Жоспар:
1 Биомембрананың анықтамасы.
2 Мембрананың тасымалдау қызметі.
3 Мембрананың сезгіштік (рецепторлық) қызметі.
Биомембрананың анықтамасы.
Биологиялық мембрана — аса күрделі құрылымды зат. Оның құрамында ферменттік белоктар, ерекше рецепторлар, электрондарды тасымалдаушы, энергияны өңдеуші құрылымдар сонымен қатар гликопротеиндер мен гликолипидтер болады.
Мембрана- құрылымды жұқа қабықша. Биологиялық мембрана өткізгіштік қасиетіне байланысты клеткада тұздардың, қанттың, амин қышқылдарының, иондардың, т.б. заттардың алмасу өнімдерінің концентрациясын, олардың тасымалдануын және алмасуын реттейді. Клетканың протоплазмасын қоршап тұрған биологиялық мембрана клеткалық мембрана деп аталады. Клеткалық мембрана қос қабатты ақуызды-липидті молекулалардан тұрады. Биологиялық мембрананың құрылымы мен ерекшелігі туралы нақты ғылыми мәліметтер 20 ғасырдың басында белгілі болды.
1902 ж. неміс ғалымы Э. Овертон мембрананың құрамында май тектес заттар болады деген пікір айтты.
1926 ж. америкалық биологтар Э. Гортер мен Ф.Грендел адам эритроцитінің қабықшасынан сол затты бөліп шығарды.
Ал 1935 ж. ағылшын ғалымдары Л.Даниелли мен Г.Даусон және америкалық биолог Дж. Робертсон биологиялық мембрананың құрылымдық моделін ұсынды. Кейін электрондық микроскоп және рентгендік анықтау әдістерін қолдану нәтижесінде клетканың барлық бөліктеріндегі биологиялық мембрана табиғатының ұқсас болатыны анықталды.
Мембраналық белоктардың көпшілігі мембрананы тесіп өтіп орналасса, ал кейбірі оған жартылай ғана еніп немесе жанасып жатады. Мембраналық белоктар түрлі қызмет (мысалы, гликопротеиндер антиген рөлін) атқарады. Кейбір химиялық реакциялар (мысалы, хлоропластарда жүретін фотосинтездің жарық реакциялары немесе митохондриидағы тотыға фосфорлану процесі) биологиялық мембрананың өзінде жүреді. Сондай-ақ, биологиялық мембрана клетканы қоршап, сыртқы ортадан оқшаулауы арқылы клетканың морфологиялық тұтастығын сақтайды.
1955 жылдан бастап клетканы қоршаушы мембраналардан басқа эукариоттық клеткалардың бәрінде клетканың ішінде орналасқан субмикроскопиялық күрделі жүйе болатыны анықталды. Цитомембраналар клеткалық құрылымның негізгі компоненттерінің бірі. Цитомембраналар жеке элементтерден тұратын, бір-бірімен өзара әрекеттесіп біртұтас күрделі жүйе құрайтын, клетканың тіршілігінде маңызды рөл атқаратын құрылым. Мембраналар клетканың ішкі құрамын сыртқы ортадан бөліп тұратын, бір-бірімен өзара әрекеттесіп біртұтас күрделі жүйе құрайтын, клетканың тіршілігінде маңызды рөл атқаратын құрылым. Мембраналар клетканың ішкі құрамын сыртқы ортадан бөліп тұрады, клеткаға суды, қайсыбір иондарды және қажет субстраттарды өткізеді, клеткадан бөлініп шығарылатын өнімдер сыртқа мембрана арқылы шығарылады, мембрана клетканың қорғанышы және ішкі ортаның тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Мембраналар клеткалық метаболизмнің базасы. Маңызды ферменттік синтездер мембраналарды деңгейінде жүреді.
Құрылысы мен құрамы жағынан мембраналардың бәрінің көптеген жалпы қасиеттері болады: олардың орташа қалыңдығы 7 нм-ге тең, белоктар мен липидтерден тұрады және олар өткізгіштіктің тосқауылы, мембраналардың үзінділерінің ұштары ұштасып көпіршіктер құрайды. Көптеген жалпы қасиеттерімен бірге мембраналардың үзінділерінің ұштары ұштасып көпіршіктері құрайды. Көптеген жалпы қасиеттерімен бірге мембраналардың белгілі айырмашылықтары бар. Липидтер мен белоктар қосылыстардың әр түрлі белоктар болады. Мембрананы құрауда негізгі рөл атқаратын глобулалық құрылысты интегралдық және жартылай интегралдық белоктар. Белоктардың мөлшері мембраналардың типіне байланысты айнымалы болады. Миелендік мембранада белок аз, ал көлденең салалы бұлшық ет талшықтарында 65% белоктар және 15% липидтер болады.
