Митохондрии – двомембранний органоид эукариотической клетки. Они являются важными частями наших клеток, поскольку принимают пищу и производят энергию, которую могут использовать клетки.
Животные и растения состоят из многих сложных клеток, которые называются эукариотические клетки. Внутри этих клеток расположены структуры, выполняющие особые функции для клетки, – органеллы. Органеллы, отвечающие за выработку энергии для клетки, – это и эсть митохондрии.
Различные типы клеток имеют разное количество митохондрий. Некоторые простые клетки содержат только один-два митохондрии. Однако сложные животные клетки, которым нужно много энергии, например, мышечные, могут иметь тысячи митохондрий.
Основная функция митохондрий – производить энергию для клетки. Клетки используют специальную молекулу для получения энергии под названием АТФ (аденозинтрифосфат). АТФ для клетки производится внутри митохондрий.
То есть энергетическая функция митохондрий интегрируется с окисления органических соединений, что происходит в матриксе, благодаря чему митохондрии называют дыхательным центром клеток; синтеза АТФ, что осуществляется на кристах, благодаря чему митохондрии называют энергетическими станциями клеток.
Митохондрии вырабатывают энергию в процессе клеточного дыхания. Митохондрии принимают молекулы пищи в виде углеводов и сочетают их с кислородом для получения АТФ. Они используют ферменты для получения правильной химической реакции.
Кроме выработки энергии, митохондрии выполняют и другие функции для клетки, включая клеточный метаболизм, выработки тепла, контроль концентрации кальция и выработки некоторых стероидных гормонов. А о других гормонах можно узнать благодаря онлайн уроку за 8 класс по биологии на тему «Принципы регуляции. Эндокринная система».
Митохондрии имеют четкую структуру, которая помогает им производить энергию.
Внешняя мембрана. Защищенная гладкой внешней мембраной, которая имеет форму от круглой палочки до длинного стержня.
Внутренняя мембрана. В отличие от других органелл в клетке, митохондрии также имеют внутреннюю мембрану. Она имеет множество складок и выполняет ряд функций, чтобы помочь сделать энергию.
Кристи. Это складки на внутренней мембране. Наличие всех этих складок способствует увеличению площади поверхности внутренней мембраны.
Матрикс. Это пространство внутри внутренней мембраны. Большинство белков митохондрий находятся в матриксе. Матрикс также содержит рибосомы и ДНК, которые являются уникальными для митохондрий.
Белок синтезирующей системы. В митохондрий есть своя белоксинтезирующая система – ДНК, РНК и рибосомы. Генетический аппарат имеет вид кольцевой молекулы – нуклеотида, точно как у бактерий. Часть необходимых белков митохондрии синтезируют сами, а часть получают из цитоплазмы, поскольку эти белки кодируются ядерными генами.
Интересные факты о митохондриях:
Они могут быстро менять форму и перемещаться по клетке, когда это нужно.
Когда клетке требуется больше энергии, митохондрии могут размножаться, увеличиваясь, а затем делясь. Если клетке нужно меньше энергии, некоторые митохондрии погибнут или станут неактивными.
Митохондрии очень похожи на некоторые бактерии. По этой причине некоторые ученые считают, что сначала они были бактериями, которые поглощались более сложными клетками.
Различные митохондрии вырабатывают различные белки. Некоторые митохондрии могут производить сотни различных белков, которые используются для различных функций.
Кроме энергии в виде АТФ, они также производят небольшие количества углекислого газа.
Нужно выполнить домашнее задание по биологии в учебнике или рабочей тетради? Ищите все готовое в разделе «ГДЗ и решебниики по биологии за 8 класс».
Митохондрии в тканях растений
Митохондрии — органеллы энергообеспечения метаболических процесов в клетке. Размеры их варьируют от 0,5 до 5-7 мкм, количество в клетке составляет от 50 до 1000 и более. В гиалоплазме митохондрии распределены обычно диффузно, однако в специализированных клетках сосредоточены в тех участках, где имеется наибольшая потребность в энергии. Например, в мышечных клетках и симпластах большие количества митохондрий сосредоточены вдоль рабочих элементов — сократительных фибрилл. В клетках, функции которых сопряжены с особо высокими энергозатратами, митохондрии образуют множественные контакты, объединяясь в сеть, или кластеры (кардиомиоциты и симпласты скелетной мышечной ткани).
В клетке митохондрии выполняют функцию дыхания. Клеточное дыхание — это последовательность реакций, с помощью которых клетка использует энергию связей органических молекул для синтеза макроэргических соединений типа АТФ. Образующиеся внутри митохондрии молекулы АТФ переносятся наружу, обмениваясь на молекулы АДФ, находящиеся вне митохондрии. В живой клетке митохондрии могут передвигаться с помощью элементов цитоскелета.
