих органелл не могут функционировать самостоятельно. Дело в том, что они не содержат всех необходимых для своей работы белков, поэтому заимствуют их в наследственном материале ядерного аппарата.

Итак, в нашей статье мы рассмотрели, что такое митохондрии. Это двумембранные клеточные структуры, в матриксе которых осуществляется ряд сложных химических процессов. Результатом работы митохондрий является синтез АТФ — соединение, которое обеспечивает организм необходимым количеством энергии.

Видео по теме : Функции митохондрий

Функции митохондрий

Функции митохондрий

Митохондрии –преобразователи энергии и её поставщики для обеспечения клеточных функций –занимают значительную часть цитоплазмыклеток и сосредоточены в местах высокогопотребления АТФ (например, в эпителииканальцев почки они располагаются вблизи плазматической мембраны(обеспечение реабсорбции), а в нейронах– в синапсах (обеспечение электрогенезаи секреции). Количество митохондрий вклетке измеряется|измеряется сотнями. Митохондрииимеют собственный геном|геном. Органеллафункционирует в среднем 10 суток,обновление митохондрий происходитпутём их деления.

Морфология митохондрии

Митохондрии чащеимеют форму цилиндра диаметром 0,2-1 мкми длиной до 7 мкм (в среднем около 2 мкм). У митохондрий две мембраны – наружнаяи внутренняя; последняя образует кристы.Между наружной и внутренней мембранаминаходится межмембранное пространство.Внемембранный объем|объём митохондрии –матрикс.

Наружнаямембрана проницаемадля многих мелких молекул.

Межмембранноепространство. Здесьнакапливаются ионы Н+,выкачиваемые из матрикса, что создаётпротонный градиент концентрации по обестороны внутренней мембраны.

Внутренняямембрана избирательнопроницаема; содержит транспортныесистемы для переноса веществ (АТФ, АДФ,Р1,пирувата, сукцината, α-кетоглурата,малата, цитрата, цитидинтрифосфата,ГТФ, дифосфатов) в обоих направленияхи комплексы цепи переноса электронов,связанные с ферментами окислительногофосфорилирования, а также ссукцинатдегидрогеназой (СДГ).

Матрикс. Вматриксе присутствуют всё|все ферментыцикла Кребса (кроме СДГ), ферментыβ-окисления жирных кислот и некоторыеферменты других систем. В матриксенаходятся гранулы с Mg2+и Ca2+.

Цитохимическиемаркёры митохондрий –цитохромоксидаза и СДГ.

Функции митохондрий

Митохондрии выполняют в клетке множество функций:окисление в цикле Кребса, транспорт электронов, хемиосмотическое сопряжение,фосфорилирование АДФ, сопряжение окисления и фосфорилирования, функцию контроля внутриклеточной концентрации кальция, синтез белков, образование тепла. Велика|Велика роль митохондрий в программированной (регулируемой) гибели клеток.

Теплорепродукция.Естественныймеханизм разобщения окислительногофосфорилирования функционирует вклетках бурого жира. В этих клеткахмитохондрии имеют атипичную структуру(уменьшен их объем|объём, увеличена плотностьматрикса, расширены межмембранныепространства) – конденсированныемитохондрии. Такие митохондрии могутусиленно захватывать воду и набухать|набухатьв ответ на тироксин, увеличениеконцентрации Ca2+в цитозоле, при этом усиливаетсяразобщение окислительного фосфорилирования,и происходит выделение тепла. Этипроцессы обеспечивает специальныйразобщающий белок|белок термогенин. Норадреналиниз симпатического отдела вегетативнойнервной системы усиливает экспрессиюразобщающего белка|белка и стимулируеттеплопродукцию.

Апоптоз.Митохондриииграют важную роль в регулируемой(программированной) гибели клеток –апоптозе, выделяя их в цитозоль факторы,повышающие вероятность гибели клетки.Одним из них является цитохром С –белок|белок, переносящий электроны междубелковыми комплексами во внутреннеймембране митохондрий. Выделяясь измитохондрий, цитохром С включается всостав апоптосомы, активирующей каспазы(представители семейства киллерныхпротеаз).


Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector