Лекция № 3 Органоиды клетки. 20.09.

Система энергообеспечения

Митохондрии — крупные мембранные органоиды клетки, которые можно различить в световой микроскоп. Митохондрии присутствуют во всех эукариотических клетках человека, кроме эритроцитов и кератиноцитов. Они имеют обычно округлую, удлиненную или нитевидную формы. Иногда, например, в мышечных волокнах, митохондрии ветвятся, образуя сложные трехмерные структуры. Количество митохондрий в клетке колеблется в широких пределах (от 1 до 100 тыс. и более) и зависит от потребностей клетки в энергии. Митохондрии имеют наружную и внутреннюю мембраны, между которыми располагается узкое (10—20 нм) перимитохондриалъное пространство.

На внутренней поверхности увеличенного фрагмента кристы видны небольшие выпуклости, обращенные в митохондриальный матрикс, которые содержат ферментные системы, обеспечивающие процессы дыхания. Наружная мембрана гладкая и по своему составу сходна с плазмалеммой. Она содержит большое количество белка-порина, формирующего водные каналы, и проницаема для ионов, аминокислот, нуклеотидов, сахаров и других малых молекул. В ней располагаются мультиферментные комплексы синтеза ацетилкофермента А и фосфолипазы, а также моноаминооксидазы. Внутренняя мембрана ограничивает полость митохондрий — митохондриальный матрикс — и образует кристы, направленные внутрь впячивания.

На кристах имеются грибовидные выросты — оксисомы или F₁-частицы, в которых локализуется мультиферментная система АТФ-синтетаза.

В состав внутренней мембраны входит фосфолипид — кардиолипин, делающий ее непроницаемой для ионов, в том числе для протонов. Во внутреннюю мембрану встроены ферментные системы транспорта электронов, АТФ-синтетазный ферментный комплекс; а также транспортные белки, регулирующие транспорт метаболитов в матрикс и из него. В матриксе содержатся кольцевые молекулы митохондриальной ДНК (мтДНК), различные включения, а также молекулы мРНК, транспортной РНК (тРНК) и рибосомы, сходные по строению с рибосомами бактерий. Здесь же располагаются ферменты, превращающие пируват и жирные кислоты в ацетил-КоА, и ферменты реакций цикла Кребса.

Митохондриальная ДНК имеет не линейную, как в хромосомах ядра, а кольцевую форму. Она кодирует примерно 5% всех белков митохондрий. Остальные 95% митохондриальных белков кодируются ядерной ДНК и синтезируются на свободных рибосомах в цитоплазме клетки. Главная функция митохондрий — синтез АТФ,основного источника энергии для обеспечения жизнедеятельности клетки. Поэтому митохондрии называют «энергетическими станциями» метки. К побочным функциям митохондрий относятся синтез некоторых аминокислот (глутаминовой аминокислоты, цитруллина), стероидных гормонов, а также активное накопление ионов Са²⁺. Большую роль митохондрии играют и процессах апоптоза.

Образуются митохондрии путем деления надвое, внутреннего и наружного почкования.