Оглавление

Биология Лекции ИД Равновесие
Биология Лекции ИД Равновесие

Вопрос 25. Структура и функции митохондрий

1. Характеристика и функции митохондрий Митохондрии и пластиды представляют собой органеллы эукариотических клеток, сходные по своим функциям, морфологии и происхождению. Они обладают сильно развитой системой внутренних мембран, которая образуется из их оболочки и служит для интенсивного преобразования энергии.
Структура и функции митохондрий

  • снабжают клетки энергией, которую они накапливают в форме АТФ в результате:

  • окисления органических веществ (дыхание), таких как жирные кислоты, аминокислоты;

  • осуществления цикла лимонной кислоты, реакции цепи дыхания, окислительного фосфорилирования.

    • К побочным функциям митохондрий относятся:

  • биосинтетические процессы:

  • синтез аминокислот (глутаминовой кислоты, цитруллина);

  • синтез стероидных гормонов;

  • активное накопление ионов.

    • В клетке имеется 150-1500 митохондрий, у крупных простейших - до 500 000. Они отсутствуют у ряда паразитических простейших, получающих энергию неокислительным путем с помощью брожения, и в некоторых специализированных клетках (в зрелых эритроцитах млекопитающих).
    У прокариот окислительное высвобождение энергии происходит в плазматической мембране и ее выпячиваниях, или тилакоидах.

    2. Форма митохондрий Форма митохондрий в большинстве случаев округлая или палочковидная, реже - нитевидная. Оболочка митохондрий состоит из двух мембран толщиной чаще всего 7-10 нм. Между ними находится перимитохондриальное пространство, а внутри митохондрии располагается матрикс.
    Внутренняя мембрана образует многочисленные выпячивания:

  • в большинстве случаев это листовидные кристы;

  • трубочки (тубулы) - у многих простейших и в некоторых клетках млекопитающих (в клетках, продуцирующих стероидные гормоны);

  • кармановидные мешочки часто встречаются у растений. Однако они могут быть артефактом, возникшим при фиксации крист.

    •  
    3. Наружная мембрана Наружная мембрана (как и другие мембраны эукариотических клеток) содержит:

  • значительное количество холестерола;

  • из фосфолипидов:

  • фосфатидиэтаноламин;

  • много лецитина;

  • фосфатидилинозитол;

  • ферменты обмена фосфолипидов;

  • ферменты активации жирных кислот;

  • моноаминоксидаза;

  • не содержит кардиолипина.

    • Наружная мембрана проницаема для неорганических ионов и относительно крупных молекул (с молекулярной массой менее 10 000), в частности, аминокислот, АТФ, сахарозы, промежуточных продуктов дыхания. Столь высокую проницаемость можно объяснить наличием туннельных белков с широкими порами.

    4. Внутренняя мембрана Внутренняя мембрана с кристами очень богата белком. Она содержит, в отличие от наружной мембраны:

  • очень мало холестерола;

  • из фосфолипидов здесь имеются:

  • фосфатидиэтаноламин;

  • большие количества лецитина;

  • кардиолипин;

  • почти нет фосфатидилинозитола.

    • Таким образом, эта мембрана по своему составу сходна с бактериальной мембраной. Кардиолипин встречается только у прокариот - в митохондриях и пластидах.
    Проницаемость внутренней мембраны очень мала, через нее могут диффундировать только небольшие молекулы (с молекулярной массой менее 100). Поэтому в ней имеются транспортные белки для активного (осуществляемого с затратой энергии) транспорта таких веществ, как глюкоза, промежуточные продукты дыхания (пируват, метаболиты цикла лимонной кислоты), аминокислоты, АТФ и АДФ, фосфаты, Ca2+.
    В качестве интегральных белков во внутренней мембране и кристах находятся комплексы ферментов, участвующих в транспорте электронов (дыхательная цепь). Периферические мембранные белки - различные дегидрогеназы - окисляют субстраты дыхания, находящиеся в матриксе, и передают отнятый водород в дыхательную цепь.
    Со стороны матрикса на внутренней мембране и кристах с помощью электронного микроскопа можно видеть грибовидные мембранные АТФазы ("элементарные частицы").
    Матрикс содержит промежуточные продукты обмена и некоторые ферменты цикла лимонной кислоты и окисления жирных кислот. Остальные ферменты, участвующие в этих процессах, являются периферическими белками внутренней мембраны, так что эти процессы осуществляются вблизи мембраны. В центральной области матрикса происходит, например, карбоксилирование или декарбоксилирование пирувата в процессе дыхания; здесь протекает также большинство митохондриальных биосинтезов.
    Биология Лекции ИД Равновесие

    LUXDETERMINATION 2010-2013