Митохондрии — это микроскопические мембранные органоиды, которые обеспечивают клетку энергией. Поэтому их называют энергетическими станциями (аккумулятором) клеток.
Митохондрии отсутствуют в клетках простейших организмов, бактерий, энтамеб, которые живут без использования кислорода. Некоторые зеленые водоросли, трипаносомы содержат одну большую митохондрию, а клетки сердечной мышцы, мозга имеют от 100 до 1000 данных органелл.
Особенности строения
Митохондрии относятся к двухмембранным органеллам, имеют внешнюю и внутреннюю оболочки, межмембранное пространство между ними и матрикс.
Внешняя мембрана. Она гладкая, не имеет складок, отграничивает внутреннее содержимое от цитоплазмы. Ширина ее равна 7нм, в составе находятся липиды и белки. Важную роль выполняет порин — белок, образующий каналы во внешней мембране. Они обеспечивают ионный и молекулярный обмен.
Межмембранное пространство. Величина межмембранного пространства около 20нм. Вещество, заполняющее его по составу сходно с цитоплазмой, за исключением крупных молекул, которые могут сюда проникнуть только путем активного транспорта.
Внутренняя мембрана. Построена в основном из белка, только треть отводится на липидные вещества. Большое количество белков являются транспортными, так как внутренняя мембрана лишена свободно проходимых пор. Она формирует много выростов – крист, которые выглядят, как приплюснутые гребни. Окисление органических соединений до CO2 в митохондриях происходит на мембранах крист. Этот процесс кислородзависимый и осуществляется под действием АТФ-синтетазы. Высвобожденная энергия сохраняется в виде молекул АТФ и используется по мере необходимости.
Матрикс – внутренняя среда митохондрий, имеет зернистую однородную структуру. В электронном микроскопе можно увидеть гранулы и нити в клубках, которые свободно лежат между кристами. В матриксе находится полуавтономная система синтеза белка – здесь расположены ДНК, все виды РНК, рибосомы. Но все же большая часть белков поставляется с ядра, поэтому митохондрии называют полуавтономными органеллами.
Митохондрии и хлоропласты играют ключевую роль в клеточном метаболизме, однако их функции и строение имеют как сходства, так и различия. Врачи отмечают, что митохондрии, известные как «энергетические станции» клеток, отвечают за производство аденозинтрифосфата (АТФ) через процесс клеточного дыхания. В отличие от них, хлоропласты, присутствующие только в растительных клетках, осуществляют фотосинтез, преобразуя солнечную энергию в химическую.
Оба органоида имеют двойную мембрану и собственные ДНК, что свидетельствует о их эволюционном происхождении от древних симбиотических бактерий. Однако, несмотря на эти общие черты, их метаболические пути и функции различаются. Врачи подчеркивают, что понимание этих различий важно для разработки новых терапий, направленных на лечение заболеваний, связанных с нарушением работы митохондрий или хлоропластов.
Расположение в клетке и деление
Хондриом – это группа митохондрий, которые сосредоточены в одной клетке. Они по-разному располагаются в цитоплазме, что зависит от специализации клеток. Размещение в цитоплазме также зависит от окружающих ее органелл и включений. В клетках растений они занимают периферию, так как к оболочке митохондрии отодвигаются центральной вакуолью. В клетках почечного эпителия мембрана образует выпячивания, между которыми находятся митохондрии.
В стволовых клетках, где энергия используется равномерно всеми органоидами, митохондрии размещены хаотично. В специализированных клетках они, в основном, сосредоточены в местах наибольшего потребления энергии. К примеру, в поперечно-полосатой мускулатуре они расположены возле миофибрилл. В сперматозоидах они спирально охватывают ось жгутика, так как для приведения его в движение и перемещения сперматозоида нужно много энергии. Простейшие, которые передвигаются при помощи ресничек, также содержат большое количество митохондрий у их основания.
Деление. Митохондрии способны к самостоятельному размножению, имея собственный геном. Органеллы делятся с помощью перетяжки или перегородок. Формирование новых митохондрий в разных клетках отличается периодичностью, например, в печеночной ткани они сменяются каждые 10 дней.
Функции в клетке
- Основная функция митохондрий – образование молекул АТФ.
- Депонирование ионов Кальция.
- Участие в обмене воды.
- Синтез предшественников стероидных гормонов.
