Какие функции выполняют митохондрии?

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.

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.