Кількість мітохондрій у клітці

Число - мітохондрія

Кількість мітохондрій у клітинах коливається в залежності від типу тканини або органу і від ступеня зрілості клітини. [1]

Кількість мітохондрій у клітці дуже непостійна; воно залежить від виду організму і від природи клітини. [3]

Слід зазначити, що число мітохондрій може змінюватися залежно від стадії розвитку клітини та її функціональної активності. [4]

Розміри, вигляд, кількість мітохондрій, а також місце їх локалізації можуть варіювати в дуже широких межах залежно від виду клітин. Кожна клітина печінки щура містить близько 1000 мітохондрій. Евкаріотичні клітини деяких типів, наприклад сперматозоїди або дріжджові клітини, містять лише кілька дуже великих мітохондрій, тоді як інші, наприклад курячою яйце-багато тисяч мітохондрій. Іноді мітохондрії утворюють сильно розгалужені структури і займають значну частину обсягу цитоплазми. [6]

Відомо, що зниження середньої інтенсивності обмінних процесів в організмі призводить до зменшення числа мітохондрій в клітинах, а значить, і Я-параметра. Самі мітохондрії дуже схожі на аеробні бактерії [Кемп, Арме, 1988], а до них відноситься і холерний вібріон. [7]

Мітохондрії фігурують у всіх аеробних клітинах тварин і рослин, за винятком деяких примітивних бактерій, в яких функції мітохондрій виконує плазматична мембрана. Число цих органоїдів у клітці різне - від 20 - 24 у сперматозоїдах до 500 000 у клітці гігантської амеби Chaos chaos. Кількість мітохондрій характерна для клітин даного виду, ло-мабуть, при мітозі відбувається ділення мітохондрій і їх правильна розбіжність в дочірні клітини. У багатьох клітинах мітохондрії утворюють безперервну мережу - мітохондріальний ретикулум. Форма, структура і розміри мітохондрій також варіюють. Вони завжди володіють системою внутрішніх мембран, іменованих крістами. 13.5 схематично зображена структура мітохондрії з печінки щура. Довжина її приблизно 3 мкм, ширина 0 5 - 1 мкм. Тому вона добре видна в оптичному мікроскопі. У клітині печінки міститься приблизно 1000 мітохондрій, значить, повна поверхня мітохондріальних мембран дорівнює приблизно 29 000 мкм2, що в десять разів перевищує поверхню мембрани самої клітини. Внутрішність мітохондрії, не зайнята крістами, заповнена матриксом. [8]

Число цих органоїдів у клітці різне - від 20 - 24 у сперматозоїдах до 500000 у клітці гігантської амеби Chaos chaos. У клітці Escherichia coli є лише одна мітохондрія. Кількість мітохондрій характерна для клітин даного типу: мабуть, при мітозі відбувається ділення мітохондрій і їх правильна розбіжність в дочірні клітини. [9]

Мітохондрії - це спеціально організовані надмолекулярні комплекси, що знаходяться в цитоплазмі клітин і мають у поперечнику розміри близько 0 2 - 5 мкм. Форма мітохондрій варіює від еліпсоїдальної до витягнутої паличкоподібної. Число мітохондрій в одних клітинах дуже мало (кілька штук), в інших воно досягає декількох тисяч і десятків тисяч. У деяких клітинах мітохондрії становлять 15 - 20% загального обсягу цитоплазми. [10]

Крім ДНК, що виявляється в ядрі еукаріотичних клітин, в цитоплазмі також присутня дуже невелика кількість ДНК, що відрізняється від ядерної по нуклеотидному складу; ця цито-плазматична ДНК локалізована в мітохондріях. Зазвичай у соматичних клітинах ДНК цих органел становить менше 0 1% всієї клітинної ДНК, проте в запліднених яйцеклітинах, де число мітохондрій сильно збільшено, кількість мітохондріальної ДНК значно вища. Мі-тохондріальні ДНК (мДНК) - це дволіпочкові кільцеві молекули дуже малого порівняно з молекулами ДНК ядерної хромосоми - розміру. У тварин клітинах мДНК має мовляв. Молекули хлоро-пластної ДНК значно більші від ДНК мітохондрій. ДНК обох цих органел не пов'язана з гістонами. [12]

Полімерізація нуклеотидів супроводжується відщепленням пірофосфату від вихідних нуклеозидгрифосфатів. Пірофосфат потім розпадається на дві молекули фосфорної кислоти. У передсинтеті-чеський, або лостмітотичний період (Gi) йде інтенсивний синтез РНК, білків, зростання клітин за рахунок новоутворення ге структурних елементів, у тому числі мітохондрій і пропластид, що містять цитоплазматичну ДНК. Як свідчать численні дані, в цей час відбувається і редупликація ДНК цитоплазми. [13]

На мембранах ендоплазматичної мережі також видно маленькі сферичні частинки - рибосоми. Вони легко утворюють більш великі агрегати - полісоми. У групах цих маленьких бусинок під впливом РНК і ферментів синтезується білок - це фабрика білка. Кількість мітохондрій в одній клітині вимірюється сотнями, число рибосом - сотнями тисяч, а ферментів у клітці може бути і кілька мільйонів. Хімічна робота в клітинах, як видно, повністю забезпечена і апаратурою і каталізаторами. [15]

Будова і функції мітохондрій являють собою досить складне питання. Наявність органели характерна майже для всіх ядерних організмів - як для автотрофів (рослин, здатних до фотосинтезу), так і для гетеротрофів, якими є майже всі тварини, деякі рослини і гриби.

Головне призначення мітохондрій - окислення органічних речовин і подальше використання звільненої в результаті цього процесу енергії. З цієї причини органели мають також і другу (неофіційну) назву - енергетичні станції клітини. Іноді їх називають «пластидами катаболізму».

Що таке мітохондрії

Термін має грецьке походження. У перекладі це слово означає «нитка» (mitos), «зернятко» (chondrion). Мітохондрії є постійними органоїдами, які мають величезне значення для нормального функціонування клітин і роблять можливим існування всього організму в цілому.

«Станції» мають специфічну внутрішню структуру, яка змінюється залежно від функціонального стану мітохондрії. Їх форма може бути двох видів - овальна або продовжувата. Остання нерідко має гілковий вигляд. Кількість органоїдів в одній клітині коливається від 150 до 1500.

Особливий випадок - статеві клітини. У сперматозоїдах присутня всього лише одна спіральна органела, в той час як жіночих гаметах міститься в сотні тисяч більше мітохондрій. У клітці органоїди не зафіксовані в одному місці, а можуть пересуватися по цитоплазмі, поєднуватися один з одним. Їх розмір становить 0,5 мкм, довжина може досягати 60 мкм, в той час як мінімальний показник - 7 мкм.

Визначити розмір однієї «енергетичної станції» - непросте завдання. Справа в тому, що при розгляді в електронний мікроскоп на зріз потрапляє тільки частина органели. Трапляється так, що спіральна мітохондрія має кілька перерізів, які можна прийняти за окремі, самостійні структури.

Тільки об'ємне зображення дозволить з'ясувати точну клітинну будову і зрозуміти, йдеться про 2-5 окремих органоїдів або ж про одну, що має складну форму мітохондрії.

Особливості будови

Оболонка мітохондрії складається з двох шарів: зовнішнього і внутрішнього. Останній включає в себе різні вирости і складки, які мають листоподібну і трубчасту форму.

Кожна мембрана має особливий хімічний склад, певну кількість тих чи інших ферментів і конкретне призначення. Зовнішню оболонку від внутрішньої відділяє міжмембранний простір товщиною 10-20 нм.

Досить наочно виглядає будова органели на малюнку з підписами.

Схема будови мітохондрії

Подивившись на схему будови, можна зробити наступний опис. В'язкий простір всередині мітохондрії називається матриксом. Його склад створює сприятливе середовище для протікання в ньому необхідних хімічних процесів. У його складі присутні мікроскопічні гранули, які сприяють реакціям і біохімічним процесам (наприклад, накопичують іони глікогену та інших речовин).

У матриксі знаходяться ДНК, коферменти, рибосоми, т-РНК, неорганічні іони. На поверхні внутрішнього шару оболонки розташовуються АТФ-синтаза і цитохроми. Ферменти сприяють таким процесам, як цикл Кребса (ЦТК), окислювальне фосфорилювання тощо.

Таким чином, головне завдання органоїда виконується як матриксом, так і внутрішньою стороною оболонки.

Функції мітохондрій

Призначення «енергетичних станцій» можна охарактеризувати двома основними завданнями:

• вироблення енергії: в них здійснюються окислювальні процеси з подальшим виділенням молекул АТФ;
• зберігання генетичної інформації;
• участь у синтезі гормонів, амінокислот та інших структур.

Процес окислення і вироблення енергії проходять у кілька стадій:

1. На першому етапі (підготовчому) складні органічні сполуки поділяються на прості. Коротко це можна зобразити на схемі розщеплення органічних речовин.
2. Друга стадія, де відсутній кисень, полягає в окисленні вуглеводів без участі такого (анаеробне окислення, гліколіз). Головним субстратом на даному етапі служить глюкоза. У результаті гліколізу відбувається неповне її окислення, що дає всього дві молекули АТФ.
3. Наступний етап - кисневий, здійснюється в самих мітохондріях: у процесі розщеплення молочної кислоти і споживання кисню виділяється вуглекислий газ, і синтезується велика кількість енергії.

Схематичний малюнок синтезу АТФ

Таблиця «Функції та будова мітохондрій»

Від чого залежить число мітохондрій у клітці

Превалююча кількість органоїдів накопичується поруч з тими ділянками клітини, де виникає необхідність в енергетичних ресурсах. Зокрема, велика кількість органелл збирається в зоні знаходження міофібрил, які є частиною м'язових клітин, що забезпечують їх скорочення.

У чоловічих статевих клітинах структури локалізуються навколо осі джгутика - передбачається, що потреба в АТФ обумовлена постійним рухом хвоста гамети. Так само виглядає розташування мітохондрій у найпростіших, які для пересування використовують спеціальні реснички - органели накопичуються під мембраною біля їх основи.

Що стосується нервових клітин, то локалізація мітохондрій спостерігається поблизу синапсів, через які передаються сигнали нервової системи. У клітинах, що синтезують білки, органели накопичуються в зонах ергастоплазми - вони постачають енергію, яка забезпечує даний процес.

Хто відкрив мітохондрії

Автором даної події став вчений з Німеччини Ріхард Альтман. Сталося це в 1890-1894 роках, в цей же час німецький анатом і гістолог склав докладний опис органоїда.

Свою назву клітинна структура знайшла в 1897-1898 роках завдяки К. Бренду. Зв'язок процесів клітинного дихання з мітохондріями зумів довести Отто Вагбург у 1920 році.

Ув'язнення

Мітохондрії є найважливішою складовою живої клітини, виступаючи в ролі енергетичної станції, яка виробляє молекули АТФ, забезпечуючи тим самим процеси клітинної життєдіяльності.

Робота мітохондрій заснована на окисленні органічних сполук, в результаті чого відбувається генерація енергетичного потенціалу.

Зміст:

Ще в далекому XIX столітті з цікавістю вивчаючи за допомогою перших не досконалих ще тоді мікроскопів, будову живої клітини, біологи помітили в ній якісь продовжувальні зигзагоподібні об'єкти, які отримали назву «мітохондрії». Сам термін «мітохондрія» складено з двох грецьких слів: «мітос» - нитка і «хондрос» - зернятко, крупинка.

Що таке мітохондрії та їхня роль

Мітохондрії - це суть органоїду еукаріотичної клітини, основне завдання якого - окислення органічних сполук, синтез молекул АТФ, з подальшим застосуванням енергії, утвореної після їх розпаду. Тобто по суті мітохондрії це енергетична база клітин, говорячи образною мовою, саме мітохондрії є свого роду станціями, які виробляють необхідну для клітин енергію.

Кількість мітохондрій у клітинах може змінюватися від декількох штук, до тисяч одиниць. І більше їх природно саме в тих клітинах, де інтенсивно йдуть процеси синтезу молекул АТФ.

Самі мітохондрії також мають різну форму і розміри, серед них зустрічаються округлі, витягнуті, спіральні і чашевидні представники. Найчастіше їх форма округла і витягнута, з діаметром від одного мікрометра і до 10 мікрометрів довгі.

Приблизно так виглядає мітохондрія.

Також мітохондрії можуть, як переміщатися по клітці (роблять вони це завдяки струму цитоплазми), так і нерухомо залишатися на місці. Пересуваються вони завжди в ті місця, де найбільш потрібне вироблення енергії.

Походження мітохондрії

Ще на початку минулого ХХ століття була сформована так звана гіпотеза симбіогенезу, згідно з якою мітохондрії сталися від аеробних бактерій, впроваджених в іншу прокаріотичну клітку. Бактерії ці почали постачати клітку молекулами АТФ натомість отримуючи необхідні їм поживні речовини. І в процесі еволюції вони поступово втратили свою автономність, передавши частину своєї генетичної інформації в ядро клітини, перетворившись на клітинну органелу.

Будова мітохондрії

Мітохондрії складаються з:

• двох мембран, одна з них внутрішня, інша зовнішня,
• міжмембранного простору,
• матрикса - внутрішнього вмісту мітохондрії,
• кріста - це частина мембрани, яка виросла в матриксі,
• білок синтезуючої системи: ДНК, рибосом, РНК,
• інших білків та їх комплексів, серед яких велика кількість всіляких ферментів,
• інших молекул

Так виглядає будова мітохондрії.

Зовнішня і внутрішня мембрани мітохондрії мають різні функції, і з цієї причини розрізняється їх склад. Зовнішня мембрана своєю будовою схожа з мембраною плазмовою, яка оточує саму клітку і виконує в основному захисну бар'єрну роль. Тим не менш, дрібні молекули можуть проникати через неї, а ось проникнення молекул покрупніше вже вибірково.

На внутрішній мембрані мітохондрії, в тому числі на її виростах - крістах, розташовуються ферменти, утворюючи мультиферментативні системи. За хімічним складом тут переважають білки. Кількість чотирьох залежить від інтенсивності синтезуючих процесів, наприклад, у мітохондріях клітин м'язів їх дуже багато.

У мітохондрій, як втім, у і хлоропластів, є своя білоксинтезуюча система - ДНК, РНК і рибосоми. Генетичний апарат має вигляд кільцевої молекули - нуклеотиду, точнісінько як у бактерій. Частину необхідних білків мітохондрії синтезують самі, а частину отримують ззовні, з цитоплазми, оскільки ці білки кодуються ядерними генами.

Функції мітохондрії

Як ми вже написали вище, основна функція мітохондрій - постачання клітини енергією, яка шляхом численних ферментативних реакцій витягується з органічних сполук. Деякі подібні реакції йдуть за участю кисню, а після інших виділяється вуглекислий газ. І реакції ці відбуваються, як всередині самої мітохондрії, тобто в її матриксі, так і на крістах.

Якщо сказати інакше, то роль мітохондрії в клітці полягає в активній участі в «клітинному диханні», до якого відноситься безліч хімічних реакцій окислення органічних речовин, переносів протонів водню з подальшим виділенням енергії тощо.

Ферменти мітохондрій

Ферменти транслокази внутрішньої мембрани мітохондрій здійснюють транспортування АДФ в АТФ. На головках, що складаються з ферментів АТФази йде синтез АТФ. АТФаза забезпечує сполучення фосфорилювання АДФ з реакціями дихального ланцюга. У матриксі знаходиться велика частина ферментів циклу Кребса і окислення жирних кислот

Мітохондрії, відео

І на завершення цікаве освітнє відео про мітохондрії.