Jakiej funkcji nie pełnią mitochondria? Struktura mitochondriów

Wszystkie typy komórek eukariotycznych mają mitochondria (ryc. 1). Wyglądają jak okrągłe korpusy lub pręty, rzadziej - nici. Ich rozmiary wahają się od 1 do 7 mikronów. Liczba mitochondriów w komórce waha się od kilkuset do kilkudziesięciu tysięcy (w przypadku dużych pierwotniaków).

Ryż. 1. Mitochondria. U góry - mitochondria (?) w drogach moczowych kanaliki widoczne pod mikroskopem świetlnym. Poniżej - trójwymiarowymodel organizacji mitochondriów: 1 - cristae; 2 - zewnętrznemembrana; 3 - membrana wewnętrzna; 4 - matryca

Mitochondrium zbudowane jest z dwóch błon -zewnętrzny I wewnętrzny , pomiędzy którymi się znajdujeprzestrzeń międzybłonowa . Wewnętrzna membrana tworzy wiele wgłębień - cristae, które są albo płytkami, albo rurkami. Ta organizacja zapewnia ogromny obszar błony wewnętrznej. Zawiera enzymy, które zapewniają przemianę energii zawartej w substancjach organicznych (węglowodany, lipidy) w energię ATP, niezbędną do życia komórki. Dlatego funkcją mitochondriów jest uczestnictwoenergia procesy komórkowe. Dlatego duża liczba mitochondria są nieodłącznym elementem na przykład komórek mięśniowych, które wykonują dużo pracy.

Plastydy. W komórkach roślinnych znajdują się specjalne organelle - plastydy, które często mają kształt wrzecionowaty lub okrągły, czasem bardziej złożony. Istnieją trzy rodzaje plastydów - chloroplasty (ryc. 2), chromoplasty i leukoplasty.

Chloroplasty różnić się zielony, które jest spowodowane pigmentem - chlorofil, zapewniając proces fotosynteza, czyli synteza substancji organicznych z wody (H 2 O) i dwutlenku węgla (CO 2) przy wykorzystaniu energii światło słoneczne. Chloroplasty występują głównie w komórkach liści (u roślin wyższych). Tworzą je dwie równoległe do siebie membrany, otaczające zawartość chloroplastów - zrąb. Błona wewnętrzna tworzy liczne spłaszczone worki - tylakoidy, które są ułożone (jak stos monet) - ziarna - i leżeć w zrębie. To tylakoidy zawierają chlorofil.

Chromoplasty określają żółty, pomarańczowy i czerwony kolor wielu kwiatów i owoców, w komórkach których są obecne w dużych ilościach. Głównymi pigmentami w ich składzie są karoteny. Funkcjonalnym celem chromoplasty jest przyciąganie zwierząt kolorem, zapewnienie zapylenia kwiatów i rozsiewanie nasion.

Ryż. 2. Plastydy: A- widoczne chloroplasty w komórkach liści Elodei w mikroskopie świetlnym;B - schemat wewnętrznej struktury chloroplastuz graną, czyli stosami płaskich woreczków,umieszczony prostopadle do powierzchni chloroplastu;V - więcej szczegółowy schemat, co pokazuje zespolenierurki łączące poszczególne komory granul

Leukoplasty- są to bezbarwne plastydy zawarte w komórkach podziemnych części roślin (np. bulw ziemniaka), nasionach i rdzeniu łodyg. W leukoplastach skrobia powstaje głównie z glukozy i gromadzi się w organach spichrzowych roślin.

Plastydy jednego typu mogą przekształcić się w inny. Na przykład, gdy liście zmieniają kolor jesienią, chloroplasty przekształcają się w chromoplasty.

Zewnętrzna membrana
Wewnętrzna membrana
Matryca m-na, matrix, święta. ma gładkie kontury, nie tworzy wgłębień ani fałd. Stanowi około 7% powierzchni wszystkich błon komórkowych. Jego grubość wynosi około 7 nm, nie jest połączona z innymi błonami cytoplazmy i jest zamknięta w sobie, dzięki czemu stanowi worek błonowy. Oddziela błonę zewnętrzną od wewnętrznej przestrzeń międzybłonowa szerokość około 10-20 nm. Błona wewnętrzna (o grubości około 7 nm) ogranicza rzeczywistą zawartość wewnętrzną mitochondrium,
jego matryca lub mitoplazma. Cecha charakterystyczna Wewnętrzna błona mitochondriów to ich zdolność do tworzenia licznych wgłębień w mitochondriach. Takie wgłębienia najczęściej przybierają postać płaskich grzbietów lub cristae. Odległość między membranami w crista wynosi około 10-20 nm. Często cristae mogą rozgałęziać się lub tworzyć wyrostki przypominające palce, zginać się i nie mieć wyraźnej orientacji. W najprostszych jednokomórkowych glonach oraz w niektórych komórkach roślin wyższych i zwierząt wyrostki błony wewnętrznej mają postać rurek (tubular cristae).
Matryca mitochondrialna ma drobnoziarnistą, jednorodną strukturę; wykrywa się w niej cienkie włókna zebrane w kulkę (około 2-3 nm) i czasami wykrywa się w niej granulki o długości około 15-20 nm. Obecnie wiadomo, że włókna macierzy mitochondrialnej to cząsteczki DNA w obrębie nukleoidu mitochondrialnego, a małe granulki to mitochondrialne rybosomy.