Мембраналардың липидтері фосфолипидтер, гликолипидтер мен стеролдар. Түрлі мембранадағы фосфолипидтердің саны әркелкі, олардың түрліше болуы мембраналардың құрылысына әсерін тигізеді. Фосфолипидтердің химиялық құрамының маңызы зор. Сонымен бірге мембраналар көпшілігінде көмірсулардың көптеген саны болады.
Мембраналар клетканы компартаменттер деп аталатын бірнеше тұйық бөлмелерге бөледі. Цитомембранамен шектелген клеткалық клеткалық бөлмелер әркелкі пішінді болады-каналшықтар, вакуольдер, гранулалар, жалпақ қапшықтар т.б. Клетка ішіндегі мембраналар жалпы есеп бойынша клетканың барлық массасының үштен бірін немесе тең жартысын құрайды. Олардың әрқайсысы клеткада ерекше функция атқарады. Цитомембрана клетканың бөлмелерін бөліп тұратын тосқауылы ғана емес, сонымен бірге ферменттік катализдік процестерді реттей алатын ферменттік жүйе.
2. Мембрананың тасымалдау қызметі.
Тасымалдау қызметіне су мен иондары және төменгі молекулалы заттары пассивті түрде тасымалдау мен осы заттардың концентрацияның градиенттеріне қарсы белсенді түрде өткізу және жоғары молекулалық қосылыстар мен комплекстерді тасымалдаудың түрлі формалары жатады. Сонымен бірге клеткада пайда болатын өнімдерді плазмалық мембрана клеткаларды сыртқа шығаруға қатысады. Заттардың клетка ішіне өтуі мен онан кері шығуы мембрананың таңдап өткізуіне байланысты. Заттардың клетка ішіне өтуі мен олардың кері шығуы мембрананың таңдап өткізуіне байланысты. Заттардың клетка ішіне өтуі мен олардың клеткадан шығуының төрт негізгі механизмдері бар: диффузия, осмос, белсенді тасымалдану мен экзо және эндоцитоз.
Диффузия дегеніміз концентрацияның аз жағына қарай заттардың тасымалдануы. Клеткалық мембранада су мен иондарды өткізетін арнаулы поралар (грек сөзі – тесік) болады. Түрлі иондардың өту жылдамдығы түрліше. Катиондар (K+,Na+) аниондарға қарағанда тез өтеді. Иондардың тасымалдануын қамтамасыз ететін белоктан тұратын ионофарлар деп аталатын тасымалдаушылардың ерекше тобы болады. Концентрацияның градиентіне қарсы тасымалдау үшін энергия қажет. Заттардың белсенді тасымалдануына қажетті энергия толықтыра фосфорлаудың нәтижесінде пайда болады. Ұсақ органикалық молекулалар мембрана арқылы баяу өтеді. Иондардың белсенді түрде тасымалдануы көбінесе жоғары сатыдағы организмдердің клеткаларында байқалады. Белсенді тасымалдауды қамтамасыз ететін мембранада насос деп аталатын ерекше белок болады. Клеткалардың көпшілігінің плазмалық мембранасында клеткадан натрийді айдап шығаратын натрий насосы орналасқан. Сол сияқты сыртқы ортадан клеткаға калий иондарын жеткізетін калий насосы болады. Осы екі насосты біріктіріп натрий-калий насосы дейді. Бұндай насос клеткалардың көпшілігінде байқалады және көптеген маңызды функциялар атқарады. Насос АТФ арқылы қосылады.
Калий концентрациясының жоғары болуы белоктің синтезіне, гликолизге, фотосинтезге және кейбір басқа маңызды тіршілік процестеріне қажет. Сіңген калийдің әрбір екі ионының орнына клеткадан натрийдің үш ионы шығарылып отырады. Клеткадан шығарылған натрий әдетте клеткаға өз бетімен кері сіңеді. Бірақта мембрана натрийді нашар өткізеді. Сондықтан кері бағыттағы бұл диффузия өте баяу жүреді.