Читайте также: Шторы для спальни ткани для штор
На ультрамикроскопическом уровне стенка митохондрии состоит из двух мембран — наружной и внутренней. Наружная мембрана имеет относительно ровную поверхность, внутренняя — образует направленные в центр складки, или кристы. Между наружной и внутренней мембранами возникает неширокое (около 15 нм) пространство, которое называется наружной камерой митохондрии; внутренняя мембрана ограничивает внутреннюю камеру. Содержимое наружной и внутренней камер митохондрии различно, и так же, как и сами мембраны, существенно отличается не только по рельефу поверхности, но и по ряду биохимических и функциональных признаков. Наружная мембрана по химическому составу и свойствам близка к другим внутриклеточным мембранам и плазмолемме.
Строение митохондрий
Ее характеризует высокая проницаемость, благодаря наличию гидрофильных белковых каналов. Эта мембрана имеет в своем составе рецепторные комплексы, распознающие и связывающие вещества, поступающие в митохондрию. Ферментный спектр наружной мембраны небогат: это ферменты метаболизма жирных кислот, фосфолипидов, липидов и др. Главной функцией наружной мембраны митохондрии является отграничение органеллы от гиалоплазмы и транспорт необходимых для осуществления клеточного дыхания субстратов.
Внутренняя мембрана митохондрий в большинстве клеток тканей различных органов формирует кристы в виде пластин (ламеллярные кристы), что значительно увеличивает площадь поверхности внутренней мембраны. В последней 20-25 % всех белковых молекул составляют ферменты дыхательной цепи и окислительного фосфорилирования. В эндокринных клетках надпочечников и половых желез митохондрии участвуют в синтезе стероидных гормонов. В этих клетках митохондрии имеют кристы в виде трубочек (тубул), упорядоченно расположенных в определенном направлении. Поэтому кристы митохондрий в стероидпродуцирующих клетках названных органов именуются тубулярными.
Матрикс митохондрии, или содержимое внутренней камеры, представляет собой гелеобразную структуру, содержащую около 50 % белков. Осмиофильные тельца, описанные при электронной микроскопии, — это резервы кальция. Матрикс содержит ферменты цикла лимонной кислоты, катализирующие окисление жирных кислот, синтез рибосом, ферменты, участвующие в синтезе РНК и ДНК. Общее число ферментов превышает 40.
Помимо ферментов, матрикс митохондрии содержит митохондриальную ДНК (митДНК) и митохондриальные рибосомы. Молекула митДНК имеет кольцевидную форму. Возможности внутримитохондриального белкового синтеза ограничены — здесь синтезируются транспортные белки митохондриальных мембран и некоторые ферментные белки, участвующие в фосфорилировании АДФ. Все остальные белки митохондрии кодируются ядерной ДНК, и их синтез осуществляется в гиалоплазме, и в дальнейшем они транспортируются в митохондрию. Жизненный цикл митохондрий в клетке короткий, поэтому природа наделила их двойственной системой воспроизводства — помимо деления материнской митохондрии, возможно образование нескольких дочерних органелл путем почкования.
Алехина Н.Д., Балнокин Ю.В., Гавриленко В.Ф. и др. Физиология растений — файл 1.6 Митохондрии.doc
Доступные файлы (60):
| 1.10 Клеточная стенка.doc | 953kb. | 25.03.2006 18:57 |  скачать |
| 1.11 Онтогенез растительной клетки.doc | 185kb. | 25.03.2006 20:27 | скачать |
| 1.12 Особенности функционирования растительной клетки.doc | 41kb. | 25.03.2006 20:31 | скачать |
| 1.1 Общая характеристика эукариотических клеток.doc | 231kb. | 14.03.2006 00:48 | скачать |
| 1.2 Раст. клетка — результат двойного симбиоза.doc | 89kb. | 14.03.2006 00:52 | скачать |
| 1.3 Плазмалемма.doc | 211kb. | 15.03.2006 10:48 | скачать |
| 1.4 Ядро.doc | 58kb. | 14.03.2006 01:31 | скачать |
| 1.5 Пластиды.doc | 367kb. | 25.03.2006 11:30 | скачать |
| 1.6 Митохондрии.doc | 160kb. | 25.03.2006 02:07 | скачать |
| 1.7 Пероксисомы.doc | 30kb. | 25.03.2006 01:46 | скачать |
| 1.8 Цитоскелет.doc | 231kb. | 25.03.2006 01:54 | скачать |
