Мітохондрія, біологія

Мітохондрія - це двумембранний органоид еукаріотичної клітини, основна функція якого синтез АТФ - джерело а енергії для життєдіяльності клітини.

Кількість мітохондрій в клітинах не завжди, в середньому від декількох одиниць до декількох тисяч. Там, де процеси синтезу йдуть інтенсивно, їх більше. Також варіює розмір мітохондрій і їх форма (округлі, витягнуті, спіральні, чашоподібні і ін.). Найчастіше мають округлу витягнуту форму, діаметром до 1 мікрометра і довжиною до 10 мкм. Можуть переміщатися в клітці з струмом цитоплазми або залишатися в одному положенні. Переміщаються до місць, де найбільше потрібно вироблення енергії.

Відповідно до гіпотези симбиогенеза мітохондрії походять від аеробних бактерій, що впровадили в іншу клітини прокаріотів. Ці бактерії почали постачати клітку додатковою кількістю молекул АТФ, а отримувати від неї поживні речовини. В процесі еволюції вони втратили автономність, передавши частину своїх генів в ядро ​​і ставши таким чином клітинних органел.

У клітинах нові мітохондрії з'являються в основному шляхом ділення раніше існуючих, т. Е. Вони не синтезуються заново, що нагадує процес розмноження і говорить на користь симбиогенеза.

Будова і функції мітохондрії

Мітохондрія складається з

двох мембран - зовнішньої і внутрішньої,

внутрішнього вмісту - матриксу,

крист. що представляють собою вирости в матрикс внутрішньої мембрани,

власної білок-синтезуючої системи: ДНК, рибосом, РНК,

білків і їх комплексів, в тому числі великої кількості ферментів і коферментів,

інших молекул і гранул різних речовин, що знаходяться в матриксі.

Зовнішня і внутрішня мембрани виконують різні функції, тому розрізняється їх хімічний склад. Відстань між мембранами становить до 10 нм. Зовнішня мембрана мітохондрій за будовою схожа з плазмалеммой, що оточує клітину, і виконує в основному бар'єрну функцію, відмежовуючи вміст органоида від цитоплазми. Через неї проникають дрібні молекули, транспорт великих вибірковий. У деяких місцях зовнішня мембрана з'єднана з ЕРС, канали якої відкриваються в мітохондрії.

На внутрішній мембрані, в основному її виростах - кристах, розташовуються ферменти, утворюючи мультіферментатівние системи. Тому за хімічним складом тут переважають білки, а не ліпіди. Кількість крист варіює залежно від інтенсивності процесів. Так в мітохондріях м'язів їх дуже багато.

У деяких місцях зовнішня і внутрішня мембрана з'єднуються між собою.

У мітохондрій, також як у хлоропластів, є своя білоксинтезуюча система - ДНК, РНК і рибосоми. Генетичний апарат являє собою кільцеву молекулу - нуклеоїд, як у бактерій. Рибосоми мітохондрій рослин схожі з бактеріальними, у тварин мітохондріальні рибосоми дрібніше не тільки цитоплазматических, але і бактеріальних. Частина необхідних білків мітохондрії синтезують самі, іншу частину отримують з цитоплазми, так як ці білки кодуються ядерними генами.

Головна функція мітохондрій - постачати клітину енергією, яка шляхом численних ферментативних реакцій витягується з органічних сполук і запасається в АТФ. Частина реакцій йде за участю кисню, в інших виділяється вуглекислий газ. Реакції йдуть як в матриксі (цикл Кребса), так і на кристах (окисне фосфорилювання).

Слід мати на увазі, що в клітинах АТФ синтезується не тільки в мітохондріях, а й в цитоплазмі в процесі гліколізу. Однак ефективність цих реакцій невисока. Особливість функції мітохондрій в тому, що в них протікають реакції не тільки безкисневого окислення, але і кисневий етап енергетичного обміну.

Іншими словами, функція мітохондрій - активну участь у клітинному диханні, до якого відносять безліч реакцій окислення органічних речовин, перенесення протонів водню і електронів, що йдуть з виділенням енергії, яка акумулюється в АТФ.

ферменти мітохондрій

Ферменти транслокази внутрішньої мембрани мітохондрій здійснюють активний транспорт АДФ і АТФ.

У структурі крист виділяють елементарні частинки, що складаються з головки, ніжки і підстави. На голівках, що складаються з ферменту АТФази. відбувається синтез АТФ. АТФаза забезпечує сполучення фосфорилювання АДФ з реакціями дихальної ланцюга.

Компоненти дихального ланцюга знаходяться в підставі елементарних частинок в товщі мембрани.

У матриксі знаходиться велика частина ферментів циклу Кребса і окислення жирних кислот.

В результаті активності електротранспортної дихального ланцюга іони водню надходять в неї з матриксу, а вивільняються на зовнішній стороні внутрішньої мембрани. Це здійснюють певні мембранні ферменти. Різниця в концентрації іонів водню по різні боки мембрани призводить до виникнення градієнта pH.

Енергію для підтримки градієнта поставляє перенесення електронів по дихальному ланцюгу. Інакше іони водню дифундувати б назад.

Енергія градієнта pH використовується для синтезу АТФ з АДФ:

АДФ + Ф = АТФ + H2 O (реакція оборотна)

Утвориться вода ферментативно видаляється. Це, поряд з іншими факторами, полегшує протікання реакції зліва направо.