Зарегистрироваться

Митохондрии

Категории Клеточная биология | Под редакцией сообщества: Биология

Митохондрии - двумембранные органеллы разнообразного размера и формы, характерные, за малым исключением, для всех эукариотических клеток. Долгое время считалось, что единственная и главная функция митохондрий - синтез большей части необходимого клетке АТФ. Однако, по мере прогресса в этой области стало понятно, что этим их функции не исчерпываются.

Митохондрии захватывают из цитоплазмы богатые энергией субстраты (жирные кислоты, пируват и другие), которые через транспортные системы на мембранах митохондрии попадают в матрикс, где ферментные системы цикла Кребса, β-окисления жирных кислот и другие проводят их окислительную деградацию с образованием углекислоты и воды, приводящую к восстановлению коферментов. Они вновь окисляются ферментами дыхательной цепи, расположенными на внутренней митохондриальной мембране. При этом, электроны в ходе многоступенчатой реакции переносятся в итоге на молекулярный кислород.

Электрохимический градиент, созданный накопленными на внешней стороне внутренней митохондриальной мембраны протонами, используется главным образом для работы АТФ-синтазы, регенерирующей затрачиваемый клеткой АТФ, а также для работы транспортных систем на этой мембране: для транспорта ионов, работы АТФ-АДФ транслоказы, кальциевого унипорта, натрий-кальциевого антипорта и др. Производимая таким образом энергия может расходоваться и на генерацию тепла.

Количество, размер и форма митохондрий широко варьируют, митохондриом клетки может быть представлен как рассеянными по цитоплазме мелкими одиночными органеллами, так и одной гигантской разветвленной митохондрией, занимающей почти половину клеточного объема. Однако принципиальное строение митохондрий остается сходным: это всегда двумембранная органелла, по толщине (или диаметру) не превышающая 0,5-1мкм.

Морфология митохондрий тесно связана с их функционированием и соответственно с работой клетки в целом. Поэтому при патологических состояниях значительно изменяется морфология митохондрий, что позволяет оценивать функциональные изменения митохондрий по их ультраструктурным признакам. В качестве примера можно привести падение митохондриального потенциала при ишемии миокарда вследствие снижения устойчивости митохондриальных мембран, вызванного набуханием.

Внешняя мембрана является барьером для молекул свыше 1500 Да. Межмембранное пространство по ионному составу не отличается от цитозоля, но содержит некоторые дополнительные белки, такие как цитохром С, креатинкиназу и др.

Внутренняя мембрана митохондрий образует инвагинации различной формы, кристы, на которых располагается аппарат фосфорилирования, цепь переноса электронов, белки-транспортеры.

Матрикс содержит метаболические ферменты и репликационный аппарат митохондрии. Геном митохондрии кодирует необходимые для дыхания и авторепродукции белки, хотя основная часть белков митохондрий все же закодирована в ядерных генах и импортируется из цитоплазмы. В матриксе протекают транскрипция и трансляция с помощью собственных 70S рибосом.

Во многих клетках митохондрии подвижны, они могут быстро перемещаться на значительные расстояния по микротрубочкам, но могут двигаться и за счет связи с актиновыми микрофиламентами. Связь с цитоскелетом оказывает влияние и на структуру митохондриома, в том числе на процесс деления митохондрий.

Митохондрии очень динамичны и могут быстро перестраиваться в зависимости от условий и потребностей клетки. Во многих случаях, наблюдаемая структура митохондриома есть результат динамического равновесия между процессами слияния и фрагментации митохондрий, при этом оба процесса идут очень быстро. Такая картина наблюдается и в подавляющем большинстве клеточных культур, в том числе в распластанных недифференцированных фибробластоподобных клетках.

Рекомендуемая литература

Ю.С. Ченцов, Л.Е. Бакеева. Митохондриальный ретикулум: строение и некоторые функциональные свойства

Эта статья еще не написана, но вы можете сделать это.