| 1.9 Эндомембранные структуры растительной клетки.doc | 526kb. | 25.03.2006 20:05 | скачать |
| Основы биоэнергетики.doc | 595kb. | 13.05.2006 02:56 | скачать |
| 3.10 Фотосинтез как основа продуктивности растений..doc | 98kb. | 31.03.2006 03:26 | скачать |
| 3.1 Фотосинтез как основа биоэнергетики.doc | 111kb. | 28.03.2006 22:40 | скачать |
| 3.2 Организация фотосинтетического аппарата.doc | 478kb. | 28.03.2006 23:10 | скачать |
| 3.3 Пигментные системы фотосинтезирующих организмов.doc | 930kb. | 29.03.2006 00:48 | скачать |
| 3.4 Функциональная организация пигментов в хлоропластах.doc | 141kb. | 29.03.2006 01:16 | скачать |
| 3.5 Первичные процессы фотосинтеза. Реакционные центры..doc | 311kb. | 29.03.2006 02:14 | скачать |
| 3.6 ЭТЦ хлоропластов..doc | 616kb. | 06.04.2006 23:18 | скачать |
| 3.7 Фотоэнергетические реакции хлоропластов..doc | 101kb. | 31.03.2006 02:26 | скачать |
| 3.8 Метаболизм углерода при фотосинтезе..doc | 434kb. | 31.03.2006 03:14 | скачать |
| 3.9 Экология фотосинтеза..doc | 86kb. | 31.03.2006 03:22 | скачать |
| 4.1 Биохимические пути окисления глюкозы..doc | 997kb. | 31.03.2006 21:10 | скачать |
| 4.2 Электронный транспорт и синтез АТФ в митохондриях растений..doc | 1019kb. | 01.04.2006 03:18 | скачать |
| 4.3 Клетка и активные формы кислорода..doc | 437kb. | 03.04.2006 02:21 | скачать |
| 4.4 Дыхание в фотосинтезирующей клетке..doc | 29kb. | 01.04.2006 03:28 | скачать |
| 4.5 Дыхание целого растения..doc | 36kb. | 01.04.2006 03:25 | скачать |
| 5.1 Функции воды..doc | 24kb. | 03.04.2006 23:26 | скачать |
| 5.2 Относительное содержание воды в клетках..doc | 18kb. | 03.04.2006 23:31 | скачать |
| 5.3 Классификация растений по способности регулировать Н2О-обмен..doc | 53kb. | 03.04.2006 23:36 | скачать |
| 5.4 Общие закономерности транспорта воды через мембраны раст. клеток..doc | 153kb. | 04.04.2006 00:47 | скачать |
| 5.5 Соотношение между осмотическим и гидростатическим давлениями в клетке..doc | 97kb. | 04.04.2006 01:12 | скачать |
| 5.6 Аквапорины..doc | 119kb. | 15.04.2006 22:12 | скачать |
| 5.7 Поток воды в клетку..doc | 34kb. | 04.04.2006 01:46 | скачать |
| 5.8 Движение воды в целом растении..doc | 335kb. | 04.04.2006 02:54 | скачать |
| 6.1 Особенности мин. питания растений..doc | 127kb. | 06.04.2006 20:58 | скачать |
| 6.2 Поглощение элементов мин. питания..doc | 1723kb. | 07.04.2006 19:00 | скачать |
| 6.3 Включение в обмен в-в и ф-и элементов мин. питания..doc | 2453kb. | 10.04.2006 02:35 | скачать |
| 7.1 Общее представление о росте и развитии.doc | 109kb. | 29.04.2006 23:08 | скачать |
| 7.2 Гормональная система растений.doc | 2058kb. | 30.04.2006 01:14 | скачать |
| 7.3 Рецепция световых сигналов.doc | 504kb. | 30.04.2006 01:54 | скачать |
| 7.4 Регуляция роста и развития.doc | 468kb. | 30.04.2006 02:15 | скачать |
| 8.1 Стратегии приспособления растений к действию стрессоров.doc | 34kb. | 10.05.2006 01:24 | скачать |
| 8.2 Водный дефицит.doc | 818kb. | 10.05.2006 01:42 | скачать |
| 8.3 Солевой стресс.doc | 650kb. | 10.05.2006 16:41 | скачать |
| 8.4 Изменения температурных условий.doc | 331kb. | 13.05.2006 18:39 | скачать |
| 8.5 Кислородный дефицит.doc | 120kb. | 13.05.2006 18:51 | скачать |
| 8.6 Окислительный стресс.doc | 287kb. | 13.05.2006 19:16 | скачать |
| 9.1 Общая характеристика вторичных метаболитов.doc | 29kb. | 01.05.2006 21:23 | скачать |
| 9.2 Признаки вторичных метаболитов.doc | 66kb. | 01.05.2006 21:26 | скачать |
| 9.3 Принципы классификации вторичных метаболитов.doc | 29kb. | 01.05.2006 21:29 | скачать |
| 9.4 Основные группы вторичных метаболитов.doc | 23kb. | 01.05.2006 21:30 | скачать |
| 9.5 Закономерности строения вторичных метаболитов.doc | 23kb. | 01.05.2006 21:32 | скачать |
| 9.6 Фитохимия вторичного метаблизма.doc | 664kb. | 01.05.2006 21:57 | скачать |
| 9.7 Биохимия вторичного метаболизма.doc | 335kb. | 13.05.2006 02:37 | скачать |