Клеткаға заттардың тасымалдануы плазмалық мембранадан бөлінген көпіршіктердің көмегімен де жүруі мүмкін. Тасымалдану бағытына байланысты мембранамен қоршалған заттардың тасымалдау процесі экзоцитоз және эндоцитоз болып екі категорияға бөлінеді.
Клеткалардың тығыз бөлшектерді сырттан ұстап алу процесін И.И.Мечников фагоцитоз деп атаған. Өткен ғасырдың 30-шы жылдарында американдық биолог Уоррен Люис сұйық тамшыларын клетканың сіңіре алатынын байқаған, бұл құбылысты ол пиноцитоз деп атаған. Фагацитоз бен иноцитоздың механизмі бір болғандықтан эндоцитоз деп атайды.
3. Мембрананың сезгіштік (рецепторлық қызметі)
Барлық клеткалардың бетінде көптеген түрлі рецепторлар болады. Бұлардың әрқайсысы жүздеген мың молекулалардан тұрады. Көпшілігі гликопротеидтер. Клеткалық рецепторлардың көпшілігінің міндеті ерекше заттарды байланыстыру немесе физикалық факторларға жауап беру ғана емес, сонымен бірге сырттан клетка ішіне хабар беру.
5-дәріс
Тақырыбы: Әртүрлі заттарды тасымалдайтын және синтездейтін клетканың вакуольді жүйесі.
Мақсаты: Әртүрлі заттарды тасымалдайтын және синтездейтін клетканың вакуольді жүйесінің құрылымыен танысу.
Жоспар:
1 Вакуольдік жүйенің қалыптасу жүйесі.
2 Эндоплазмалық тор, түйіршікті эндоплазмалық тор.
3. Түйiршiксiз эндоплазмалық тор.
4. Эндоплазмалық тор мен Гольджи аппаратының арасындағы заттар тасымалдануы.
5. Лизосоманың жалпы сипаттамасы.
1 Вакуольдік жүйенің қалыптасу жүйесі. Вакуольді жүйе клетканың дифференциалану уақытында цитоплазмамен өте тығыз байланыста болады. Бұл процесс вакуольге сұйықтың толуына комектесуі мүмкін. Өсімдіктер мен жануарлар клеткаларында Гольджи аппараты цитоплазмада әр түрлі болады. Оны диктиосома немесе гольджисома деп атайды. Диктиосома доға тәрізді пластина пішінді, митохондиряның мөлшеріндей немесе одан да кішірек келген жұқа болады. Олар аяқ жағында кенейген, толтырылған көпіршік тәрізді цистернаның манайында көптеген копіршіктер орналасады, олар диктиосоманың әрекеттерінің өнімдіреді. Диктиосома цитоплазманың бойында ретсіз, шашыранқы орналасқан.
Гольджи комплексiнiң негiзгi құрылымдық элементi – мембрана, ол ұзын, сопақша цистерналармен байланысқан көпіршіктерден тұрады. Гольджи комплексi белокты сөл бөлетiн клеткаларда, нейрондарда, овоциттерде жақсы дамыған. Гольджи комплексiнiң цистерналары эндоплазмалық тор каналдарымен байланыстырады. Эндоплазмалық тор мембраналарында синтезделген белоктар, полисахаридтер, майлар Гольджи комплексiне тасымалданады.
2 Эндоплазмалық тор, түйіршікті эндоплазмалық тор.
Эндоплазмалық тор (ЭТ) клеткадағы каналдар мен қуыстардан тұратын таралған тордан тұрады, зат алмасуы қарқынды жүредi. Эндоплазмалық тордың орташа көлемi клетканың жалпы көлемiнiң 30-50% -ге дейiн құрайды.
Эндоплазмалық торды (грек. клетка, iшкi; ретикулум) 1945ж. К.Р.Портер ашты. Жұқа жарғақшалар цитоплазма iшiнде жайпақ ұзынша түтiкшелi, көпiршiктi жүйе түзiп орналасады. Онда ферменттер жүйесi көп болатындықтан белок қоюлығы өте жоғары болады. Эндоплазмалық тордың (ЭПТ) даму деңгейi, құрылыс ерекшелiгi әртүрлi клеткалардың атқаратын қызметiне сәйкес өзгерiп тұрады. Оның үш–түйiршiктi, түйiршiксiз (тегiс), бiр-бiрiмен байланысқан жерiнде өткiншi түрлерi болады.
