О СЛОЖНОМ ПРОСТЫМ ЯЗЫКОМ.

Тема эта сложная и комплексная, затрагивающая сразу же огромное количество биохимических процессов происходящих в нашем организме. Но давайте все таки попробуем разобраться, что же такое митохондрии и как они работают.

И так, митохондрии это одна из самых важных составляющих живой клетки. Если говорить простым языком то можно сказать, что это энергетическая станция клетки. Их деятельность основана на окисление органических соединений и генерации электрического потенциала (энергии освободившейся при распаде молекулы АТФ) для осуществления мышечного сокращения.

Все мы знаем, что работа нашего организма происходит в строгом соответствии с первым законом термодинамики. Энергия не создается в нашем организме, а лишь превращается. Организм только выбирает форму трансформации энергии, не производя ее, от химической к механической и тепловой. Основным источником всей энергии на планете Земля является Солнце. Приходя к нам в форме света, энергия поглощается хлорофиллом растений, там она возбуждает электрон атома водорода и таким образом дает энергию живой материи.

Своей жизнью мы обязаны энергии маленького электрона.

Работа митохондрии заключается в ступенчатом переносе энергии электрона водорода между атомами металлов, присутствующих в группах белковых комплексов дыхательной цепи (электронно-транспортной цепи белков), где каждый последующий комплекс обладает более высоким сродством к электрону притягивая его, чем предыдущий, до тех пор, пока электрон не соединиться с молекулярным кислородом, обладающим наибольшим сродством к электрону.

Каждый раз при передачи электрона по цепи высвобождается энергия которая аккумулируется в виде электрохимического градиента и затем реализовывается в виде мышечного сокращения и выделения тепла.

Серия окислительных процессов в митохондрии позволяющая перенести энергетический потенциал электрона называется «внутриклеточным дыханием» или часто «дыхательной цепью», так как электрон по цепочки передается от атома к атому до тех пор пока не достигнет своей конечной цели атома кислорода.

Митохондриям нужен кислород для переноса энергии в процессе окисления.

Митохондрии потребляют до 80% кислорода который мы вдыхаем.

Митохондрия представляет из себя постоянную структуру клетки, расположенную в ее цитоплазме. Размер митохондрии обычно составляет от 0,5 до 1 мкм в диаметре. По форме она имеет зернистую структуру и может занимать до 20% объема клетки. Такая постоянная органическая структура клетки называется органелла. К органеллам относятся и миофибриллы – сократительные единицы мышечной клетки; и ядро клетки это тоже органелла. Вообще, любая постоянная структура клетки является органоидом-органеллой.

Открыл митохондрии и впервые описал немецкий анатом и гистолог Рихард Альтман в 1894 году, а название этой органелле дал другой немецкий гистолог К. Бенд в 1897 году. Но только в 1920 году, опять же немецкий биохимик Отто Вагбург, доказал, что с митохондриями связаны процессы клеточного дыхания.

Существует теория, согласно которой митохондрии появились в результате захвата примитивными клетками, клетками которые сами не могли использовать кислород для генерации энергии, бактерий протогенотов, которые могли это делать. Именно потому, что митохондрия ранее представляла из себя отдельный живой организм она и по сей день обладает собственным ДНК.

Митохондрии ранее представляли из себя самостоятельный живой организм.

В ходе эволюции прогеноты предали множество своих генов сформировавшемуся, благодаря повысившейся энергоэффективности, ядру и перестали быть самостоятельными организмами. Митохондрии присутствуют во всех клетках. Даже в сперматозоиде есть митохондрии. Именно благодаря им приводится в движение хвостик сперматозоида осуществляющий его движение. Но особенно много митахондрий в тех местах, где необходима энергия для любых жизненных процессов. И это конечно прежде всего мышечные клетки.

В мышечных клетках митохондрии могут объединяться в группы гигантских разветвленных митохондрий, связанных друг с другом с помощью межмитохондриальных контактов, в которых они создают согласованную работающую кооперативную систему. Пространство в такой зоне имеет повышенную электронную плотность. Новые митохондрии образуются путем простого деления предыдущих органелл. Наиболее «простой» и доступный всем клеткам механизм энергетического обеспечения чаще всего называют общим понятием гликолиз. 

Это процесс последовательного разложения глюкозы до пировиноградной кислоты. Если этот процесс происходит без участия молекулярного кислорода или с недостаточным его присутствием, то он называется анаэробный гликолиз. При этом глюкоза расщепляется не до конечных продуктов, а до молочной и пировиноградной кислоты которая далее претерпевает дальнейшие превращения в ходе брожения. Поэтому высвобождающейся энергии бывает меньше, но и скорость получения энергии быстрее. В результате анаэробного гликолиза из одной молекулы глюкозы клетка получает 2 молекулы АТФ и 2 молекулы молочной кислоты. Такой «базовый» энергетический процесс может протекать внутри любой клетки без участия митохондрий. 

В присутствии молекулярного кислорода внутри митохондрий осуществляется аэробный гликолиз в рамках «дыхательной цепи». Пировиноградная кислота в аэробных условиях вовлекается в цикл трикарбоновых кислот или цикл Кребса. В результате этого многостадийного процесса из одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ. Сравнение энергетического баланса клетки, имеющей развитые митохондрии и клетки, где они не развиты показывает (при достаточном количестве кислорода) различие в полноте использования энергии глюкозы внутри клетки почти в 20 раз!

У человека, волокна скелетных мышц можно условно разделить на три типа исходя из механических и метаболических свойств: — медленные окислительные; — быстрые гликолитические; — быстрые окислительно-гликолитические.

Быстрые мышечные волокна предназначены для выполнения быстрой и тяжелой работы. Для своего сокращения они используют в основном быстрые источники энергии, а именно криатинфосфот и анаэробный гликолиз. Содержание митохондрий в таких типах волокон значительно меньше чем в медленных мышечных волокнах.

Медленные мышечные волокна выполняют медленные сокращения, но способны работать длительное время. В качестве энергии они используют аэробный гликолиз и синтез энергии из жиров. Это дает гораздо больше энергии чем анаэробный гликолиз, но требует в замен больше времени, так как цепочка деградации глюкозы более сложная и требует присутствия кислорода, транспортировка которого к месту преобразования энергии тоже занимает время. Медленные мышечные волокна называют красными из-за миоглобина – белка, ответственный за доставку кислорода внутрь волокна. Медленные мышечные волокна содержат значительное количество митохондрий.

О мышечных волокнах подробнее можно прочитать в материале по ссылке.

Возникает вопрос, каким образом и с помощью каких упражнений можно развить в мышечных клетках разветвленную сеть митохондрий? Существуют различные теории и методики тренировок и о них в материале по ссылке.