| 9.8 Физиология вторичного метаболизма.doc | 138kb. | 01.05.2006 22:27 | скачать |
| ПРЕДИСЛОВИЕ.doc | 45kb. | 30.04.2006 02:17 | скачать |
| СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.doc | 56kb. | 01.05.2006 22:30 | скачать |
| СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.doc | 43kb. | 30.04.2006 02:18 | скачать |
Читайте также: Раскладка ткани в полоску
1.6 Митохондрии.doc
1.6. РАСТИТЕЛЬНЫЕ МИТОХОНДРИИ
1.6.1. СТРОЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНЫХ МИТОХОНДРИЙ
Митохондрия — основная органелла, осуществляющая процесс дыхания в эукариотической клетке. Растительные митохондрии представляют собой сферические или удлиненные органеллы диаметром от 0,5 до 1,0 мкм и длиной от 1 до 3 мкм. Число митохондрий в растительной клетке варьирует в зависимости от метаболической активности соответствующей ткани, однако для клеток одного типа (ткани) концентрация митохондрий в единице объема цитоплазмы обычно достаточно постоянна. Например, небольшие клетки кончика корня проростка кукурузы содержат приблизительно по 200 митохондрий, тогда как гораздо более крупные клетки зрелого корня могут иметь до 2000 митохондрий. В метаболически активных клетках, например клетках-спутницах ситовидных трубок или секреторных клетках, значительная часть (до 20 % от объема цитоплазмы) может быть занята митохондриями, сливающимися в единую «митохондриальную сеть» — хондриом. Некоторые одноклеточные водоросли (типа Chlamydomonas) содержат всего лишь несколько небольших митохондрий.
Митохондрии, как и хлоропласты, имеют две мембраны — наружную и внутреннюю. Поверхность внутренней мембраны больше, чем внешней. На ее долю приходится более 90 % всех митохондриальных липидов. Существенное увеличение поверхности внутренней мембраны митохондрий связано с наличием впячиваний — крист, которые достаточно глубоко внедряются в матрикс. На внутренней мембране расположены белковые комплексы дыхательной цепи. В матриксе находятся растворимые ферменты (в частности, цикла Кребса), митохондриальная ДНК (mtDNA), а также рибосомы.
Наружная мембрана митохондрий содержит белки-порины, гомологичные бактериальным, и проницаема для небольших молекул. Внутренняя мембрана энергизованна и практически непроницаема для ионов и органических молекул. Транспорт через внутреннюю мембрану, как и у пластид, осуществляется белками-переносчиками (транспортерами) или через специальные каналы.
Митохондрии размножаются делением. В отличие от пластид при их делении обычно не обнаруживается разделительного кольца. Подобное кольцо было обнаружено только при делении митохондрии у одноклеточной красной морской водоросли Cyanidium caldariwn.
1.6.2, ГЕНОМ МИТОХОНДРИЙ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ
Высшие растения, по-видимому, имеют наиболее крупный митохондри-альный геном среди всех эукариотических организмов. Если у подавляющего большинства эукариот (в том числе й у водорослей), размер митохондриальной
^ Рис. 1.14. Кольцевые молекулы митохондриальной ДНК кукурузы, возникающие в результате внутримолекулярной рекомбинации.
Читайте также: Как вывести плесень с ткани детской коляски
Цифрами обозначены повторы, по которым может происходить рекомбинация
ДНК небольшой и составляет десятки тысяч пар оснований, то у высших растений — сотни тысяч.
Структура митохондриального генома растений также необычна. У большинства высших растений и водорослей ДНК митохондрий (мтДНК) представлена многочисленными кольцевыми молекулами размером не более 80 тыс. п. н., однако у целого ряда организмов, например у хламидомонад, она имеет не кольцевую, а линейную структуру. Крупная митохондриальная ДНК высших растений часто содержит значительное количество протяженных повторов, а потому способна к внутри- и межмолекулярной рекомбинации с образованием большого числа кольцевых молекул различного размера (рис. 1.14). В митохондриальном геноме растений, помимо крупных кольцевых молекул ДНК, часто присутствуют кольцевые и линейные плазмиды.