Эндоплазмалық тор мембранасының екi түрi бар: тегiс және бұдырлы. Тегiс мембранада май және көмiрсу алмасуына қатысатын ферменттi жүйелер орналасады. Мұндай мембраналар май бездерiнiң клеткаларында көп, ол жерде май синтезi жүредi, бауыр клеткаларында көп, ол жерде гликоген синтезi жүредi (көмiрсу немесе қант) қоректiк заттардың қорына бай клеткаларда көп (өсiмдiк тұқымдары).
Түйiршiктi ЭПТ барлық жарғақша, клеткадан шығатын белоктар түзiлуiн, белок молекулаларының бастапқы ферменттер арқылы ыдырауын, генетикалық ақпаратты иРНҚ тiлiнен белоктағы амин қышқылының тiлiне аударуынан кейiнгi өзгерiсiн қамтамасыз етедi. Жайпақ жарғақша, қуыс, түтiкше көпiршiктерден құралған. Қуыстарының енi 20 нм жуық, диаметрi бiрнеше мкм жетуi мүмкiн. Бұл ЭПТ атқаратын қызметiне орай, өзгерiп отыратынын көрсетедi. Гиалоплазмада рибосомалар, полисомалар түйiршiктi ЭПТ жарғақшасымен байланысып орналасады, қуыстарды (цистерналарды) жұқартатын ерекше белоктар сақтайды. Түйiршiктi ЭПТ аталық клеткадан басқа барлық клеткаларда кездеседi, әсiресе, арнайы белок түзетiн (асқорыту ферменттерiн бөлетiн) ұйқы без ацинустары бездi эпителийi, коллаген, басқа белоктар түзетiн фибробластар мен иммуноглобулиндер бөлетiн плазмалық клеткаларда жақсы байқалады. Клеткалар цитоплазмасында шоғырланған эндоплазмалық торға негiздiк боялу тән. Нейрондарда ол бояғыш сүйгiш негiз, «Ниссль денешiгi» аталып, жарық микроскопта жақсы көрiнедi.
Түйiршiксiз эндоплазмалық тор. Түйiршiксiз ЭПТ-ды 20-100 нм диаметрлi түтiкше, өзекше, цистерна, көпiршiкше ұштасқан жарғақшалар торы түзедi, олардың бетiнде рибосомалар болмайды. Олар липидтердi, гликогендi, холестериндi түзедi; iшкi, сыртқы әсерлерден пайда болған заттарды уытсыздандырады; кальций иондарын жинақтап, атқаратын қызметiне қарай, әр түрлi шоғырландырады. Кейiнгiнi стероидты гормондар бөлетiн бүйрек безi қыртыс затындағы клеткалардан, ен Лейдиг клеткаларынан, аналықбездегi лютеоциттерден көруге болады.
Эндоплазмалық тор мен Гольджи аппаратының арасындағы заттар тасымалдануы.
Өткiншi (көшпелi) ЭПТ қалыптаса бастаған Гольджи аппараты бетiнде түйiршiктi ЭПТ-дың түйiршiксiз түрiне ауысу үлескiсiде кездеседi. Мұнда түтiкшелер бөлшектерге бөлiнiп, көмкөрiлген тасымалдаушы көпiршiктер құрады, олар ЭПТ материалын Гольджи аппаратына тасиды. Гольджи аппаратын 1898 жылы итальян ғалымы Камилло Гольджи «iшкi тор тәрiздi аппарат» деп атады. Ол күрделi жарғақшалы тұрақты қосынды. Үш негiзгi элементтерден - жайпақ цистерналар бумасынан (түрi иiлген дискi тәрiздi, диаметрi 0,5-5 мкм, 3-30 бума құрады. Бума кеңiстiгi 15-30 нм, дөңес жағымен ядроға, ойыс бетiмен - плазмолеммаға қарайды); торсылдақтардан (шар тәрiздi жарғақшамен қоршалған элементтер, диаметрi 40-80 нм, iш тығыздығы орташа, цистернадан бөлiнiп, түзiледi); секрет бөлетiн көпiршiктерден (iрi, диаметрi 0,1-1,0 мкм, жарғақшамен қоршалған шар тәрiздi құрылым, бездi клеткаларда жетiлген Гольджи аппараты цистернасынан бөлiнедi) құралады. Бұл элементтердiң бәрiн диктиосома (грек. тор) деп атайды. Арнайы секрет бөлетiн клеткаларда Гольджи аппараты ядродан жоғары орналасады, үстiңгi бетi арқылы