Митохондрии – преобразователи энергии и её поставщики для обеспечения клеточных функций – занимают значительную часть цитоплазмы клеток и сосредоточены в местах высокого потребления АТФ (например, в эпителии канальцев почки они располагаются вблизи плазматической мембраны (обеспечение реабсорбции), а в нейронах – в синапсах (обеспечение электрогенеза и секреции). Количество митохондрий в клетке измеряется сотнями. Митохондрии имеют собственный геном. Органелла функционирует в среднем 10 суток, обновление митохондрий происходит путем их деления.

Морфология митохондрии

Митохондрии чаще имеют форму цилиндра диаметром 0,2-1 мкм и длиной до 7 мкм (в среднем около 2 мкм). У митохондрий две мембраны – наружная и внутренняя; последняя образует кристы. Между наружной и внутренней мембранами находится межмембранное пространство. Внемембранный объем митохондрии – матрикс.

Наружная мембрана проницаема для многих мелких молекул.


Межмембранное пространство. Здесь накапливаются ионы Н+, выкачиваемые из матрикса, что создает протонный градиент концентрации по обе стороны внутренней мембраны.

Внутренняя мембрана избирательно проницаема; содержит транспортные системы для переноса веществ (АТФ, АДФ, Р1, пирувата, сукцината, α-кетоглурата, малата, цитрата, цитидинтрифосфата, ГТФ, дифосфатов) в обоих направлениях и комплексы цепи переноса электронов, связанные с ферментами окислительного фосфорилирования, а также с сукцинатдегидрогеназой (СДГ).

Матрикс. В матриксе присутствуют все ферменты цикла Кребса (кроме СДГ), ферменты β-окисления жирных кислот и некоторые ферменты других систем. В матриксе находятся гранулы с Mg2+ и Ca2+.

Цитохимические маркёры 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 роль митохондрий в программированной (регулируемой) гибели клеток.

Теплорепродукция. Естественный механизм разобщения окислительного фосфорилирования функционирует в клетках бурого жира.


этих клетках митохондрии имеют атипичную структуру (уменьшен их объем, увеличена плотность матрикса, расширены межмембранные пространства) – конденсированные митохондрии. Такие митохондрии могут усиленно захватывать воду и набухать в ответ на тироксин, увеличение концентрации Ca2+ в цитозоле, при этом усиливается разобщение окислительного фосфорилирования, и происходит выделение тепла. Эти процессы обеспечивает специальный разобщающий белок термогенин. Норадреналин из симпатического отдела вегетативной нервной системы усиливает экспрессию разобщающего белка и стимулирует теплопродукцию.

Апоптоз. Митохондрии играют важную роль в регулируемой (программированной) гибели клеток – апоптозе, выделяя их в цитозоль факторы, повышающие вероятность гибели клетки. Одним из них является цитохром С – белок, переносящий электроны между белковыми комплексами во внутренней мембране митохондрий. Выделяясь из митохондрий, цитохром С включается в состав апоптосомы, активирующей каспазы (представители семейства киллерных протеаз).

Источник: StudFiles.net

Митохондрии как органеллы синтеза АТФ характерны, за малым исключением, для всех эукариотических клеток как аутотрофный (фотосинтезирующие растения), так и гетеротрофных (животные, грибы) организмов. Давайте рассмотрим какие функции в клетках выполняют митохондрии.

Какие функции выполняют митохондрии?

Митохондрии, или хондриосомы (от греч. Mitos — нить, chondrion — зернышко, soma — тельце), представляют собой гранулярные или нитевидные органеллы, присутствующие в цитоплазме простейших, растений и животных. Митохондрии можно наблюдать в живых клетках, так как они имеют достаточно высокую плотность.


Митохондрии имеют вид шаровидных телец, палочек, нитей (длиной от 0,5 до 10 мкм и более). Иногда митохондрии разветвляются (например, в клетках простейших, мышечных волокнах).

Количество митохондрий в клетке разная: от 1 до 100 000 и более. Она зависит от того, насколько активно в клетке происходят процессы обмена веществ. В клетках зеленых растений митохондрий меньше, чем в клетках животных, так как их функции (синтез АТФ) выполняют и хлоропласты.