Молекулярная биология – это наука, изучающая роль митохондрий в метаболизме. В них также идет превращение пирувата в ацетил-коэнзим А, бета-окисление жирных кислот.
| Таблица: строение и функции митохондрий (кратко) | ||
|---|---|---|
| Наружная мембрана | Гладкая оболочка, построена из липидов и белков | Отграничивает внутреннее содержимое от цитоплазмы |
| Межмембранное пространство | Находятся ионы водорода, белки, микромолекулы | Создает протонный градиент |
| Внутренняя мембрана | Образует выпячивания – кристы, содержит белковые транспортные системы | Перенос макромолекул, поддержание протонного градиента |
| Матрикс | Место расположения ферментов цикла Кребса, ДНК, РНК, рибосом | Аэробное окисление с высвобождением энергии, превращение пирувата в ацетил-коэнзим А. |
| Рибосомы | Объединённые две субъединицы | Синтез белка |
Митохондрии и хлоропласты — это органеллы, играющие ключевую роль в клеточном метаболизме, но их функции и строение существенно различаются. Митохондрии, известные как «энергетические станции» клетки, отвечают за производство АТФ через процесс клеточного дыхания. Они имеют двойную мембрану, внутреннюю из которой образует складки — кристи, увеличивающие поверхность для реакций. В отличие от них, хлоропласты, содержащие хлорофилл, участвуют в фотосинтезе, преобразуя солнечную энергию в химическую. Их структура также включает двойную мембрану, но внутренние мембраны образуют тилакоиды, где происходит фотосинтетическая реакция. Несмотря на различия, обе органеллы имеют свои ДНК и способны к самовоспроизведению, что указывает на их эволюционное происхождение от свободноживущих бактерий. Таким образом, митохондрии и хлоропласты, хотя и выполняют разные функции, имеют общие черты, подчеркивающие их важность для жизни клетки.
Сходство митохондрий и хлоропластов
Общие свойства для митохондрий и хлоропластов обусловлены, прежде всего, наличием двойной мембраны.
Признаки сходства также заключаются в способности самостоятельно синтезировать белок. Эти органеллы имеют свое ДНК, РНК, рибосомы.
И митохондрии и хлоропласты могут делиться с помощью перетяжки.
Объединяет их также возможность продуцировать энергию, митохондрии более специализированы в этой функции, но хлоропласты во время фотосинтезирующих процессов тоже образуют молекулы АТФ. Так, растительные клетки имеют меньше митохондрий, чем животные, потому что частично функции за них выполняют хлоропласты.
Опишем кратко сходства и различия:
- Являются двомембранными органеллами;
- внутренняя мембрана образует выпячивания: для митохондрий характерны кристы, для хлоропластов – тиллакоиды;
- обладают собственным геномом;
- способны синтезировать белки и энергию.
Различаются данные органоиды своими функциями: митохондрии предназначены для синтеза энергии, здесь осуществляется клеточное дыхание, хлоропласты нужны растительным клеткам для фотосинтеза.
Вопрос-ответ
Какова основная функция митохондрий в клетке?
Основная функция митохондрий заключается в производстве энергии в виде аденозинтрифосфата (АТФ) через процесс клеточного дыхания. Митохондрии также участвуют в метаболизме углеводов и жиров, а также в регуляции апоптоза (программируемой клеточной смерти).
В чем заключаются основные различия между митохондриями и хлоропластами?
Основные различия между митохондриями и хлоропластами заключаются в их функциях и присутствии в клетках. Митохондрии присутствуют в большинстве эукариотических клеток и отвечают за клеточное дыхание, тогда как хлоропласты находятся только в растительных клетках и выполняют фотосинтез, преобразуя солнечную энергию в химическую.
Как митохондрии и хлоропласты связаны с клеточным метаболизмом?
Митохондрии и хлоропласты играют ключевые роли в клеточном метаболизме, обеспечивая клетки энергией. Митохондрии производят АТФ из органических соединений, тогда как хлоропласты преобразуют солнечную энергию в глюкозу, которая затем может быть использована митохондриями для получения энергии. Таким образом, оба органоида взаимосвязаны в процессе обмена веществ в клетке.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите основные функции митохондрий и хлоропластов, чтобы лучше понять их роль в клеточном метаболизме. Митохондрии отвечают за производство энергии в виде АТФ, в то время как хлоропласты участвуют в фотосинтезе, преобразуя солнечную энергию в химическую.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на сходства и различия в структуре митохондрий и хлоропластов. Оба органоида имеют двойную мембрану и собственную ДНК, но их функции и механизмы работы различаются. Это поможет вам глубже понять клеточную биологию.
СОВЕТ №3
Используйте визуальные материалы, такие как схемы и модели, чтобы лучше запомнить строение митохондрий и хлоропластов. Визуализация поможет вам увидеть, как эти органоиды взаимодействуют с другими клеточными структурами.
СОВЕТ №4
Проводите эксперименты или наблюдения, связанные с клеточным дыханием и фотосинтезом. Это может быть простое исследование, например, наблюдение за ростом растений при различных условиях освещения, что поможет вам увидеть на практике функции хлоропластов и митохондрий.