секреттер экзоцитоз (клетканың түйiршiктi, көпiршiктi секреция түрiнде зат бөлу процесi) жолымен бөлiнiп шығады. Гольджи аппараты полисахаридтер, гликопротеиндер (гликокаликс, сiлекей) түзедi; түйiршiктi эндоплазмалық тордан тасымалданатын көмiрсу құрамбөлiктерiн гликопротеиндерге қосады (оны ақтық ферменттер арқылы ыдырау деп атайды); фосфаттар тобына (фосфорлану), май қышқылдарына (ацилирлеу), сульфат қалдығына үстеу (сульфаттау) жүргiзедi, белок молекулаларын жартылай ажыратады; секреттiк өнiмдердi конденсациялап, оның түйiршiктерiн құрады; жаңа пайда болған түйiршiктердi жарғақшалармен қамтамасыз етедi. Гольджи аппаратынан белоктар басты үш ағында: бұрын алғашқы лизосомалар аталған гидролазалық көпiршiктермен; плазмолеммаға көмкөрiлген көпiршiктер құрамында; секрет бөлетiн түйiршiктерге қабығын жоғалтатын көмкөрiлген көпiршiктермен тасымалданады.
Портер, Паладэ және т.б. зертеушілірдің көзқарасы бойынша (1953 ж.) эндоплазмалық тор қос мембранамен шектелген каналдардың тарамдалған торын құрайды. Бұл каналдардың пішіні әртүрлі. Микробейнелерден қарағанда олардың тігінен кескендігі көрінісі 250 ден 5000 А0 дейін доңгелек, ал диаметрі 400-500 А0 көлдененінен жазық көпіршік не цистерн түрінде сопақша не сығылыңқы болып келеді. Каналдар мен цистерннің арасындағы кеңістік электрондық тығыздығы жөнінен қоршап тұрған цитоплазмадан айырмашылығы болады.
Палладенің зерттеуі бойынша мембрананың сыртқы бетінде 100-150 А0 болып келетін ұсақ гранулалар орналасқан. Гранулалар цитоплазманың сыртқы мембраналарында орналасады.
Тордың кедір-бұдырлы немесе гранулдық типі белсенді түрде акуыз синтездейтін клеткаға тән (бездік, жүйке т. б. клеткалар). Эндоплазмалық тордың басқа бір түрі мембранада гранулдық компоненттің тоқтығымен ерекшеленеде, агранулярлы деп аталады. Оған цистергна емес, диаметрі 500-1000 А0 каналдардың болуы тән. Агранулярлы эндоплазмалық тор май тәріздес заттар, көмірсутектерді синтездейтін жасушыларға, сол сияқты пигментік және эпителиальдық клетка мен бауыр клеткаларында жақсы дамыған.
Лизосоманың жалпы сипаттамасы
Лизосомалар (грек lysis- ерiту және soma – дене) – бір мембраналы органоид, диаметрi 0,2-0,8 мкм болатын кiшкентай сопақша денешiктер. Лизосомаларда ферменттердiң 20 дан 60-қа жуық гидролитикалық ферменттері бар, олар белоктарды, нуклеин қышқылын, полисахаридтi және басқа заттарды ыдырату қабiлетi бар. Ферменттер көмегiмен заттың ыдырауын лизис деп атады. Осымен органоид атауы да байланысты. Лизосомалар не Гольджи комплексiнiң құрылымдарынан, не эндоплазмалық тордан түзiледi.
Лизосома түрлері: алғашқы және соңғы;
Алғашқы лизосома дегеніміз Гольджи аппаратынан түзілген лизосома, ол клеткадан фермент экзоцитозын қамтамасыз етеді.
Соңғы лизосома алғашқы лизосоманың эндоцитозды вакуольмен қосылуы нәтижесінде түзіледі. Бұл жағдайда оларда клеткаға фагоцитоз немесе пиноцитоз арқылы енген заттарды қорыту жүзеге асады. Сондықтан оларды ас қорыту вакуолі деп атайды.
Лизосома қызметі: 1) органикалық заттардың клетка ішілік қорытылуы, 2) клеткалық немесе клеткалық емес құрылымды жою, 3) клетканың қайта құрылуы процесіне қатысу.