Рис. 1.15. Схема строения кольцевой ДНК («мастер»-хромосомы) митохондрий
кукурузы
К настоящему времени проведено полное секвенирование митохондриальной ДНК некоторых водорослей, а также высших растений (печеночника, арабидопсиса, риса). Показано, что у разных объектов в составе мтДНК содержится от 25 (у хламидомонады) до 104 (у печеночника) генов. У высших растений мтДНК содержит, как правило, чуть больше 50 генов (рис. 1.15).
Подавляющая часть генома митохондрий растений состоит из некодирующих последовательностей. Гены отделены друг от друга по меньшей мере несколькими тысячами нуклеотидных пар, поэтому каждый ген обычно считывается автономно.
^ 1.6.3. БЕЛОКСИНТЕЗИРУЮЩИЙ АППАРАТ РАСТИТЕЛЬНЫХ МИТОХОНДРИЙ
Транскрипцию генов осуществляет мономерная РНК-полимераза фагового типа, кодируемая в ядре и способная эффективно мигрировать в митохондрии. Процесс созревания митохондриальныхлранскриптов в общих чертах сходен с таковым для пластид. Для ряда митохондриальных генов отмечен транссплайсинг. У высших растений практически все мРНК митохондрий подвержены интенсивному редактированию. Этот процесс включает не только типичное для пластид преобразование С → U, но и обратную химическую модификацию U→C.
Митохондриальные рибосомы растений заметно отличаются от цитозольных и пластидных рибосом. В частности, их малая субъединица содержит 18S рРНК, а в большой субъединице помимо 26 S рРНК присутствует 5 S-фрагмент рРНК. Все типы митохондриальных рРНК кодируются митохондриальным геномом. В отличие от многих эукариот, у которых белки митохондриальных рибосом кодируются исключительно ядерными генами, у высших растений, криптомонад и золотистых водорослей более десятка рибосомальных белков кодируются собственным геномом. Особенность митохондриальной белоксинтезирующей системы растений состоит в том, что не все тРНК кодируются митохондриальным геномом. Недостающие варианты тРНК транспортируются в митохондрию из цитозоля.
Молекулярный аппарат аэробного дыхания у растений также находится под двойным генетическим контролем. У всех эукариот растворимые ферменты цикла Кребса находятся под ядерным контролем. Белки электрон-транспортной цепи митохондрий, напротив, обычно находятся под двойным контролем. В геноме митохондрий высших растениях кодируются около 20 белков дыхательной цепи.
^ 1.6.4. ТРАНСПОРТ ЦИТОЗОЛЬНЫХ БЕЛКОВ В МИТОХОНДРИИ
Транспорт цитозольных белков в митохондрии по механизму похож на транспорт в хлоропласты, но основан на других сигнальных последовательностях и других транспортных системах. Чаще всего кодируемые ядром митохондриальные белки синтезируются с N-терминальной лидерной областью, называемой пресиквенсом. Многие пресиквенсы формируют положительно заряженную амфипатическую α-петлю. Гидрофобные остатки аминокислот пресиквенса расположены на одной поверхности петли, а заряженные остатки — на другой. Пресиквенс обеспечивает транспорт белка в матрикс митохондрий, после чего расщепляется эндопептидазой. Перенос белков происходит в специальных участках «слипания» внешней и внутренней мембраны митохондрий. В них мембраны не сливаются, но очень тесно контактируют в области площадью 4 —6 нм. Эти участки занимают приблизительно от 5 до 10 % поверхности наружной мембраны. В переносе белков участвуют шапероны. Для переноса белков в митохондрию необходимы АТФ и градиент электрохимического потенциала на мембране.
Транспорт белков во внутреннюю мембрану и межмембранное пространство, как и у хлоропластов, требует двух сигналов. Такие белки обладают вторым пресиквенсом — гидрофобной последовательностью аминокислот, расположенной сразу после N-концевого пресиквенса.
^ 1.6.5. ФУНКЦИИ МИТОХОНДРИЙ РАСТЕНИЙ
Митохондрии растений, аналогично пластидам, помимо своей основной задачи — окислительного фосфорилирования — имеют ряд дополнительных функций. Это прежде всего биосинтез некоторых соединений растительной клетки: ряда аминокислот, фолата, тимидилата. В митохондриях проходят важные метаболические процессы, например декарбоксилирование и дезаминирование аланина в системе фотодыхания.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом