В этой статье мы поговорим о митохондриях, но для начала давайте вспомним, что же такое митохондрии.
Итак, представим себе клетку – критическую клетку – с ее клеточной мембраной. Она имеет свою собственную ДНК, находящуюся в ядре, окруженном двойной мембраной.
Кроме ядра и наличия генетического аппарата, в клетках есть десятки видов различных структур, известных как органеллы, многие из которых отделены от цитоплазмы одной или несколькими мембранами. Одной из таких органелл является митохондрия.
Функция митохондрии
Митохондрии являются своего рода энергетической станцией для клетки. Их основная функция заключается в окислении органических соединений и использовании освобождающейся при их распаде энергии для генерации электрического потенциала, синтеза АТФ и термогенеза.
АТФ имеет большое значение в обмене энергии и веществ в организмах, он является универсальным источником энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах.
Молекула АТФ (аденозинтрифосфат) содержит три фосфатных группы, и отщепление одной или двух из них выделяет энергию. Это то, что происходит с вашим организмом во время движения или мышления – во время любого процесса с вашим телом. Теперь вы понимаете, насколько митохондрии важны для производства энергии и процессов внутри клетки. Именно поэтому большое количество митохондрий находится в клетках мышечной ткани, которые используют много энергии.
Как возникла митохондрия
Прежде чем перейти к структуре митохондрий, я хочу поговорить о микроорганизмах, которые являлись предками митохондрий. Как мы знаем, клетка является основой жизни, и это правда, доказано клеточной теорией. Но есть распространенная версия того, как предки митохондрий оказались в составе наших современных клеток. Предки митохондрий были самостоятельными микроорганизмами, которые жили сами по себе, и они были очень эффективны в производстве энергии или возможно еще каких-то других процессах. Но в процессе эволюции каким-то образом они были поглощены, и в результате процессов естественного отбора и длительной эволюции мы получили то, что имеем сегодня. И сегодня мы имеем эту критическую клетку, неотъемлемой частью которой является митохондрия.
Строение митохондрии
Теперь давайте вернемся к нашему времени и поговорим о настоящем, а именно о структуре митохондрий. Этим Я хочу сказать, что у клетки очень сложная структура, и даже такая органелла, как митохондрия, имеет собственное сложное строение.
Внешняя мембрана
У митохондрии есть наружная мембрана. Все мембраны, о которых пойдет речь, представляют собой двойной слой липидов. Которые состоят из двойного слоя фосфолипидов. Где гидрофильные головки обращены наружу, а гидрофобные хвостики обращены внутрь и скрыты в толще мембраны
Мембрана состоит не только из фосфолипидов, в ней также имеются всевозможные белки. Наружной мембраны митохондрий состоит из липидов с вкраплениями белков в соотношении два к одному.
Внутренняя мембрана
В митохондриях есть не только наружная мембрана, также есть внутренняя мембрана. На рисунке она красным цветом. Хочу заметить, что такое изображение внутренней мембраны не совсем точно. Имеются многочисленные гребни — видны и складки, для того чтобы увеличить площадь ее поверхности. Площадь поверхности действительно важна для внутренней мембраны, потому что именно тут происходит процесс транспорта электронов.
У этих складок есть название – если вы говорите об одной из таких складок, то она называется криста, а если вы хотите сказать во множественном числе, то это уже будут кристы. Название происходит от латинского слова "криста", что значит "гребень". Можно встретить разные произношения этого слова. Это складки внутренней мембраны.
Еще раз повторюсь, что основой мембраны является фосфолипидный слой. А между внутренней и внешними мембранами – Это пространство называется межмембранное пространство.
Матрикс митохондрии
Матрикс - это ограниченное внутреннее пространство митохондрий, которое называется митохондриальной матрицей. Матрикс содержит многочисленные белки, что обуславливает его более высокую вязкость по сравнению с цитозолью.
Когда мы говорим о клеточном дыхании, оно происходит в несколько этапов. Один из них - гликолиз, протекающий в цитозоле. Другой важный этап клеточного дыхания - цикл Кребса. Ферменты этого цикла находятся в свободном состоянии в матриксе митохондрий, и именно там происходит цикл Кребса.
Основное количество молекул АТФ вырабатывается в результате окислительного фосфорилирования на последней стадии клеточного дыхания, в электро-транспортной цепи. Конечным акцептором электронов в дыхательной цепи является кислород, но это еще не все.
ДНК митохондрий
Одна из самых удивительных особенностей митохондрий заключается в том, что вероятно они являются потомками древних самостоятельных микроорганизмов. Они должны были иметь возможность передавать информацию и свой генетический код, чтобы существовать как самостоятельная форма жизни. И оказывается, у митохондрий есть своя собственная ДНК, и они образуют структуры, очень похожие на кольцевую ДНК. Фактически, ДНК митохондрий имеет много общего с бактериальной ДНК, поэтому считается, что предки митохондрий, вероятно, были формой бактерий.
Митохондриальная ДНК передается по сути только от матери. При оплодотворении яйцеклетки человека огромное количество митохондрий находится внутри неё, но при проникновении сперматозоида в яйцеклетку митохондрии сперматозоида разрушаются. Таким образом, митохондрии в овуме переходят к следующему поколению, и матрицы в них содержат значительно больше митохондриальной ДНК.
Митохондрии удивительны и фундаментальны для клеток. Они имеют собственную ДНК и способны синтезировать свою собственную РНК и рибосомы. Хотя многие из их белков всё ещё синтезируются или кодируются в ядерной ДНК и синтезируются за пределами митохондрий, они имеют уникальные возможности для самостоятельного размножения, независимо от процессов, происходящих внутри клеточного ядра.
Митохондрии - это удивительный мир, и, несмотря на то, что мы знаем о них многое, всё равно остаются области для исследований и понимания более глубоких механизмов их работы. Модель, которую мы видим на картинках в учебниках, может быть недостаточно точной, и ученые продолжают исследовать эту удивительную органеллу.
Спасибо, что подписывайтесь на наш канал. Нам очень важно знать ваше мнение. Если у вас возникли вопросы, то не стесняйтесь задавать их в комментариях. Мы с удовольствием на них ответим.