Составляющие клетки: рибосомы, пластиды и митохондрии

Взаимосвязь строения и функций частей и органоидов клетки – основа ее целостности

Органоиды — относительно обособленные компоненты, обладающие специфическими функциями и особенностями строения. Основная часть генетического материала эукариотической клетки сосредоточена в ядре. Центральный органоид в одиночку не в состоянии обеспечить реализацию наследственной информации. Принимают участие цитоплазма и рибосомы. Они расположены в основном на шероховатой эндоплазматической сети.

Синтезированные белки транспортируются в комплекс Гольджи, после преобразований — в те части клетки, где они нужны. Благодаря лизосомам клетки не превращаются в «свалки отходов».

Митохондрии вырабатывают энергию, необходимую для осуществления процессов в клетке. Хлоропласты у растений служат для получения исходного материала, участвующего в энергетических превращениях.

Условно все органоиды клетки делят на три группы по характеру выполняемых функций. Митохондрии и хлоропласты осуществляют превращения энергии. Рибосомы, их скопления осуществляют синтез белков. Другие образования принимают участие в синтезе и обмене веществ.

Несмотря на существующие различия, все части клетки тесно взаимодействуют. Органоиды взаимосвязаны не только в пространстве, но и химически. Связывает все части клетки цитоплазма, в ней же происходят многочисленные реакции. В результате формируется единая структурная и функциональная система.

Строение растительной клетки

Рис.1 Растительная клетка 

Отличие клеточного строения растений от животных — наличие стенки, состоящей из целлюлозы, пектина, лигнина.

Под прочной оболочкой находится плазматическая мембрана, имеющей типичное строение. Есть поры, через которые осуществляется связь между соседними клетками посредством плазмодесм, цитоплазматических мостиков. Нет центриолей, характерных для животных.

Важное отличие растительных организмов — наличие пластид. Крупные хлоропласты придают частям растений зеленый цвет

Фотосинтез в зеленых пластидах — процесс автотрофного питания. Растения создают органическое вещество из воды и углекислого газа при участии солнечного света.

Оранжевая и желтая окраска обусловлена присутствием других типов пластид, красная и синяя — возникает благодаря антоцианам. Лейкопласты и хромопласты специализируются на хранении веществ.

Крупная центральная вакуоль в растительной клетке заполнена клеточным соком. Органоиду принадлежит ведущая роль в поддержании тургора, хранении полезных веществ и разрушении старых белков, отживших свое органоидов.

Строение животной клетки

Это типичные эукариотические клетки. Под плазматической мембраной находятся цитоплазма и органоиды. Клеточной стенки нет. ДНК локализована в ядре и митохондриях.

Рис.2 Животная клетка

Вакуоли в клетках животных выполняют пищеварительные и сократительные функции. Центриоли состоят из пучков микротрубочек, принимающих участие в процессе деления. В качестве органелл движения могут присутствовать реснички и жгутики. Они важны для перемещения одноклеточных животных. В организме многоклеточных создают движение жидкостей или молекул твердых веществ вдоль неподвижных клеток.

Клетка — мельчайшая единица строения многоклеточных организмов. У одноклеточных это и есть тело. Любая клетка представляет собой сложную биохимическую систему. Части или органоиды действуют как единое целое, обеспечивают жизнедеятельность, а при размножении — передачу наследственных признаков.

• _{Рис. 1: https://image.shutterstock.com/image-vector/vector-plant-cell-anatomy-diagram-600w-543156751.jpg}
• _{Рис. 2: wikimedia.org} 

Смотри также:

• Химический состав клетки. Макро- и микроэлементы. Взаимосвязь строения и функций неорганических и органических веществ, входящих в состав клетки. Роль химических веществ в клетке и организме человека
• Обмен веществ и превращения энергии – свойства живых организмов. Энергетический обмен и пластический обмен, их взаимосвязь. Стадии энергетического обмена. Брожение и дыхание. 
• Фотосинтез, его значение, космическая роль. Фазы фотосинтеза. Световые и темновые реакции фотосинтеза, их взаимосвязь. Хемосинтез. Роль хемосинтезирующих бактерий на Земле

Что такое митохондрия

Митохондрия – мембранная закрытая органелла, ответственная за преобразование из жиров и углеводов (глюкозы) в пригодные для использования организмом формы энергии.

Самой основной функцией митохондрий является производство АТФ, основного источника энергии для всех клеток. АТФ (ATP, аденозинтрифосфа́т или аденозинтрифосфорная кислота) используется для всех функций клетки, и мы должны съесть пищу, чтобы пополнить запасы АТФ.

КЛЕТКА В РАЗРЕЗЕ

Митохондрии используют кислород для производства АТФ в процессе, известном как аэробное или клеточное дыхание. В этой реакции используется кислород и производится углекислый газ, который мы выдыхаем через легкие.

Количество митохондрий в клетке меняет с каждым типом клетки. В зависимости от  энергетических потребностей клетки происходит увеличение числа митохондрий, например в мышечных клетках количество митохондрий будет расти. Это позволяет вырабатывать и использовать больше энергии в наиболее активных клетках.

Помимо производства энергии митохондрии играют важную роль в контроле над уровнями кальция, помогая сбалансировать энергетическую потребность и производство этой энергии в клетке. 

Она также отвечает за инициирование разрушения старых и поврежденных клеток, процесса, называемый апоптозом. Это необходимо, чтобы освободить место для роста и регенерации клеток после травм и для предотвращения возникновения и роста раковых клеток. 

Продукты, возникающие в процессе деятельности митохондрий, накапливаются и производят свободные радикалы. Это вызывает окислительный стресс в организме, который является основной причиной практически всех возрастных заболеваний.

ПРОИЗВОДСТВО АТФ В МИТОХОНДРИИ

Неправильная (нарушенная) работа митохондрий приводит к нарастанию отходов и уменьшает возможность избавления от “плохих” клеток. Это может привести к возникновению злокачественной опухоли. 

Сегодня митохондрии являются мишенью ряда новых перспективных методов лечения рака, сердечной недостаточности, резистентности к инсулину и нарушений в работе мозга.

Поскольку энергия занимает центральное место в жизни, улучшение функции митохондрий напрямую связано с нашим физическим и психическим здоровьем.

Признаки нарушения работы митохондрий

• Постоянная усталость (Р)
• Нет возможности тренироваться в течение длительного периода времени (Р)
• Одышка, особенно во время физической нагрузки (р, р)
• Плохой рост костей и их здоровье (Р)
• Сложности с контролем своих движений, равновесия и координации (Р)
• Тяжело ходить или говорить (Р)
• Мышечная слабость и боль (Р)
• Заболевания сердечной мышцы (кардиомиопатия) (Р)
• Многочисленные проблемы в работе желудочно-кишечного тракта (Р)
• Заболевания печени и почек (Р)
• Обвислая кожа век, снижение зрения и другие проблемы со здоровьем глаз (Р)
• Сахарный диабет и другие гормональные расстройства (р, р)
• Проблемы со слухом (Р)
• Увеличивается количество случаев мигрени, инсультов и судорог (р, р)
• Трудности с запоминанием, деменция (Р)
• Задержка в развитии у детей, поражение нервной системы (Р)
• Рецидивирующие инфекции (р, р)
• Аутизм (Р)

Митохондриальная ДНК

Большинство генома человека, который является ДНК человека, упаковано в 23 пары хромосом в ядре клетки. Помимо ядерной ДНК, человеческие клетки также несут определенный набор из 37 генов, которых только нашли в митохондриях. 

Митохондриальная ДНК (мтДНК) – в основном, содержит только кольцевые молекулы ДНК. Каждая митохондрия несет от 2 до 10 копий этих молекул. 

СРАВНЕНИЕ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК И ОБЫЧНОЙ ДНК

Митохондриальная ДНК кодирует белки, необходимые для митохондриальной функции.  23 пары хромосом в ядре наследуются от обоих родителей после прохождения рекомбинации, что делает вас уникальным.  С другой стороны, митохондриальная ДНК может передаваться по наследству только по материнской линии. Отцовская мтДНК разрушается после того, как сперматозоид проникает в яйцеклетку.

Перечень заболеваний

Раковые клетки нуждаются в питании для роста опухоли. Дополнительно увеличивается количество митохондрий с целью обеспечения потребности в энергии. Злокачественные клетки, в отличие от рибосом, повышают работоспособность органоидов, в которых происходит скопление свободных радикалов. Из-за увеличения окислительного процесса при онкологии повреждаются окружающие ткани. К признакам рака специалисты относят отсутствие смертности клеток.

При нормальных условиях митохондрия провоцирует смерть, когда клетка воспроизводит чрезмерное количество энергии либо осуществляет процесс слишком быстро. В раковых клетках рассматриваемое действие не происходит за счет увеличения разрушения митохондрий. Есть и другие заболевания, возникающие при дисфункции органоидов:

• болезнь Альцгеймера;
• болезнь Паркинсона;
• диабет.

При синдроме Альцгеймера бета-амилоид накапливается вблизи внешней митохондриальной мембраны. При этом уменьшается продукция АТФ, увеличивается оксидативный стресс, что провоцирует смерть клетки. Дисфункция митохондрий приводит к заболеванию Паркинсона. Отличительная черта патологии — накопление альфа-синуклеинового белка, что провоцирует потерю нейронов.

У пациентов, страдающих от синдрома Паркинсона, аккумулируется протеин в органоидах. Увеличивается косидативный стресс, уменьшается производство энергии. Поврежденные митохондрии остаются в клетках, но из-за накопления синуклеинов диагностируется нейродегенерация.

Нарушенная работа органоидов приводит к диабету первого и второго типов. В организме пациентов с такими диагнозами выявляются низкие уровни глюкозы. Митохондрии распадаются на маленькие фрагментированные сети, размещенные по клетке. При диабете второго типа уменьшается выработка АТФ.

Аналогичный признак наблюдается при сердечной недостаточности. Он сопровождается нарастанием окислительного стресса, низкой активностью митохондрий. Это приводит к потере кислорода, накоплению электронов и появлению свободных радикалов. Похожая клиническая картина развивается при синдроме хронической усталости. Дополнительные признаки болезни:

• депрессия;
• тревога;
• мышечная боль;
• мигрень.

Современные ученые считают, что синдром возникает на фоне митохондриальной дисфункции, включающей низкое количество органоидов, нехватку белка, незначительное производство АТФ. Некоторые исследования выявили, что структура митохондрий и их функционирование совпадают у здоровых и больных пациентов. В таких случаях постановка диагноза требует проведения дополнительных исследований.

https://youtube.com/watch?v=LioRwde7bqE

Митохондрии в транспорте коферментов и биосинтезе

Коэнзимы определяются как небольшие органические молекулы, которые участвуют в качестве кофакторов ферментов, важных для облегчения ферментативной активности. Растения обладают способностью синтезировать все важные коферменты, которые необходимый функционировать. 

Синтезированные коферменты в основном используются в метаболизме митохондрий, и, следовательно, митохондрии участвуют в синтезе коферментов или обладают способностью собирать коферменты из цитозоля. 

Митохондрии и стрессоустойчивость растений 

Альтернативная оксидаза (АОХ) идентифицируется как одна из терминальных оксидаз, продуцируемых митохондриями растений в результате цепных реакций переноса электронов. 

AOX помогает ослабить сильно связанный процесс переноса электронов в митохондриях, что помогает поддерживать важный метаболический гомеостаз, помогая восстанавливать кислород до воды. АОХ в течение всего процесса действует как посредник в сигнальных молекулах, чтобы передать метаболический статус митохондрии к ядру и, в свою очередь, влияют на экспрессию ядерных генов. 

