Какво е митохондрии ... Митохондрии: описание, структура и функция

Какво е митохондрии? Ако отговорът на този въпрос ви затруднява, тогава нашата статия е само за вас. Разглеждаме структурните особености на тези органели във връзка с изпълняваните функции.

Какво представляват органелите?

Но първо нека да си спомним какво представляват органелите. Така наречените постоянни клетъчни структури. Митохондрии, рибозоми, пластиди, лизозоми ... Всички те са органели. Подобно на самата клетка, всяка такава структура има общ структурен план. Органелите се състоят от повърхностния апарат и от вътрешното съдържание - матрицата. Всеки от тях може да бъде сравнен с органите на живите същества. Органелите също имат свои характеристики, които определят тяхната биологична роля.

Класификация на клетъчните структури

Органелите се групират заедно въз основа на структурата на техния повърхностен апарат. Има едно-, дву- и немембранни постоянни клетъчни структури. Първата група включва лизозоми, комплекс Голджи, ендоплазмен ретикулум, пероксизоми и различни видове вакуоли. Ядрото, митохондриите и пластидите са двумембранни. А рибозомите, клетъчния център и органелите на движението са напълно лишени от повърхностни апарати.

Теория на симбиогенезата

Какво е митохондрии? За еволюционната теория това не са само клетъчни структури. Според симбиотичната теория, митохондриите и хлоропластите са резултат от метаморфоза на прокариоти. Възможно е митохондриите да са произлезли от аеробни бактерии и пластиди от фотосинтезиране. Доказателство за тази теория е фактът, че тези структури имат свой собствен генетичен апарат, представен от кръгова ДНК молекула, двойна мембрана и рибозома. Съществува и предположението, че по-късно животинските еукариотни клетки произхождат от митохондриите и растителните хлоропласти.

Местоположение в клетките

Митохондриите са част от клетките на преобладаващата част от растения, животни и гъби. Те липсват само в анаеробни едноклетъчни еукариоти, живеещи в среда без кислород.

Структурата и биологичната роля на митохондриите дълго време оставаха загадка. За първи път с микроскоп те успяха да видят Рудолф Келликър през 1850 година. В мускулните клетки ученът откри многобройни гранули, които приличаха на светлина. Разбирането на ролята на тези удивителни структури стана възможно благодарение на изобретението на професора на Университета на Пенсилвания Бритън Чанс. Той проектира устройството, което позволява да се види през органелите. Така се установява структурата и се доказва ролята на митохондриите в осигуряването на енергия за клетките и организма като цяло.

Формата и размерът на митохондриите

Митохондриите могат да бъдат под формата на пръчки, влакна или кръгли тела. Тяхната дължина достига от 0,5 до 10 микрона. Количеството данни за органелите в клетката зависи пряко от интензивността на метаболитните процеси, които се случват в нея. Например, в едноклетъчни паразитни флагелати - трипанозоми - единствената голяма митохондрия се намира в клетката. Докато в амебата може да бъде до петстотин хиляди от тези структури.

Общ план на сградата

Нека разгледаме какви са митохондриите от гледна точка на техните структурни особености. Това са органели с двойна мембрана. Нещо повече, външният е гладък, а вътрешният има израстъци. Митохондриалната матрица е представена от различни ензими, рибозоми, мономери на органични вещества, йони и клъстери от пръстеновиден ДНК молекули. Такъв състав дава възможност за осъществяване на най-важните химични реакции: цикъла на трикарбоксилната киселина, уреята, окислителното фосфорилиране.

Кинетопласт стойност

Тази структура се наблюдава само при паразитни едноклетъчни организми - трипанозоми или лейшмания. Кинетопласт в единствения гигантски митохондрии. Това е добре дефиниран клъстер от ДНК. Тази структура е почти винаги разположена в основата на флагелума, ефективно й осигурява енергията, необходима за движение в вискозна среда. Кинетопластът е под формата на мини и макси пръстени. Учените са показали, че ако един паразит загуби своята специфична ДНК, той не може да съществува в тялото на насекомо. Факт е, че в своята кинетопласт се кодира информация за единицата на ензима, която е необходима за осъществяване на процеса на фосфорилиране. Такива организми обаче могат да се развиват в тъканите на гръбначните, където получават енергия по време на процеса на гликолизата.

Митохондриална мембрана

Митохондриалните мембрани не са идентични по структура. Затвореното външно пространство е гладко. Той се образува от липиден двуслой с фрагменти от протеинови молекули. Общата му дебелина е 7 nm. Тази структура изпълнява функциите на отделяне от цитоплазмата, както и връзката на органелата с околната среда. Последното е възможно благодарение на наличието на porin протеин, който образува каналите. Молекулите се движат по тях чрез активен и пасивен транспорт.

Химическата основа на вътрешната мембрана са протеини. Той образува многобройни гънки в органоида - кристалите. Тези структури значително увеличават активната повърхност на органелите. Основната характеристика на структурата на вътрешната мембрана е пълна непропускливост на протоните. Той не образува канали за проникване на йони отвън. На някои места външният и вътрешният контакт. Тук е специален рецепторен протеин. Това е един вид диригент. С нея митохондриалните протеини, кодирани в ядрото, проникват в органелите. Между мембраните има пространство с дебелина до 20 nm. Той съдържа различни видове протеини, които са съществени компоненти на дихателната верига.

Митохондриални функции

Структурата на митохондриите е пряко свързана с изпълняваните функции. Основната е синтеза на аденозин трифосфат (АТФ). Това е макромолекула, която е основният носител на енергия в клетката. Състои се от азотен аденин, рибоза монозахарид и три остатъка от фосфорна киселина. Между последните елементи се съдържа основното количество енергия. Ако някой от тях се счупи колкото е възможно повече, той може да изпъкне до 60 kJ. Като цяло, прокариотната клетка съдържа 1 милиард АТР молекули. Тези структури са постоянно в действие: съществуването на всяка от тях в непроменена форма не трае повече от една минута. АТФ молекулите се синтезират и разделят постоянно, като осигуряват енергия на тялото в момента, в който тя е необходима.

Поради тази причина, митохондриите се наричат ​​"енергийни станции". Именно в тях се осъществява окисляването на органични вещества под действието на ензими. Енергията, която се произвежда, съхранява и съхранява като АТФ. Например, при окисляването на 1 g въглехидрати се образуват 36 макромолекули от това вещество.

Структурата на митохондриите им позволява да изпълняват друга функция. Поради тяхната полу-автономност те са допълнителен носител на наследствена информация. Учените са открили, че ДНК на органелите не могат да функционират самостоятелно. Факт е, че те не съдържат всички протеини, необходими за тяхната работа, затова ги заемат от наследствения материал на ядрения апарат.

Така че в нашата статия разглеждахме какво представляват митохондриите. Това са двумембранни клетъчни структури, в матрицата на които протичат редица сложни химически процеси. Резултатът от митохондриите е синтеза на АТР - съединение, което осигурява на организма необходимото количество енергия.