Локализация митохондрий. Митохондрии могут быть рассеяны по всей цитоплазме или сосредоточены в областях, где возникает наибольшая потребность в АТФ. Часто митохондрии размещены равномерно по цитоплазме (например, в печеночных клетках). Отмечена особая локализация митохондрий в поперечнопосмугованих мышцах — вдоль миофибрилл, в хвосте сперматозоида — у его основания, в искореженных канальцах почки — в складках плазмолеммы на базальном полюсе клеток, в нервной системе — в области синапсов, в париетальных клетках желез желудка — плотно у агранулярного эндоплазматической сети.

iv>

строение митохондрий

Размеры и формы митохондрий непостоянны и могут быть различными в зависимости от видов живых существ. Если описывать средние значения, то гранулярная и нитевидная митохондрия, состоящий из двух мембран, имеет размеры около 0,5 микромиллиметрив в толщину, а длина может достигать 60 микромиллиметрив.

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

На ультрамикроскопические уровне стенка митохондрии состоит из двух мембран — наружной и внутренней.

Внешняя мембрана имеет относительно ровную поверхность, внутренняя — образует направленные в центр складки. Между внешней и внутренней мембранами возникает неширокий (около 15 нм) пространство, называемое внешней камерой митохондрии; внутренняя мембрана ограничивает внутреннюю камеру. Содержание внешней и внутренней камер митохондрии разный, и так же, как и сами мембраны, существенно отличается не только по рельефу поверхности, но и по ряду биохимических и функциональных признаков. Внешняя мембрана по химическому составу и свойствам близка к другим внутриклеточных мембран и плазмолеммы.


функции митохондрий

Основная функция митохондрий — синтез молекул АТФ. Это своего рода энергетическая станция клетки, которая за счет окисления различных органических соединений высвобождает энергию за счет их распада.

Этот процесс с помощью энергии, высвобождаемой при окисления органических соединений. Начальные этапы этих процессов происходят в матриксе, а следующие, в частности синтез АТФ, — во внутренней мембране.

Главным источником энергии, то есть соединением, используемым для распада, является пировиноградная кислота. Ее в свою очередь организм получает из белков, углеводов и жиров. Есть два пути образования энергии, причем 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 сложный и происходит в несколько этапов.

В митохондриях энергетический процесс начинается в матриксе, где происходит расщепление пирувата в цикле трикарбоновых кислот. Во время этого процесса освобождаются атомы водорода. Далее атом водорода распадается на протон и электрон, которые акцептуются коферментом никотинамид (НАД).

>
Поэтому электроны водорода передаются по цепи дыхательных ферментов — флавопротеидов и цитохромов, освобождают свою кинетическую энергию, а в конце соединяются с протонами и образуют молекулы воды. Энергия, которая при этом освобождается, используется в нескольких точках дыхательной цепи для осуществления реакции фосфорилирования — синтеза АТФ, то есть присоединения фосфатной группы к АДФ. Это происходит на внутренней мембране митохондрий. Электрохимический потенциал, возникающий в результате работы цепи переноса электронов, обеспечивает транспорт внутрь митохондрии ионов К +, Са 2+, Mg 2+.
Таким образом, реакция окисления (переноса электронов) тесно связана с реакциями фосфорилирования, когда 55% энергии идет на синтез АТФ, а 45% рассеивается в виде тепловой энергии.

При инфекционных заболеваниях, воздействии неблагоприятных физико-химических факторов (температуры, радиации и т.д.), эти процессы разъединяются, больше энергии излучается в виде тепловой, и поэтому повышается температура в клетке и в организме. Кроме того, митохондрии участвуют в регуляции обмена воды, депонировании ионов кальция, продукции предшественников стероидных гормонов.

Теперь вы знаете какие функции выполняют митохондрии в клетках.

Источник: fizika-ili-himija.ru

Хотите знать что такое митохондрии и как они влияют на силу и восстановление наших мышц? тогда читайте статью «Митохондрии в мышечных клетках»…

Митахондрии в мышечных клетках
Совсем недавно изучая интенсивность и влияние этого фактора на мышечный рост, я столкнулся со следующим интересным явлением. Я долгое время думал почему же после продолжительного времени отдыха всегда происходит какое-то более быстрое и более сильное утомление наших с вами мышц. Ведущее к тому же к более быстрой гипертрофии наших мышц, которая к тому же всегда сопровождается какой-то жуткой болью на следующий день после тренировки.

И почему после одной или скажем двух недельного отдыха, вы снова приходите в зал и имеете практически такие же силовые показатели что и раньше. Но только теперь после того как вы хорошо отдохнули даже самая лёгкая ваша тренировка вызывает у вас какие-то жуткие послетренировочные мышечные боли.

Если раньше я примерно уже знал почему так происходит, но ещё толком не мог точно объяснить данный феномен, то теперь я уже точно знаю почему так происходит.

И почему иногда мы испытываем жуткую послетренировочную боль в наших мышцах, проводя при этом относительно лёгкие тренировки даже с небольшими весами.


На самом деле всё очень просто, после продолжительного отдыха и бездействия наших мышц, когда мы, например 2-3 недели отдыхаем и не занимаемся, у нас начинается так называемая декомпенсация мышечных волокон.

И в этот период мы начинаем терять в наших мышечных клетках митохондрии, отвечающие за энергетику и восстановление наших мышечных клеток. При этом чем больше мы отдыхаем, тем больше мы их теряем.

Что такое митохондрии?

Митохондрии -это своего рода некая энергетическая станция наших с вами мышечных клеток и чем их больше в наших мышцах, тем они сильнее и более выносливее.

Основная функция митохондрии это окисление органических соединений, а также использование освобождающейся при их распаде энергии для генерации электрического потенциала и синтеза АТФ и термогенеза.

Если говорить по простому, то митохондрии это своего рода некие молекулы, которые способны производить естественную энергию в ваших мышцах, которые способны не только увеличить силу или выносливость ваших мышц, но и также способны быстро залатать ваши травмированные мышечные клетки или их почистить.

Таким образом митохондрии выполняют следующие функции:

  • Быстрое восстановление уже травмированных мышечных клеток
  • Уборка мышечных клеток от оставшихся частиц в мышцах
  • Дополнительная выработка энергии в наших мышцах

Митохондрии по сути это ваши рабочие, которые находятся в ваших мышцах. И эти рабочие лечат ваши мышцы, убирают остатки частиц травмированных нагрузкой мышечных волокон и конечно же создают дополнительную энергию в ваших мышцах для того чтобы вы и ваши мышцы могли справиться с нагрузкой.


При этом чем меньше митохондрий находиться в ваших мышцах и в ваших клетках, тем быстрее ваши мышцы утомляются, а значит тем дольше они будут потом восстанавливаться в послетренировочный период.

И наоборот чем больше митохондрии находиться в ваших мышцах, тем сложнее становиться их утомить и довести уже до мышечного истощения за которым следовало бы их дальнейшая гипертрофия и мышечный рост.

Потому что как я уже говорил вам чуть ранее, большое количество митохондрий в мышцах делает их сильнее и более выносливыми, поэтому с каждым разом всё труднее и труднее доводить наши с вами мышцы до мышечного отказа и заставлять их снова и снова расти.

Как образуются митохондрии в мышцах?

Образование митохондрий и собственно их общее количество в наших с вами мышечных клетках напрямую будет зависеть от того насколько ваши мышцы активно работают и сколько кислорода они при этом поглощают.

Если наши мышцы поглощают много кислорода, то это значит там образуются много митохондрий. Если же мышцы потребляют мало кислорода, то соответственно и митохондрий там тоже будет мало.

Иными словами для того чтобы митохондрии образовались в ваших мышцах, необходимо их часто и продолжительно тренировать.

Потому что в мышечных клетках в которых потребность в кислороде будет велика, в итоге будет значительно больше митохондрий, чем в тех клетках, потребность которых в кислороде будет более низкой.


Таким образом, атлеты, тренирующиеся чаще и интенсивнее, имеют более значительное число митохондрии в мышечных клетках, чем те атлеты, которые тренируются гораздо реже и при этом с куда низкой интенсивностью.

Таким образом получается что частота ваших тренировок, а также общий уровень вашей интенсивности, напрямую влияет на общее количество митохондрий в ваших мышечных клетках.

А вот снижение общей интенсивности или увеличение отдыха между тренировками, напротив, ведёт к существенному спаду митохондрий в наших мышечных клетках.

Всё это ещё раз подтверждает тот факт, что для постоянного роста мышечной массы все ваши тренировки должны носить следующий характер.

  • Первое ваши мышцы должны получать достаточный объём и нагрузку на каждой из своих тренировок.
  • Второе все ваши тренировки должны быть всегда достаточно интенсивными для того чтобы вы могли дойти до мышечного отказа.
  • Третье ваши мышцы должны получать достаточно отдыха для того чтобы в них снизить количество митохондрий.

Таким образом вы всегда будете прогрессировать на всех своих тренировках. Но помните самое главное, что послетренировчная мышечная боль это и есть главный ваш показатель того, что вы хорошо поработали на своей тренировке.

Источник: maxrtraining.com