Funkcje mitochondriów

1. Synteza ATP zachodzi w mitochondriach (patrz Fosforylacja oksydacyjna)

PH przestrzeni międzybłonowej ~4, pH matrycy ~8 | zawartość białka w m: 67% - matrix, 21% - zewnętrzny m-on, 6% - wewnętrzny m-on i 6% - w masie śródmiąższowej
Handrioma– ujednolicony układ mitochondrialny
zewnętrzne m-na: poriny-pory umożliwiają przejście do 5 kD | wewnętrzne m-na: kardiolipina - sprawia, że ​​m-n jest nieprzepuszczalny dla jonów |
produkcja przerywana: grupy enzymów fosforylują nukleotydy i cukry nukleotydów
wewnętrzne m-na:
macierz: enzymy metaboliczne – utlenianie lipidów, utlenianie węglowodanów, cykl kwasów trikarboksylowych, cykl Krebsa
Pochodzenie od bakterii: ameba Pelomyxa palustris nie zawiera eukariontów, żyje w symbiozie z bakteriami tlenowymi | własne DNA | procesy podobne do bakterii

DNA mitochondrialne

Podział miochondrialny

replikowane
w interfazie | replikacja nie jest powiązana z fazą S | podczas cyklu CL mitochy dzielą się raz na dwie, tworząc zwężenie, zwężenie pierwsze po wewnętrznej stronie | ~16,5 kb | okrągły, koduje 2 rRNA, 22 tRNA i 13 białek |
transport białek: peptyd sygnałowy | amfifilowe zwijanie | mitochondrialny receptor rozpoznawania |
Fosforylacja oksydacyjna
Łańcuch transportu elektronów
Syntaza ATP
w komórce wątroby żyje ~20 dni, podział mitochondriów poprzez utworzenie zwężenia

16569 bp = 13 białek, 22 tRNA, 2 pRNA | gładka błona zewnętrzna (poryny - przepuszczalność białka do 10 kDa) pofałdowana błona wewnętrzna (cristae) matrix (75% białek: białka nośnikowe transportu, białka, składniki łańcucha oddechowego i syntaza ATP, kardiolipina) matrix (wzbogacony substancjami cytrynianu cykl) produkcja przerywana

Specjalne struktury - mitochondria - odgrywają ważną rolę w życiu każdej komórki. Struktura mitochondriów pozwala organelli działać w trybie półautonomicznym.

Ogólna charakterystyka

Mitochondria odkryto w 1850 r. Jednak zrozumienie struktury i przeznaczenia mitochondriów stało się możliwe dopiero w 1948 roku.

Ze względu na dość duży rozmiar organelle są wyraźnie widoczne w mikroskopie świetlnym. Maksymalna długość wynosi 10 mikronów, średnica nie przekracza 1 mikrona.

Mitochondria występują we wszystkich komórkach eukariotycznych. Są to organelle dwubłonowe, zwykle w kształcie fasoli. Mitochondria występują również w kształtach kulistych, nitkowatych i spiralnych.

Liczba mitochondriów może się znacznie różnić. Na przykład jest ich około tysiąca w komórkach wątroby i 300 tysięcy w oocytach. Komórki roślinne zawierają mniej mitochondriów niż komórki zwierzęce.

TOP 4 artykułyktórzy czytają razem z tym

Ryż. 1. Lokalizacja mitochondriów w komórce.

Mitochondria są plastikowe. Zmieniają kształt i przemieszczają się do aktywnych centrów komórki. Zwykle w komórkach i częściach cytoplazmy, w których zapotrzebowanie na ATP jest większe, znajduje się więcej mitochondriów.