Лизосомаларды анықтау үшiн ыдырату ферменттерiн табады. Фаголизосома лизосомамен фагосоманың қосылуынан пайда болады, оны гетерофагосома деп атайды. Ол жарғақшалы көпiршiк, клеткадан тыс кездесiп, iшiнде қорытылуға арналған материалдар сақтайды. Бұл материалдың бұзындысын гетерофагия деп атайды. Кейiнгi ұлпа клеткаларының қызметiнде маңызды рөл атқарады. Лизосома ферменттерiнiң тапшылығы клеткаларда қорытылмаған заттар (гликоген, гликолипид, гликозаминогликан) жинап, қажеттi қызметiн бұзып, организмде неше түрлi аурулар туғызады. Ол алдымен нейрондар, макрофагтар, фибробластар, остеобластар бұзылуына, олар қаңқа, жүйке жүйесi, бауыр, көкбауыр құрылысын, қызметiн бұзуға жеткiзедi. Гетерофагияда бүйрек түтiкшелерiндегi клеткалар, кеңiстiгiндегi белоктарды ұстап алып, амин қышқылдарына дейiн ыдыратып, қайтадан қанға қайтарады, ал қалқанша без клеткалары белок матрицасынан йод сақтайтын гормондарды бөлiп алып, қайтадан қанға сiңiрiлуiне қатысады. Бұл құбылыстың бәрi ағзалар қызметiнiң күрделi бұзылуына жеткiзедi. Лизосома мен аутофагосома қосылуынан аутофаголизосома түзiледi.
Дәріс
Тақырыбы: Клетканы энергиямен қамтамасыз ететін жүйе. Митохондриялпар мен пластидтер.
Мақсаты: Клетканы энергиямен қамтамасыз ететін жүйе. Митохондриялар мен пластидтер құрылымымен танысу
Жоспар:
1. Митохондрия молекулалық құрылысы, қызметі.
2. Пластидтердің ультрақұрылымдық ұйымдасуы, қызметі.
1. Митохондрия молекулалық құрылысы,қызметі
Митохондриялар АТФ-ті синтездеуші органелла. Негізгі функциясы органикалық қосылыстарды тотықтырып, олардың ыдырауының нәтижесінде бөлінген энергияны пайдалануға байланысты. Осы қызметін еске алып Клод митохондрияларды клетканың «қуат станциясы» деп атаған.
Митохондриялар бактериялар мен көк-жасыл балдырлардан басқа клеткалардың бәрінде де атап айтқанда жануарлардың клеткаларында, жоғарғы сатыдағы өсімдіктерде, балдырларда болады.
Клеткалық құрылымдардағы митохондрияларды жеке ажыратып алған да Келликер.Ал Флемминг көптеген клеткалардың цитоплазмасынан жіп тәрізді құрылымдарды бөліп алған. Флемингтің осы жіптері митохондриялар болатын. 1890 жылы Альтман гранулалары бояйтын бояу әдісін ашқан. Бұл әдіс митохондрияларды жүйелі түрде зерттеуге мүмкіншілік берді. Альтман бұл органеллалардың түрлі клеткаларда болатынын анықтады. Оларды биобластар деп атаған. Митохондрия деген терминді 1897 жылы Бенда ұсынған. Бірақ та бұл термин кезінде көп уақытқа дейін қолданылмады, көп атының бірі ғана болып қала берді (хондриоконттар, хондриосомалар, хондриосфералар т.т.).
Митохондриялардың формасы айнымалы келеді, бірақта көбінесе жіп немесе гранула тәрізді болады. Басқа формалары да кездеседі: жұмыр, сопақша, таяқ, сақина, жұлдыз, спираль тәрізді формалары.
Митохондриялардың үлкендігі мен саны сол клетканың энергияны қажет етуіне тәуелді. Соның өзінде де клеткалардың, көпшілігінде олардың жуандығы біршама тұрақты болады (0,5 мкм), ал ұзындығы айнымалы келеді.
Клеткадағы митохондрияның орналасуы әр түрлі болуы мүмкін, цитоплазмада бірқалыпты шашыраңқы орналасады. Әдетте АТФ көп жұмсалатын бөлімдерінде жиналады. Митохондриялардың цитоплазмада орналасуын оның энергия көзі ретінде атқаратын қызметімен байланыстырып қарастыру керек. Кейбір клеткаларда олар цитоплазманың түрлі бөлімшелерін қажетіне қарай АТФ-ті жеткізіп отырғандай болып цитоплазмада еркін орналасады. Клеткалардың екінші түрінде митохондриялардың цитоплазмада клеткадағы орны тұрақты болады. Клеткадағы митохондриялардың санын дәл анықтау қиын, бірақ та әдетте клетканың типі мен функциялық күйіне тәуелді. Өсімдіктер клеткаларында жануарлар клеткаларына қарағанда митохондриялар саны аз болады, себебі, олардың қызметінің бір бөлігін хлоропластар атқарады. Ірі митохондрияларды кәдімгі микроскоппен көруге болады, бірақ та оның ішкі құрылыс тек электрондық микроскоп арқылы көрінеді. Барлық эукариоттардың митохондриялары бір жоспармен құралған. Митохондрия екі мембранадан тұрады: сыртқы мембранасы тегіс, қалыңдығы 7 нм митохондрияны сыртынан қаптап тұрады және цитоплазманың басқа мембраналарымен жалғаспайды. Ішкі мембранасының қалыңдығы да митохондрияның ішкі құрамын немесе матриксті қоршап тұрады. Ішкі мембрана клетканың қуат қондырмасының шын жүрегі, оның энергия генераторы. Ішкі мембранада тыныс тізбегі және онымен байланысты фосфорлау жүйесі болады. Мембраналар арасында ені 6-8 нм мембраналар аралық кеңістік болады. Ішкі мембранадан тарақтың тісі тәрізді өсінділер тарайды. Оларды кристалар дейді. Кристалардың арақашықтығы 10-20нм.
Тірі клеткаларда энергияның бір түрін екінші түріне айналдыратын күрделі және ұтымды системалар болады.
Энергиялардың айналысы негізінде екі структурада жүреді. Оның бірі жасыл өсімдіктерде болатын хлоропластлар (пластидтер), екіншісі өсімдіктер клеткаларында және сол сияқты жануарлар клеткаларында болатын митохондриялар.
Митохондриялардың цитоплазмада орналасуын оның энергия көзі ретінде атқаратын қызметімен байланыстырып қарастыру керек. Кейбір клеткаларда олар цитоплазманың түрлі участоктерінің қажетіне қарай АТФ-ті жеткізіп отырғандай болып цитоплазмада еркін орналасады. Өсімдіктер клеткаларында жануарлар клеткаларына қарағанда митохондриялар саны аз болады,себебі,олардың қызметінің бір бөлігін хлоропластар (пластидтер) атқарады. Ірі митохондрияларды кәдімгі микроскоппен көруге болады, бірақ та оның ішкі құрылысы тек электрондық микроскоп арқылы көрінеді. Митохондрия екі мембранадан тұрады: сыртқы мембранасы тегіс, қлыңдығы 7 нм митохондрияны сыртынан қаптап тұрады және цитоплазманың басқа мембраналарымен жалғаспайды. Ішкі мембранасының қалыңдығы да 7 нм,митохондрияның ішкі құрамын немесе матриксті қоршап тұрады. Ішкі мембранада тыныс тізбегі және онымен байланысты фосфорлау системасы болады.
Митохондриялардың сыртқы және мембраналары құрамы және физикалық қасиеттері жағынан бірінен бірі өзге. Өткізгіштік жағынан да айырмашылықтары бар. Митохондриялардың ішкі мембраналарында белгілі заттарды актив түрде тасымалдайтын система болады. Мембраналар қасиеттернің бірдей болмауы, олардың мембранасының липидтерінде қаныққан май қышқылдары қалдықтары көп болады. Митохондриялардың сыртқы мембрана құрамында тотықтырғыш ферменттер аз. Оның есесіне ішкі мембрана мен митохондриялық матриксте олар өте көп. Митохондриялық мембраналардың өткізгіштіктері де бірдей емес. Сыртқы мембрана электролиттерді, суды, қантты және кейбір полисахаридтерді жеңіл өткізеді. Ішкі мембрана иондар мен қантты өткізбейді. АДФ,АТФ және Кребс циклының аралық заттары өту үшін арнаулы тасымалдау механизмі қажет болуы керек. Тасымалдаудың бұл механизмі маңызды рөл атқарады. Себебі, цитоплазмада пайда болған метаболиттер (пируват, май қышқылдары және глицерофосфат) тотықпай тұрып митохондриялар матриксіне өтуі керек. АДФ пен фосфат митохондрияның ішіне өтуге, ал пайда болған АТФ митохондриядан шығаруға тиісті.