AOX косвенно отвечает за контроль синтеза сигнальных молекул, таких как супероксид, перекись водорода и оксид азота, помогает контролировать передачу сигналов стресса и помогает справляться со стрессовыми ситуациями у растений. 

Митохондрии в теплопродукции и терморегуляции

Одна из наиболее очевидных альтернативных оксидаз (АОХ) функция была определена как производство тепла. Очень высокая частота дыхания, вызванная повышенной плотностью митохондрий. в сочетании с активностью АОХ обладают способностью повышать температуру до 20°C.  

Эта согревающая способность растений способствует таянию снега в холода и обеспечивает выделение летучих веществ, привлекающих мух-падальщиков. В тропических районах отапливаемая цветочная камера обеспечивает теплую среду для спаривания. Это помогает в опылении. 

Митохондрии в ответе патогена

Митохондрии в растительных клетках обладают расширенными возможностями реагировать на любое загрязнение, вызванное патогены, такие как бактерии и грибы. Митохондрии растений были идентифицированы как активные центры для производства активных форм кислорода (АФК) и NO, которые необходимы для защиты от патогенов.

Игровой автомат Митохондрии в растениях имеют тенденцию накапливаться вокруг очага инфекции и обнаруживают вызванный патогенами дисбаланс окислительно-восстановительного потенциала, что приводит к элиминации патогенов.

Митохондрии в апоптозе

Апоптоз – это процесс, при котором в организме происходит гибель клеток. Это составляет важную часть продолжительности жизни. Немногие клетки с течением времени стареют или повреждаются, и их необходимо пополнять новыми сериями клеток. 

Митохондрии играют важную роль в пополнении новыми клетками за счет разрушения старых. Митохондрии высвобождают важный фермент цитохром С, который играет важную роль в активации другого фермента, называемого «каспазой», который способствует процессу апоптоза.

Заключение

Отсюда можно сделать вывод, что существует разнообразный набор растительная клетка функции митохондрий, которые помогают в облегчении различных процессов, таких как управление патогенами, организация апоптоза, терморегуляция, стрессоустойчивость, транспорт коферментов, окисление глицина и, что наиболее важно, производство энергии

Что такое Митохондрия

Митохондрия представляет собой мембраносвязанную органеллу, обнаруженную во всех эукариотических клетках. Химический источник энергии клетки, который является АТФ, генерируется в митохондриях. Митохондрии также содержат собственную ДНК внутри органеллы.

Состав

Митохондрия представляет собой бобоподобную структуру с диаметром от 0,75 до 3 мкм. Количество митохондрий, присутствующих в конкретной клетке, зависит от типа клетки, ткани и организма. Пять различных компонентов могут быть идентифицированы в структуре митохондрий. Структура митохондрии показана на рисунке 4.

Рисунок 4: Митохондрия

Митохондрия состоит из двух мембран — внутренней и наружной.

Наружная митохондриальная мембрана

Наружная митохондриальная мембрана содержит большое количество интегральных мембранных белков, называемых поринами. Транслоказа — это белок наружной мембраны. Связанная с транслоказой N-концевая сигнальная последовательность крупных белков позволяет белку проникать в митохондрии. Ассоциация митохондриальной наружной мембраны с эндоплазматическим ретикулумом образует структуру, называемую MAM (митохондриально-ассоциированная ER-мембрана). MAM позволяет транспорт липидов между митохондриями и ER через передачу сигналов кальция.

Внутренняя митохондриальная мембрана

Внутренняя митохондриальная мембрана состоит из более чем 151 различных типов белков, функционирующих во многих отношениях. Не хватает поринов; тип транслоказы во внутренней мембране называется комплексом TIC. Межмембранное пространство расположено между внутренней и наружной митохондриальными мембранами.

Пространство, окруженное двумя митохондриальными мембранами, называется матрицей. Митохондриальная ДНК и рибосомы с многочисленными ферментами суспендированы в матрице. Митохондриальная ДНК представляет собой круговую молекулу. Размер ДНК составляет около 16 кб, кодирующих 37 генов. Митохондрия может содержать 2-10 копий своей ДНК в органелле. Внутренняя митохондриальная мембрана образует складки в матрице, которые называются кристами. Кристы увеличивают площадь поверхности внутренней мембраны.