Источник: trail-run.ru

Ко мне часто обращаются ученики и их родители с просьбой дать общие рекомендации по подготовке к ЕГЭ по биологии, рассказать о специфике этого экзамена, помочь обойти возможные «подводные камни».
Первая и очень распространённая ошибка абитуриентов, готовящихся к ЕГЭ по биологии – это пренебрежительное отношение к школьным учебникам.
своих новых учеников я всегда спрашиваю: «Какие книги вы используете для подготовки к экзамену?». Названия каких только сборников и пособий (благо их сейчас в магазинах огромное количество) ни звучат! При этом крайне редко абитуриенты говорят о школьных учебниках. И совершенно напрасно! Помните, что все задания ЕГЭ составляют строго с учётом школьной программы! Поэтому начинать подготовку нужно как раз со школьных учебников по ботанике, зоологии, анатомии человека и общей биологии.
Ещё один серьёзный просчёт – это недооценка объёма необходимых знаний по данному предмету. Поверьте, он очень большой. Как только вы поймёте, что вам для поступления нужна биология, сразу начинайте к ней готовиться, лучше, в 10 классе, в крайнем случае, с начала 11го. Это касается как самостоятельной подготовки, так и занятий с репетитором. На практике происходит следующее. В феврале–марте число абитуриентов, которые хотят заниматься биологией и которым нужно сдавать экзамен в текущем учебном году, начинает стремительно расти. Причём многие сначала полагают, что заниматься один раз в неделю вполне достаточно, а на предложение проводить занятия чаще, недоумённо пожимают плечами. После нескольких занятий происходит осознание того, что, скорее всего, не удастся не только пройти весь курс, но даже не получится разобрать все ключевые и наиболее сложные темы. А времени до экзамена остаётся всё меньше. И начинается гонка: «А давайте, заниматься 2–3 раза в неделю. А можно приехать в выходной? А может быть проводить сдвоенные занятия?» Всё это, я, конечно, рассказываю, не для того, чтобы пожаловаться на тяжёлую долю репетитора.
самом деле позволить роскошь позаниматься с преподавателем всего несколько часов перед экзаменом, чтобы разобрать некоторые возникшие вопросы могут позволить себе только некоторые ученики школ с углублённым изучением биологии. Обычно знания по биологии у наших школьников, к сожалению, весьма поверхностны, а по разделу «ботаника» традиционно отсутствуют вообще. Так что делайте выводы.
Теперь о структуре экзамена и экзаменационных заданиях.
Задания ЕГЭ по биологии (как и по другим предметам) разделены на 3 части. Если при ответе на задания частей А и В ученик должен продемонстрировать только свои ЗНАНИЯ, выбрав верный вариант, то задания С требуют ЗНАНИЙ и умения ВЫРАЗИТЬ МЫСЛИ в письменной форме. Поэтому постарайтесь оставить на выполнение этих заданий как можно больше времени.
Ответы в произвольной форме должны быть изложены с максимальной чёткостью, так, чтобы их нельзя было истолковать двояко.

Вопрос:
Каковы различия в наборе органоидов в клетках животных и растений?

Возможный вариант ответа:
У растений в клетках есть пластиды, целлюлозная клеточная стенка и центральная вакуоль, у животных в клетках есть центриоли.
Однако лучше дать более подробный ответ и уточнить, что:
у растений в клетках есть пластиды, целлюлозная стенка и центральная вакуоль, В ЖИВОТНЫХ КЛЕТКАХ ВСЕ ЭТИ ОРГАНЕЛЛЫ ОТСУТСТВУЮТ, у животных в клетках есть центриоли, В РАСТИТЕЛЬНЫХ ЖЕ КЛЕТКАХ ОНИ ОТСУТСТВУЮТ.
В данном случае не стоит бояться повторений.

Часто в ЕГЭ встречаются задания на знание конкретных представителей животного и растительного царства, и школьники оказываются абсолютно к этому не готовы. Они добросовестно учат, например, признаки семейства лилейные, но забывают посмотреть в конце главы, посвященной этому семейству, а какие собственно растения к нему относятся.
Вот несколько примеров подобных заданий:

Часть А.
Какие растения относятся к семейству розоцветные?
1) одуванчик и капуста; 2) вишня и груша; 3) томат и картофель; 4) горох и пырей.

Какое животное размножается почкованием?
1) белая планария; 2) пресноводная гидра; 3) дождевой червь; 4) большой прудовик.

Часть В. Установите соответствие между одноклеточным организмом и царством, к которому его относят.
ОДНОКЛЕТОЧНЫЙ ОРГАНИЗМ
А) хлорелла; Б) хламидомонада; В) обыкновенная амеба; Г) инфузория-туфелька;
Д) дрожжи; Е) стрептококки
ЦАРСТВО
1)Бактерии; 2)Грибы; 3)Растения; 4)Животные

В некоторых случаях от ученика требуется знание строения определённых организмов:

У какого из перечисленных ниже растений развивается корневище?
1) ландыша; 2) мха; 3) подсолнечника; 4) тыквы.

Иногда нужно знать только принадлежность организма к определённой группе.
r />Вот пример вопроса, оказавшегося сложным для многих абитуриентов:

Митохондрий нет в клетках:
1) дрозда; 2) карася; 3) стафилококка; 4) мха.

А что же делать, когда слабо себе представляешь, как выглядят эти дрозд, карась и прочие, а уж про их митохондрии и подумать страшно?
На самом деле нужно успокоиться и… всё-таки подумать! Раз зашла речь о митохондриях, то это уже скорее цитологический вопрос. У каких вообще организмов нет митохондрий? Правильно, у прокариот! У них отсутствует оформленное ядро и все мембранные органеллы клетки. Теперь нужно найти среди перечисленных выше прокариотический организм. Дрозд – птица – эукариот, карась – рыба – эукариот, мох – растение – тоже эукариот. Верный ответ, стафилококк!

Иногда встречаются задания с пронумерованными рисунками, из которых нужно выбрать один, соответствующий названию какого-либо организма, указанного в вопросе. Т.е. от ученика в данном случае требуется не только знать, что, к примеру, дрожжи являются грибами, но и представлять себе, как они выглядят. Другой вариант иллюстрированного задания – рисунок, на котором некоторые детали отмечены цифрами, и их нужно подписать, иногда дать им какую-то характеристику. Как правило, это задания уровня С,
Рисунки встречаются почти в каждом варианте ЕГЭ. Часто они не очень хорошего качества. Тут опять нельзя не вспомнить обычные школьные учебник, в которых, как правило, бывает много рисунков и таблиц, чем чаще вы будете к ним обращаться, тем больше вероятность того, что рисунок из экзаменационного вопроса окажется для вас знакомым и понятным.
Кроме примеров конкретных организмов «подводным камнем» может оказаться вопрос на знание дат и фамилий, обычно это задания, связанные с разделами «анатомия человека» и «общая биология»:

Часть А. Р. Броун известен тем, что открыл:
1) клетку; 2) микроскоп; 3) ядро клетки; 4) митохондрии.

Часть В. Расставьте перечисленные события в хронологической последовательности:
А) изобретение электронного микроскопа; Б) открытие рибосом; В) изобретение светового микроскопа; Г) утверждение Р. Вирхова о появлении каждой клетки от клетки; Д) появление клеточной теории Т. Шванна и М. Шлейдена; Е) первое употребление термина «клетка» Р. Гуком.

В последнем задании от ученика вроде бы не требуют конкретных дат, но без их знания невозможно установить правильный порядок.
Для запоминания всего этого лучше выписывать все встреченные в учебнике даты и фамилии, а также примеры животных и растений из разных групп. Для организмов очень полезно записывать и краткую характеристику, например:
Ландыш майский.
Семейство лилейные. Многолетнее растение с длинным корневищем. Жилкование листьев дуговое. Плоды – сочные ягоды. Растение декоративное и лекарственное.

Вообще, в заданиях части В, часто встречаются такие, в которых необходимо расставить какие-то события или действия в определённой последовательности:

Определите правильную последовательность стадий развития и заражения человека свиным цепнем, начиная с яйца.
А) свинья; Б) яйцо; В) человек; Г) финна; Д) личинка.

В данных заданиях помимо знаний просто необходимы внимательность и сосредоточенность. Обязательно обратите внимание, с чего просят начать цепочку, в противном случае порядок букв в ответе будет нарушен, и этот ответ вам не зачтут.

В любом варианте ЕГЭ много вопросов из «общей биологии» (цитология, генетика, эволюция), поэтому при подготовке к экзамену следует обратить особое внимание на этот раздел биологии. Обязательно потренируйтесь в решении задач по генетике, есть несколько основных типов генетических задач. Если вы самостоятельно решите несколько задач каждого типа, то на экзамене у вас не возникнут проблемы с подобными заданиями. Чаще всего генетические задачи встречаются в части С (часто это задачи на наследование признаков, сцепленных с полом), но простенькие задания могут быть предложены и в части А, например:

При скрещивании томатов с красными и жёлтыми плодами получено потомство, у которого половина плодов была красная, а половина жёлтая. Каковы генотипы родителей?
1) АА х аа; 2) Аа х АА; 3) АА х АА; 4) Аа х аа.

Часто от абитуриентов приходится слышать, что заданий по ботанике в ЕГЭ мало, поэтому не стоит тратить на неё время. Действительно, на ботанические вопросы приходится не больше 10 – 12 % заданий, но, как правило, включены они в части В и С:

Часть В. Соотнесите признаки двудольных и однодольных растений. Признаки:
А) стержневая корневая система; Б) параллельное или дуговое жилкование листьев; В) сетчатое жилкование листьев; Г) развит камбий, древесина; Д) мочковатая корневая система; Е) камбия нет.
Класс растений:
1) однодольные; 2) двудольные.

Часть С. В чём заключаются основные отличия мхов от папоротников? Назовите не менее трёх отличий.

Согласитесь, обидно терять по 2–3 балла на каждом задании, поэтому не советую игнорировать этот раздел биологии.

И последнее, учите биологические термины! Задания на знание терминов также встречаются практически в каждом варианте ЕГЭ:

Способ питания хищных животных называется
1) автотрофным; 2) миксотрофным; 3) гетеротрофным; 4) хемотрофным

Термины, как даты, фамилии и др., надо выписывать из соответствующих разделов (в первую очередь это «общая биология» и «ботаника») и заучивать.

Удачи на экзамене!

Источник: ekt.repetit.ru

Что такое митохондрии и их роль

Митохондрии представляют собой двумембранный органоид эукариотической клетки, основное задание которого – окисление органических соединений, синтез молекул АТФ, с последующим применением энергии, образованной после их распада. То есть по сути митохондрии это энергетическая база клеток, говоря образным языком, именно митохондрии являются своего рода станциями, которые вырабатывают необходимую для клеток энергию.

Количество митохондрий в клетках может меняться от нескольких штук, до тысяч единиц. И больше их естественно именно в тех клетках, где интенсивно идут процессы синтеза молекул АТФ.

Сами митохондрии также имеют разную форму и размеры, среди них встречаются округлые, вытянутые, спиральные и чашевидные представители. Чаще всего их форма округлая и вытянутая, с диаметром от одного микрометра и до 10 микрометров длинны.

Примерно так выглядит митохондрия.

Также митохондрии могут, как перемещаться по клетке (делают они это благодаря току цитоплазмы), так и неподвижно оставаться на месте. Перемещаются они всегда в те места, где наиболее требуется выработка энергии.

Происхождение митохондрии

Еще в начале прошлого ХХ века была сформирована так званая гипотеза симбиогенеза, согласно которой митохондрии произошли от аэробных бактерий, внедренных в другую прокариотическую клетку. Бактерии эти стали снабжать клетку молекулами АТФ взамен получая необходимые им питательные вещества. И в процессе эволюции они постепенно потеряли свою автономность, передав часть своей генетической информации в ядро клетки, превратившись в клеточную органеллу.

Строение митохондрии

Митохондрии состоят из:

• двух мембран, одна из них внутренняя, другая внешняя,
• межмембранного пространства,
• матрикса – внутреннего содержимого митохондрии,
• криста – это часть мембраны, которая выросла в матриксе,
• белок синтезирующей системы: ДНК, рибосом, РНК,
• других белков и их комплексов, среди которых большое число всевозможных ферментов,
• других молекул

Так выглядит строение митохондрии.

Внешняя и внутренняя мембраны митохондрии имеют разные функции, и по этой причине различается их состав. Внешняя мембрана своим строением схожа с мембраной плазменной, которая окружает саму клетку и выполняет в основном защитную барьерную роль. Тем не менее, мелкие молекулы могут проникать через нее, а вот проникновение молекул покрупнее уже избирательно.

На внутренней мембране митохондрии, в том числе на ее выростах – кристах, располагаются ферменты, образуя мультиферментативные системы. По химическому составу тут преобладают белки. Количество крист зависит от интенсивности синтезирующих процессов, к примеру, в митохондриях клеток мышц их очень много.

У митохондрий, как впрочем, у и хлоропластов, имеется своя белоксинтезирующая система – ДНК, РНК и рибосомы. Генетический аппарат имеет вид кольцевой молекулы – нуклеотида, точь в точь как у бактерий. Часть необходимых белков митохондрии синтезируют сами, а часть получают извне, из цитоплазмы, поскольку эти белки кодируются ядерными генами.

Функции митохондрии

Как мы уже написали выше, основная функция митохондрий – снабжение клетки энергией, которая путем многочисленных ферментативных реакций извлекается из органических соединений. Некоторые подобные реакции идут с участием кислорода, а после других выделяется углекислый газ. И реакции эти происходят, как внутри самой митохондрии, то есть в ее матриксе, так и на кристах.

Если сказать иначе, то роль митохондрии в клетке заключается в активном участии в «клеточном дыхании», к которому относится множество химических реакций окисления органических веществ, переносов протонов водорода с последующим выделением энергии и т. д.

Ферменты митохондрий

Ферменты транслоказы внутренней мембраны митохондрий осуществляют транспортировку АДФ в АТФ. На головках, что состоят из ферментов АТФазы идет синтез АТФ. АТФаза обеспечивает сопряжение фосфорилирования АДФ с реакциями дыхательной цепи. В матриксе находится большая часть ферментов цикла Кребса и окисления жирных кислот

Источник: www.poznavayka.org

Митохондрии — это структуры палочковидной или овальной формы (греч. mitos — нить, chondros — гранула). Они обнаружены во всех животных клетках (исключая зрелые эритроциты): у высших растений, у водорослей и простейших. Отсутствуют они только у прокариот бактерий.

Эти органеллы впервые были обнаружены и описаны в конце прошлого столетия Альтманом. Несколько позже эти структуры были названы митохондриями. В 1948 г. Хогебум указал на значение митохондрий как центра клеточного дыхания, а в 1949 г. Кеннеди и Ленинджер установили, что в митохондриях протекает цикл окислительного фосфорилирования. Так было доказано, что митохондрии служат местом генерирования энергии.

Митохондрии видны в обычном световом микроскопе при специальных методах окраски. В фазово — контрастном микроскопе и в «темном поле» их можно наблюдать в живых клетках.

Строение, размеры, форма митохондрий очень вариабельны. Это зависит в первую очередь от функционального состояния клеток. Например, установлено, что в мотонейронах мух, летающих непрерывно 2 часа, проявляется огромное количество шаровидных митохондрий, а у мух со склеенными крыльями число митохондрий значительно меньше и они имеют палочковидную форму (Л. Б. Левинсон). По форме они могут быть нитевидными, палочковидными, округлыми и гантелеобразными даже в пределах одной клетки.

Митохондрии локализованы в клетке, как правило, либо в тех участках, где расходуется энергия, либо около скоплений субстрата (например, липидных капель), если таковые имеются.

Строгая ориентация митохондрий обнаруживается вдоль жгутиков сперматозоидов, в поперечно-полосатой мышечной ткани, где они располагаются вдоль миофибрилл, в эпителии почечных канальцев локализуются во впячиваниях базальной мембраны и т.д.

Количество митохондрий в клетках имеет органные особенности, например, в клетках печени крыс содержится от 100 до 2500 митохондрий, а в клетках собирательных канальцев почки — 300, в сперматозоидах различных видов животных от 20 до 72, у гигантской амебы Chaos chaos их число достигает 500 000. Размеры митохондрий колеблются от 1 до 10 мкм.

Ультрамикроскопическое строение митохондрий однотипно, независимо от их формы и размера. Они покрыты двумя липопротеидными мембранами: наружной и внутренней. Между ними располагается межмембранное пространство.