Struktura

Każde mitochondrium jest oddzielone od cytoplazmy dwiema błonami. Zewnętrzna membrana jest gładka. Struktura błony wewnętrznej jest bardziej złożona. Tworzy liczne fałdy – cristae, które zwiększają powierzchnię funkcjonalną. Pomiędzy obiema membranami znajduje się przestrzeń 10-20 nm wypełniona enzymami. Wewnątrz organelli znajduje się matryca - substancja żelowa.

Ryż. 2. Wewnętrzna struktura mitochondriów.

Tabela „Struktura i funkcje mitochondriów” szczegółowo opisuje składniki organelli.

Główną funkcją mitochondriów jest wytwarzanie energii komórkowej w postaci cząsteczek ATP w wyniku reakcji fosforylacji oksydacyjnej – oddychania komórkowego.

Oprócz mitochondriów komórki roślinne zawierają dodatkowe półautonomiczne organelle - plastydy.
W zależności od celu funkcjonalnego wyróżnia się trzy typy plastydów:

• chromoplasty - gromadzą i przechowują pigmenty (karoten) o różnych odcieniach, które nadają kolor kwiatom roślinnym;
• leukoplasty - zaopatrzyć się składniki odżywcze na przykład skrobia w postaci ziaren i granulek;
• chloroplasty - najważniejsze organelle zawierające zielony pigment (chlorofil), który nadaje roślinom kolor i przeprowadza fotosyntezę.

Ryż. 3. Plastydy.

Czego się nauczyliśmy?

Zbadaliśmy cechy strukturalne mitochondriów - organelli z podwójną błoną, które przeprowadzają oddychanie komórkowe. Błona zewnętrzna składa się z białek i lipidów i transportuje substancje. Wewnętrzna membrana tworzy fałdy - cristae, na których zachodzi utlenianie wodoru. Cristae są otoczone matrycą - żelową substancją, w której zachodzą niektóre reakcje oddychania komórkowego. Macierz zawiera mitochondrialne DNA i RNA.

Testuj w temacie

Ocena raportu

Średnia ocena: 4.4. Łączna liczba otrzymanych ocen: 82.

Komórki każdego żywego organizmu mają specjalne organelle, które poruszają się, funkcjonują, łączą się ze sobą i rozmnażają. Nazywa się je mitochondriami lub chondriosomami. Podobne struktury występują zarówno w komórkach organizmów prostych, jak i komórkach roślin i zwierząt. Przez długi czas badano także funkcje mitochondriów, ponieważ były one szczególnie interesujące.

Rzeczywiście, na poziomie komórkowym mitochondria pełnią specyficzną i bardzo ważną funkcję – wytwarzają energię w postaci adenozynotrifosforanu. Jest kluczowym nukleotydem w metabolizmie organizmów i jego przemianie w energię. ATP pełni rolę uniwersalnego źródła energii niezbędnej do zachodzenia wszelkich procesów biochemicznych w organizmie. Są to główne funkcje mitochondriów - utrzymują aktywność życiową na poziomie komórkowym dzięki tworzeniu ATP.

Procesy zachodzące w komórkach od dawna cieszą się szczególnym zainteresowaniem naukowców, ponieważ pomagają lepiej zrozumieć budowę i możliwości organizmu. Proces uczenia się zawsze zajmuje dużo czasu. I tak Karl Lohmann odkrył trójfosforan adenozyny w 1929 r., a Fritz Lipmann w 1941 r. odkrył, że jest to główny dostawca energii do komórek.

Struktura mitochondriów

Wygląd ma takie samo znaczenie jak funkcje mitochondriów. Rozmiary i kształty tych organelli nie są stałe i mogą się różnić w zależności od gatunku żywych istot. Jeśli opiszemy wartości średnie, wówczas mitochondrium ziarniste i nitkowate, składające się z dwóch membran, ma wymiary rzędu 0,5 mikromilimetra grubości, a długość może sięgać 60 mikromilimetrów.

Jak wspomniano powyżej, naukowcy od dawna próbują zrozumieć kwestię budowy i funkcji mitochondriów. Główne trudności polegały na niewystarczającym rozwoju sprzętu, ponieważ badanie mikroświata w inny sposób jest prawie niemożliwe.

Mitochondriów jest więcej niż komórek roślinnych, ponieważ konwersja energii jest dla zwierząt ważniejsza z ewolucyjnego punktu widzenia. Jednak dość trudno wyjaśnić takie procesy, ale w komórkach roślinnych takie funkcje pełnią głównie chloroplasty.

W komórkach mitochondria mogą być zlokalizowane w różnych miejscach, gdzie istnieje zapotrzebowanie na ATP. Można powiedzieć, że mitochondria mają dość uniwersalną budowę, dlatego mogą pojawiać się w różnych miejscach.

Funkcje mitochondriów

Główna funkcja mitochondriów - synteza cząsteczek ATP. Jest to rodzaj stacji energetycznej komórki, która w wyniku utleniania różnych substancji uwalnia energię w wyniku ich rozkładu.

Głównym źródłem energii, tj. związkiem używanym do rozkładu jest. Jest on z kolei pozyskiwany przez organizm z białek, węglowodanów i tłuszczów. Istnieją dwa sposoby wytwarzania energii, a mitochondria korzystają z obu. Pierwszy z nich związany jest z utlenianiem pirogronianu w osnowie. Drugi jest już związany z cristae organelli i bezpośrednio kończy proces tworzenia energii.

Ogólnie mechanizm ten jest dość złożony i przebiega w kilku etapach. Ustawiają się w długiej linii, której jedynym celem jest dostarczanie energii do innych procesów komórkowych. Utrzymanie organizmu na poziomie komórkowym pozwala zachować jego funkcje życiowe jako całość. Dlatego naukowcy od dawna próbują odkryć, jak dokładnie zachodzą te procesy. Z biegiem czasu rozwiązano wiele problemów, zwłaszcza badanie DNA i strukturę pozostałych małych komórek mikroświata. Bez tego trudno byłoby sobie wyobrazić rozwój tej nauki jako całości, a także badania ciała ludzkiego i wysoko rozwiniętych zwierząt.

Mitochondria to organelle dostarczające energię procesom metabolicznym w komórce. Ich rozmiary wahają się od 0,5 do 5-7 mikronów, liczba w komórce waha się od 50 do 1000 lub więcej. W hialoplazmie mitochondria są zwykle rozmieszczone rozproszonie, jednak w wyspecjalizowanych komórkach koncentrują się w tych obszarach, gdzie występuje największe zapotrzebowanie na energię. Na przykład w komórkach mięśniowych i symplastach duża liczba mitochondriów koncentruje się wzdłuż elementów roboczych - włókienek kurczliwych. W komórkach, których funkcje wiążą się ze szczególnie dużym zużyciem energii, mitochondria tworzą wielokrotne kontakty, łącząc się w sieć lub skupiska (kardiomiocyty i symplasty tkanki mięśni szkieletowych). W komórce mitochondria pełnią funkcję oddychania. Oddychanie komórkowe to sekwencja reakcji, podczas których komórka wykorzystuje energię wiązań cząsteczek organicznych do syntezy związków wysokoenergetycznych, takich jak ATP. Cząsteczki ATP powstałe wewnątrz mitochondrium są przenoszone na zewnątrz, wymieniając je na cząsteczki ADP znajdujące się poza mitochondriem.

Charakteryzuje się dużą przepuszczalnością dzięki obecności hydrofilowych kanałów białkowych. Błona ta zawiera kompleksy receptorowe, które rozpoznają i wiążą substancje dostające się do mitochondriów. Spektrum enzymów błony zewnętrznej nie jest bogate: są to enzymy odpowiedzialne za metabolizm kwasów tłuszczowych, fosfolipidów, lipidów itp. Główną funkcją zewnętrznej błony mitochondriów jest oddzielenie organelli od hialoplazmy i transport niezbędnych substratów dla oddychania komórkowego. Wewnętrzna błona mitochondriów w większości komórek tkanek różnych narządów tworzy płytkie cristae (lamelar cristae), co znacznie zwiększa powierzchnię błony wewnętrznej. W tym ostatnim 20-25% wszystkich cząsteczek białka to enzymy łańcucha oddechowego i fosforylacji oksydacyjnej. W komórkach wydzielania wewnętrznego nadnerczy i gonad mitochondria biorą udział w syntezie hormonów steroidowych. W tych komórkach mitochondria mają cristae w postaci rurek (kanalików), uporządkowanych w określonym kierunku. Dlatego mitochondrialne cristae w komórkach tych narządów wytwarzających steroidy nazywane są kanalikami. Matryca mitochondrialna, czyli zawartość komory wewnętrznej, jest strukturą żelową zawierającą około 50% białek. Ciała osmiofilne, opisywane za pomocą mikroskopu elektronowego, stanowią rezerwy wapnia. Macierz zawiera enzymy cyklu kwasu cytrynowego, które katalizują utlenianie kwasów tłuszczowych, syntezę rybosomów oraz enzymy biorące udział w syntezie RNA i DNA.