функция

Митохондрии производят химическую энергию в форме АТФ для использования в клеточных функциях в процессе, называемом дыханием. Реакции, вовлеченные в дыхание, все вместе называют циклом лимонной кислоты или циклом Кребса. Цикл лимонной кислоты происходит во внутренней мембране митохондрий. Он окисляет пируват и НАДН, образующиеся в цитозоле из глюкозы с помощью кислорода.

Рисунок 5: Цикл лимонной кислоты

NADH и FADH₂ являются носителями окислительно-восстановительной энергии, вырабатываемой в цикле лимонной кислоты. NADH и FADH₂ передать свою энергию O₂ пройдя через цепь переноса электронов. Этот процесс называется окислительным фосфорилированием. Протоны, освобожденные от окислительного фосфорилирования, используются АТФ-синтазой для получения АТФ из АДФ. Схема цепи переноса электронов показана на Рисунок 6 Полученные АТФ проходят через мембрану с помощью поринов.

Рисунок 6: Электронная транспортная цепь

Функции митохондриальной внутренней мембраны

• Выполнение окислительного фосфорилирования
• Синтез АТФ
• Проведение транспортных белков для регулирования прохождения веществ
• Холдинг ТИЦ комплекс для перевозки
• Вовлечение в деление и слияние митохондрий

Другие функции митохондрий

• Регуляция обмена веществ в клетке
• Синтез стероидов
• Хранение кальция для передачи сигнала в клетке
• Регулирование мембранного потенциала
• Активные виды кислорода, используемые в сигнализации
• Синтез порфирина в пути синтеза гема
• Гормональная передача сигналов
• Регуляция апоптоза

§ 13-1. Двумембранные органоиды

Двумембранными органоидами клеток являются митохондрии и пластиды.

Митохондрии — органоиды, в которых протекает кислородный этап клеточного дыхания (этот процесс будет подробно рассмотрен в следующей главе). В ходе кислородного этапа с участием О₂ происходит расщепление и окисление органических соединений до неорганических веществ. При этом выделяется много энергии, которая используется для синтеза большого количества АТФ. Поэтому митохондрии иногда называют «энергетическими станциями» клетки.

*Митохондрии могут быть округлыми, вытянутыми, нитевидными и даже разветвленными. Число митохондрий в разных клетках может составлять от одной до сотен тысяч. Клетки, которым требуется много энергии (клетки печени, мышц и т. п.), содержат большое количество этих органоидов. В клетках водорослей и хлорофиллоносной ткани растений число митохондрий обычно меньше, чем у животных, поскольку функцию синтеза АТФ частично выполняют хлоропласты.

Митохондрии являются динамичными органоидами. Они способны изменять свою форму, сливаться друг с другом, делиться, перемещаться в участки клетки с повышенным потреблением энергии. Митохондрии скапливаются преимущественно в тех частях клетки, где выше потребность в АТФ, например вблизи органоидов движения или миофибрилл.*

Каждая митохондрия ограничена двумя мембранами — наружной и внутренней, между которыми находится межмембранное пространство (рис. 13-1.1). Наружная мембрана митохондрии гладкая, не образует впячиваний и складок. Она отделяет органоид от гиалоплазмы и обладает высокой проницаемостью для ионов и небольших молекул. Внутренняя мембрана характеризуется гораздо меньшей проницаемостью. Она образует многочисленные складки — кристы, которые значительно увеличивают площадь ее поверхности. Внутренняя мембрана митохондрий содержит большое количество белков. В ее состав входят, например, ферменты, обеспечивающие синтез АТФ.