Митохондриялардың ДНҚ-сына барлық гендік қызметтер тән, атап айтқанда, мутация, рекомбинация, репарация, трансмиссия т.б. Митохондриялардың негізгі қызметі – энергия алмасуын қамтамасыз ету, оның басқа да қызметтерді атқаратыны байқалады:
1. митохондриялар ерекше синтездерге қатысады. Мысалы, стероидтік гормондарды (бүйрек үсті бездерде) және жеке липидтерде синтездеуге. Митохондрияларда түрлі заттар жиналуы мүмкін (кейбір иондар).
2. түрлі жануарлардың овоциттерінде митохондрияларда сары уызы түзіледі, бұл жағдайда олар өзінің негізгі қызметінен айрылады.
3. жұмысы аяқталған митохондрияларда экскреция продуктылары жиналуы мүмкін.
4. кей жағдайларда (бауыр,бүйрек) клеткаға түскен зиянды заттар мен уларды негізгі цитоплазмадан бөліп алып зиянсыздандырады. Сонымен қажет болған жағдайда митохондриялар клетканың басқа органоидтарының қызметін атқара алады. Цитоплазманың басқа органеллары сияқты митохондриялар көбейеді.
Бастапқы субстрат ретінде әр түрлі көмірсулар май қышқылдары, аминқышқылдары қолданылады. Көмірсулардың бастапқы тотығуы гиалоплазмада оттегісіз жүреді. Сондықтан оны анаэробты тотығу немесе гликолиз деп атайды. Анаэробты тотығудың негізгі субстраты глюкоза, Кейбір бактериялар энергияны пентозаның, май қышқылдарының аминқышқылдарының тотығуы арқылы алады. Бұл процесс мына теңдеуге сәйкес келеді:
С6Н1206 + 602 -н-6Н20 + 6С02 + 680 ккал.
Клеткада энергия бірден бөлінбейді, ол сатыланып жүреді, химиялық энергия жылуға айналмайды, ол тек макроэнергиялық байланыска АТФ-ке ауысады.
Гликолиз процесінде глюкоза триозаға дейін ыдырайды, мұнда 2 молекула АТФ жұмсалады да, 4 молекула АТФ синтезделеді, сонымен 1 моль глюкоза ыдырағанда 10% энергия жұмсалады.
Гликолиз процесінде аз энергия жұмсалғанмен де бұл табиғатта жиі кездеседі. Микроорганизмдердің, кейбір ішек паразиттерінің, жаңадан дамып келе жатқан эмбриональды организмдердің клеткалары үшін гликолиз негізгі энергия көзі болып табылады.
Сүтқоректілердің эритроциттері өздеріне керекті энергияны гликолиз арқылы алады, өйткені оларда митохондриялар болмайды. Гликолиз процесінде пайда болған триозалардың одан эрі тотығуы осы митохондриялардың өздерінде жүреді. Мұнда барлық химиялық қосылыстардан ыдыраған энергия қолданылады, осыған байланысты С02 бөлінеді және оттегін қолдана отырып көп мөлшерде АТФ синтезделеді.
Бұл процестер трикарбон қышқылының тоғыруымен жүреді. Осыдан АТФ-тың фосфорлануы арқылы АТФ молекулалары синтезделеді. Митохондрияларда толық белок синтездейтін жүйе болады, осыған байланысты ол өзінің ДНҚ-сы арқылы РНҚ молекулаларын синтездейді.
Митохондрия құрамында рибосомдар болғандықтан, белок синтезі тұрақты жүреді. Митохондриялардың кұрамындағы ДНҚ-ның ядродағы ДНҚ-дан айырмашылығы болады (молекулалық салмағы жағынан және нуклеотидтердің кұрамы және орналасуы жағынан).Митохондрияда жүретін ДНК синтезінің ядродағы ДНК синтезімен байланысы жоқ, олар өз ферменттері арқылы ғана байланысады. Митохондриялардың матриксында ДНК матрицасы арқылы РНК синтезі өтеді. Митохондрияда РНК-ның информациялық, тасымалдаушы, рибосомды түрлері синтезделеді.