Впячивания внутренней мембраны, которые вдаются в тело митохондрий, называются кристами. Расположение крист в митохондриях может быть поперечным и продольным. По форме кристы могут быть простыми и разветвленными. Иногда они образует сложную сеть. В некоторых клетках, например, в клетках клубочковой зоны надпочечника кристы имеют вид трубочек. Количество крист прямо пропорционально интенсивности окислительных процессов, протекающих в митохондриях. Например, в митохондриях кардиомиоцитов их в несколько раз больше, чем в митохондриях гепацитов. Пространство, ограниченное внутренней мембраной, составляет внутреннюю камеру митохондрий. В нем между кристами находится митохондриальный матрикс — относительно электронно плотное вещество.

Белки внутренней мембраны синтезируются миторибосомами, а белки внешней мембраны — циторибосомами.

‘Наружная мембрана митохондрий по многим показателям сходна с мембранами ЭПС. Она бедна окислительными ферментами. Немного их и в мембранном пространстве. Зато внутренняя мембрана и митохондриальный матрикс буквально насыщены ими. Так, в матриксе митохондрий сосредоточены ферменты цикла Кребса и окисления жирных кислот. Во внутренней мембране локализована цепь переноса электронов, ферменты фосфорилирования (образования АТФ из АДФ), многочисленные транспортные системы.

Кроме белка и липидов, в состав мембран митохондрий входит РНК, ДНК, последняя обладает генетической специфичностью, и по своим физико-химическим свойствам отличается от ядерной ДНК.

При электронно-микроскопических исследованиях обнаружено, что поверхность наружной мембраны покрыта мелкими шаровидными элементарными частицами. Внутренняя мембрана и кристы содержат подобные элементарные частицы на «ножках», так называемые грибовидные тельца. Они -состоят из трех частей: головки сферической формы (диаметр 90-100 А°), ножки цилиндрической формы, длиной 5 нм и шириной 3-4 нм, основания, имеющего размеры 4 на 11 нм. Головки грибовидных телец связаны с фосфорилированием, затем обнаружено, что головки содержат фермент, обладающий АТФ-идной активностью.

В межмембранном пространстве находится вещество, обладающее более низкой электронной плотностью, чем матрикс. Оно обеспечивает сообщение между мембранами и поставляет для ферментов, находящихся в обеих мембранах, вспомогательные катализаторы-коферменты.

В настоящее время известно, что наружная мембрана митохондрий хорошо проницаема для веществ, имеющих низкий молекулярный вес, в частности, белковых соединений. Внутренняя мембрана митохондрий обладает избирательной проницаемостью. Она практически непроницаема для анионов (Cl^-1, Br^-1, SO₄^-2, HCO₃^-1, катионов Sn⁺², Mg⁺², ряда cахаров и большинства аминокислот, тогда как Са²⁺, Мп²⁺, фосфат, многокарбоновые кислоты легко проникают через нее. Имеются данные о наличии во внутренней мембране нескольких переносчиков, специфических к отдельным группам проникающих анионов и катионов. Активный транспорт веществ через мембраны осуществляется благодаря использованию энергии АТФ-азной системы или электрического потенциала, генерируемого на мембране в результате работы дыхательной цепи. Даже АТФ, синтезированная в митохондриях, может выйти с помощью переносчика (сопряженный транспорт).

Матрикс митохондрий представлен мелкозернистым электронно-плотным веществом. В нем располагаются миторибосомы, фибриллярные структуры, состоящие из молекул ДНК и гранул, имеющих диаметр более 200А^◦ образованные солями: Ca₃(PO₄)_, Ba₃(PO₄)₂, Mg₃(PO₄)_. Полагают, что гранулы служат резервуаром ионов Са⁺² и Мg⁺². Их количество увеличивается при изменении проницаемости митохондриальных мембран.

Присутствие в митохондриях ДНК обеспечивает участие митохондрий в синтезе РНК и специфических белков, а также указывает на существование цитоплазматической наследственности. Каждая митохондрия содержит в зависимости от размера одну или несколько молекул ДНК (от 2 до 10). Молекулярный вес митохондриальной ДНК около (30-40)*10⁶ у простейших, дрожжей, грибов. У высших животных около (9–10) *10^6.