Содержимое митохондрии, ограниченное внутренней мембраной, называется матриксом. В матриксе содержатся различные неорганические и органические вещества, в том числе разнообразные ферменты, а также кольцевые молекулы ДНК и все виды РНК. Следовательно, митохондрии содержат собственную генетическую информацию. В их матриксе также находятся рибосомы, в которых осуществляется реализация этой информации, т. е. синтез белков. Митохондриальные *70S* рибосомы меньше по размерам, чем рибосомы, содержащиеся в гиалоплазме клетки. *ДНК митохондрии кодирует лишь небольшую часть белков, необходимых для функционирования этого органоида. Большинство митохондриальных белков кодируется ДНК, расположенной в ядре клетки. Такие белки синтезируются в 80S рибосомах в гиалоплазме, а затем транспортируются в митохондрию.*

Главная функция митохондрий — обеспечение клетки энергией в виде АТФ. *В клетке происходит постоянное обновление митохондрий. Новые митохондрии образуются в результате деления материнских. Этот процесс, как правило, протекает независимо от деления клетки и определяется ее энергетическими потребностями. Когда потребности клетки в энергии высоки, митохондрии интенсивно растут и размножаются путем деления. Если потребление энергии низкое, часть митохондрий может разрушаться или переходить в неактивное состояние.*

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть — сеть каналов, трубочек, пузырьков, цистерн, расположенных внутри цитоплазмы. Открыта в 1945 году английским учёным К. Портером, представляет собой систему мембран, имеющих ультрамикроскопическое строение.

Строение эндоплазматической сети

Вся сеть объединена в единое целое с наружной клеточной мембраной ядерной оболочки. Различают ЭПС гладкую и шероховатую, несущую на себе рибосомы. На мембранах гладкой ЭПС находятся ферментные системы, участвующие в жировом и углеводном обмене. Этот тип мембран преобладает в клетках семян, богатых запасными веществами (белками, углеводами, маслами), рибосомы прикрепляются к мембране гранулярной ЭПС, и во время синтеза белковой молекулы полипептидная цепочка с рибосомами погружается в канал ЭПС. Функции эндоплазматической сети очень разнообразны: транспорт веществ как внутри клетки, так и между соседними клетками; разделение клетки на отдельные секции, в которых одновременно проходят различные физиологические процессы и химические реакции.

Микротрубочки

Микротрубочки — мембранные, надмолекулярные структуры, состоящие из белковых глобул, расположенных спиральными или прямолинейными рядами. Микротрубочки выполняют преимущественно механическую (двигательную) функцию, обеспечивая подвижность и сокращаемость органоидов клетки. Располагаясь в цитоплазме, они придают клетке определённую форму и обеспечивают стабильность пространственного расположения органоидов. Микротрубочки способствуют перемещению органоидов в места, которые определяются физиологическими потребностями клетки. Значительное количество этих структур расположено в плазмалемме, вблизи клеточной оболочки, где они участвуют в формировании и ориентации целлюлозных микрофибрилл оболочек растительных клеток.

Строение микротрубочки

В чем его основная функция?

Функция митохондрий — давать клетке энергию. Точка. Что происходит, так это то, что, конечно, мы исследуем концепции клеточной биологии, и, хотя цель очень проста, способ достижения этой энергии не так прост.

В контексте, Основная функция митохондрий — выполнение цикла Кребса, основного метаболического пути получения АТФ.. Также известный как цикл лимонной кислоты или трикарбоновый цикл (TCA), цикл Кребса представляет собой путь клеточного дыхания и происходит в матриксе (помогают гребни) митохондрий и в присутствии кислорода, который проходит через внешнюю мембрану.

Чтобы узнать больше: «Цикл Кребса: характеристики этого метаболического пути»

Он состоит из метаболического пути, который объединяет биохимическую переработку основных органических молекул, то есть углеводов, белков и жирных кислот. Другими словами, цикл Кребса позволяет нам превращать органические вещества в пище в полезную энергию не только для поддержания жизни клетки, но и для выживания на уровне многоклеточного организма.

Это очень сложный путь, но достаточно понять, что он состоит из серии метаболических реакций, в которых, начиная с макроэлементов, они начинают разлагаться различными митохондриальными ферментами до тех пор, пока, примерно, через 10 промежуточных стадий и не потребляется кислород. , каждый Может быть, у нас есть химически более простые молекулы.

Во время этого процесса высвобождаются электроны, которые перемещаются по так называемой цепи переноса электронов (расположенной на гребнях) и позволяют синтезировать АТФ (аденозинтрифосфат), молекулу, которая после разрыва одной из фосфатных связей позволяет выделять энергию.

По этой причине цель цикла Кребса и, следовательно, митохондрий — получить молекулы АТФ в результате разложения питательных веществ, чтобы получить топливо для удовлетворения энергетических потребностей всей клетки. Митохондрии — это фабрики АТФ.

В то же время митохондрии также участвуют в цикле мочевины (это позволяет клеткам почек преобразовывать избыточный азот в мочевину, которая будет выводиться с мочой), в синтезе фосфолипидов, в процессах апоптоза (когда клетка имеет Чтобы умереть, митохондрии вызывают гибель клеток), в балансе уровней кальция, в синтезе глюкозы, в регуляции метаболизма аминокислот и т. д., но наиболее важным и актуальным, без сомнения, является цикл Кребса. Митохондрии дышат. И от дыхания они дают нам энергию.

Дополнительная информация: «Цикл мочевины: что это такое, характеристика и краткое содержание».

Строение и функции митохондрии

Митохондрия состоит из

Внешняя и внутренняя мембраны выполняют разные функции, поэтому различается их химический состав. Расстояние между мембранами составляет до 10 нм. Внешняя мембрана митохондрий по строению схожа с плазмалеммой, окружающей клетку, и выполняет в основном барьерную функцию, отграничивая содержимое органоида от цитоплазмы. Через нее проникают мелкие молекулы, транспорт крупных избирателен. В некоторых местах внешняя мембрана соединена с ЭПС, каналы которой открываются в митохондрию.

На внутренней мембране, в основном ее выростах — кристах, располагаются ферменты, образуя мультиферментативные системы. Поэтому по химическому составу здесь преобладают белки, а не липиды. Количество крист варьирует в зависимости от интенсивности процессов. Так в митохондриях мышц их очень много.

В некоторых местах внешняя и внутренняя мембрана соединяются между собой.

У митохондрий, также как у хлоропластов, есть своя белоксинтезирующая система — ДНК, РНК и рибосомы. Генетический аппарат представляет собой кольцевую молекулу – нуклеоид, как у бактерий. Рибосомы митохондрий растений схожи с бактериальными, у животных митохондриальные рибосомы мельче не только цитоплазматических, но и бактериальных. Часть необходимых белков митохондрии синтезируют сами, другую часть получают из цитоплазмы, так как эти белки кодируются ядерными генами.

Главная функция митохондрий — снабжать клетку энергией, которая путем многочисленных ферментативных реакций извлекается из органических соединений и запасается в АТФ. Часть реакций идет с участием кислорода, в других выделяется углекислый газ. Реакции идут как в матриксе (цикл Кребса), так и на кристах (окислительное фосфорилирование).

Следует иметь в виду, что в клетках АТФ синтезируется не только в митохондриях, но и в цитоплазме в процессе гликолиза. Однако эффективность этих реакций невысока. Особенность функции митохондрий в том, что в них протекают реакции не только бескислородного окисления, но и кислородный этап энергетического обмена.

Другими словами, функция митохондрий – активное участие в клеточном дыхании, к которому относят множество реакций окисления органических веществ, переноса протонов водорода и электронов, идущих с выделением энергии, которая аккумулируется в АТФ.

Как устроены митохондрии?

Многое в строении митохондрий до сих пор напоминает о том, что когда-то они были самостоятельными бактериями. Так, например, они окружены внешней липидной мембраной – такую мембрану имеют и все остальные клетки нашего организма. Основная функция внешней мембраны – защита митохондрии, отграничение ее от окружающей внутриклеточной среды, а также транспортировка необходимых веществ внутрь и выведение результатов ее работы наружу .

Внутреннее пространство митохондрии занимает матрикс. Это жидкая среда, состоящая из смеси жирных кислот, белков, рибосом и других соединений. В матриксе проходит первая стадия кислородного дыхания, то есть, выработки энергии. Кроме того, здесь находится и еще одно свидетельство прошлой самостоятельности митохондрий – митохондриальная ДНК. Да, оказывается, не весь наш генетический материал помещен в клеточное ядро! Эти небольшие кольцевые митохондриальные ДНК (мтДНК) кодируют 13 белков, которые нужны для работы самой митохондрии. В основном это ферменты, участвующие в дыхательной цепи окисления водорода . 

Что еще интересно: люди наследуют мтДНК исключительно по материнской линии, а мтДНК, полученная от сперматозоида, разрушается сразу после оплодотворения . Эта «женская» мтДНК мутирует по очень четким законам и поэтому можно отследить то, как именно она изменялась с течением времени. Ряд исследований последних лет убедительно доказал, что примерно 200 000 лет назад в Африке жила женщина, от которой свою мтДНК получило все современное человечество. Ученые поэтически назвали эту женщину «митохондриальной Евой» .

Наконец, между внешней мембраной и матриксом имеется и вторая, внутренняя мембрана. Она очень неровная и образует кристы – длинные складки, направленные к центру митохондрии. Именно их – как темные полосы – видели первые исследователи XIX века. На внутренней мембране как раз и происходит запасание энергии в виде молекул аденозинтрифосфата (АТФ). В процессе этого потребляется более 80% того кислорода, который попадает в нашу кровь при дыхании .

Эукариотические органеллы

Эукариотические клетки представляют собой клетки с ядром. Ядро — важная органелла, окруженная двойной мембраной, называемая ядерной оболочкой, отделяющая содержимое ядра от остальной части клетки. Эукариотические клетки также содержат , и различные клеточные органеллы. Примерами эукариотических организмов являются животные, растения, и . и содержат много одинаковых или отличающихся органелл. Есть также некоторые органеллы, обнаруженные в растительных клетках, но не встречающиеся в клетках животных и наоборот. Примеры основных органелл, содержащихся в клетках растений и животных включают:

• — связанная с мембраной структура, которая содержит наследственную (ДНК) информацию, а также контролирует рост и размножение клетки. Это обычно самая важная органелла в клетке.
• , как производители энергии, преобразуют энергию в формы, которые может использовать клетка. Они также участвуют в других процессах, таких как , деление, рост и .
• — обширная сеть трубочек и карманов, синтезирующая мембраны, секреторные белки, углеводы, липиды и гормоны.
• — структура, которая отвечает за производство, хранение и доставку определенных клеточных веществ, особенно из эндоплазматического ретикулума.
• — органеллы, состоящие из РНК и белков и отвечают за биосинтез белка. Рибосомы расположены в цитозоле или связаны с эндоплазматическим ретикулумом.
• — эти мембранные мешочки ферментов перерабатывают органический материал клетки путем переваривания клеточных макромолекул, таких как нуклеиновые кислоты, полисахариды, жиры и белки.
• , как и лизосомы связаны мембраной и содержат ферменты. Они способствуют детоксикации спирта, образует желчную кислоту и разрушает жиры.
• — заполненные жидкостью замкнутые структуры, чаще всего встречаются в растительных клетках и грибах. Они отвечают за широкий спектр важных функций, включая хранение питательных веществ, детоксикацию и вывод отходов.
• — пластиды, содержащиеся в клетках растений, но отсутствующие в животных клетках. Хлоропласты поглощают энергию солнечного света для .
• — жесткая внешняя стенка расположенная рядом с плазматической мембраной в большинстве растительных клеток, обеспечивающая поддержку и защиту клетки.
• — цилиндрические структуры встречаются в клетках животных и помогают организовать сборку микротрубочек во время .
• — волосковидные образования с наружной стороны некоторых клеток, которые осуществляют клеточною локомоцию. Они состоят из специализированных групп микротрубочек, называемых базальными телами.