Длина ее у дрожжей примерно равна 5 мкм, у растений — 30 мкм. Объем генетической информации, заключенный в митохондриальной ДНК, невелик: он состоит из 15-75 тыс. пар оснований, которые могут кодировать в среднем 25-125 белковых цепей с молекулярным весом около 40000.

Митохондриальная ДНК отличается от ядерной ДНК рядом особенностей: более высокой скоростью синтеза (в 5-7 раз), она более устойчива к действию ДНК-азы, представляет собой двухкольцевую молекулу, содержит больше гуанина и цитозина, денатурируется при более высокой температуре и легче восстанавливается. Однако не все митохондриальные белки синтезируются митохондриальной системой. Так, синтез цитохрома С и других ферментов обеспечивается информацией, содержащейся в ядре. В матриксе митохондрий локализованы, витамины А, В₂, В₁₂, К, Е, а также гликоген.

Функция митохондрий заключается в образовании энергии, необходимой для жизнедеятельности клеток. Источником энергии в клетке могут служить различные соединения: белки, жиры, углеводы. Однако единственным субстратом, который немедленно включается в энергетические процессы, является глюкоза.

Биологические процессы, в результате которых в митохондриях образуется энергия, можно подразделить на 3 группы: I группа — окислительные реакции, включающие две фазы: анаэробную (гликолиз) и аэробную. II группа — дефосфорилирование, расщепление АТФ и высвобождение энергии. III группа — фосфорилирование, сопряженное с процессом окисления.

Процесс окисления глюкозы вначале происходит без участия кислорода (анаэробным или гликолитическим путем) до пировиноградной или молочной кислоты.

Однако при этом энергии выделяется лишь небольшое количество. В дальнейшем эти кислоты вовлекаются в процессы окисления, которые протекают с участием кислорода, т. е. являются аэробными. В результате процесса окисления пировиноградной и молочной кислоты, названной циклом Кребса, образуется углекислый газ, вода и большое количество энергии.

Образующаяся энергия не выделяется в виде тепла, что привело бы к перегреванию клеток и гибели всего организма, а аккумулируется в удобной для хранения и транспорта форме в виде аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Синтез АТФ происходит из АДФ и фосфорной кислоты и вследствие этого называется фосфорилированием.

В здоровых клетках фосфорилирование сопряжено с окислением. При заболеваниях сопряженность может разобщаться, поэтому субстрат окисляется, а фосфорилирование не происходит, и окисление переходит в тепло, а содержание АТФ в клетках снижается. В результате повышается температура и падает функциональная активность клеток.

Итак, основная функция митохондрий заключается в выработке практически всей энергии клетки и происходит синтез компонентов, необходимых для деятельности самого органоида, ферментов «дыхательного ансамбля», фосфолипидов и белков.

Еще одной стороной деятельности митохондрий является их участие в специфических синтезах, например, в синтезе стероидных гормонов и отдельных липидов. В ооцитах разных животных образуются скопления желтка в митохондриях, при этом они утрачивают свою основную систему. Отработавшие митохондрии могут накапливать также продукты экскреции.

В некоторых случаях (печень, почки) митохондрии способны аккумулировать вредные вещества и яды, попадающие в клетку, изолируя их от основной цитоплазмы и частично блокируя вредное действие этих веществ. Таким образом, митохондрии способны брать на себя функции других органоидов клетки, когда это требуется для полноценного обеспечения того или иного процесса в норме или в экстремальных условиях.

Биогенез митохондрий. Митохондрии представляют собой обновляющиеся структуры с довольно кратким жизненным циклом (в клетках печени крысы, например, период полужизни митохондрий охватывает около 10 дней). Митохондрии образуются в результате роста и деления предшествующих митохондрий. Деление их может происходить тремя способами: перетяжкой, отпочковыванием небольших участков и возникновением дочерних митохондрий внутри материнской. Делению (репродукции) митохондрий предшествует репродукция собственной генетической системы — митохондриальной ДНК.

Итак, согласно взглядам большинства исследователей, образование митохондрий происходит преимущественно путем саморепродукции их de novo.

Источник: StudFiles.net