Число митохондрий в клетке

Число — митохондрия

Число митохондрий в клетках колеблется в зависимости от типа ткани или органа и от степени зрелости клетки. [1]

Число митохондрий в клетке очень непостоянно; оно зависит от вида организма и от природы клетки. [3]

Следует отметить, что число митохондрий может меняться в зависимости от стадии развития клетки и ее функциональной активности. [4]

Размеры, внешний вид, число митохондрий , а также место их локализации могут варьировать в очень широких пределах в зависимости от вида клеток. В каждой клетке печени крысы содержится около 1000 митохондрий. Эукариотические клетки некоторых типов, например сперматозоиды или дрожжевые клетки, содержат всего лишь несколько очень крупных митохондрий, тогда как другие, например куриной яйцо-много тысяч митохондрий. Иногда митохондрии образуют сильно разветвленные структуры и занимают значительную часть объема цитоплазмы. [6]

Известно, что понижение средней интенсивности обменных процессов в организме приводит к уменьшению числа митохондрий в клетках, а значит, и Я-параметра. Сами же митохондрии очень похожи на аэробные бактерии [ Кемп, Арме, 1988 ], а к ним относится и холерный вибрион. [7]

Митохондрии фигурируют во всех аэробных клетках животных и растений, за исключением некоторых примитивных бактерий, в которых функции митохондрий выполняет плазматическая мембрана. Число этих органоидов в клетке различно — от 20 — 24 в сперматозоидах до 500 000 в клетке гигантской амебы Chaos chaos. Число митохондрий характерно для клеток данного вида, ло-видимому, при митозе происходит деление митохондрий и их правильное расхождение в дочерние клетки. Во многих клетках митохондрии образуют непрерывную сеть — митохондриальный ретикулум. Форма, структура и размеры митохондрий также варьируют. Они всегда обладают системой внутренних мембран, именуемых кристами. На рис. 13.5 схематически изображена структура митохондрии из печени крысы. Длина ее примерно 3 мкм, ширина 0 5 — 1 мкм. Поэтому она хорошо видна в оптическом микроскопе. В клетке печени содержится примерно 1000 митохондрий, значит, полная поверхность митохондриальных мембран равна примерно 29 000 мкм2, что в десять раз превышает поверхность мембраны самой клетки. Внутренность митохондрии, не занятая кристами, заполнена матриксом. [8]

Число этих органоидов в клетке различно — от 20 — 24 в сперматозоидах до 500000 в клетке гигантской амебы Chaos chaos. В клетке Escherichia coli имеется лишь одна митохондрия. Число митохондрий характерно для клеток данного типа данного вида: по-видимому, при митозе происходит деление митохондрий и их правильное расхождение в дочерние клетки. [9]

Митохондрии представляют собой специально организованные надмолекулярные комплексы, находящиеся в цитоплазме клеток и имеющие в поперечнике размеры порядка 0 2 — 5 мкм. Форма митохондрий варьирует от эллипсоидальной до вытянутой палочкообразной. Число митохондрий в одних клетках очень мало ( несколько штук), в других оно достигает нескольких тысяч и десятков тысяч. В некоторых клетках митохондрии составляют 15 — 20 % общего объема цитоплазмы. [10]

Кроме ДНК, обнаруживаемой в ядре эукариотических клеток, в цитоплазме также присутствует очень небольшое количество ДНК, отличающейся от ядерной по нуклеотидному составу; эта цито-плазматическая ДНК локализована в митохондриях. Обычно в покоящихся соматических клетках ДНК этих органелл составляет менее 0 1 % всей клеточной ДНК, однако в оплодотворенных и делящихся яйцеклетках, где число митохондрий сильно увеличено, количество митохондриальной ДНК значительно выше. Ми-тохондриальные ДНК ( мДНК) — это двухцепочечные кольцевые молекулы очень малого по сравнению с молекулами ДНК ядерной хромосомы — размера. В животных клетках мДНК имеет мол. Молекулы хлоро-пластной ДНК значительно больше ДНК митохондрий. ДНК обеих этих органелл не связана с гистонами. [12]

Вкусный рецепт!  Филе рыбы со сливками

Полимеризация нуклеотидов сопровождается отщеплением пирофосфата от исходных нуклеозидгрифосфатов. Пирофосфат затем распадается на две молекулы фосфорной кислоты. В предсинтети-ческий, или лостмитотический, период ( Gi) идет интенсивный синтез РНК, белков, рост клеток за счет новообразования ге структурных элементов, в том числе митохондрий и пропластид, содержащих цитоплазматическую ДНК. Как свидетельствуют многочисленные данные, в это время происходит и редупликация ДНК цитоплазмы. [13]

На мембранах эндоплазматической сети также видны маленькие сферические частицы — рибосомы. Они легко образуют более крупные агрегаты — полисомы. В группах этих маленьких бусинок под влиянием РНК и ферментов синтезируется белок — это фабрика белка. Число митохондрий в одной клетке измеряется сотнями, число рибосом — сотнями тысяч, а ферментов в клетке может быть и несколько миллионов. Химическая работа в клетках, как видно, полностью обеспечена и аппаратурой и катализаторами. [15]

Строение и функции митохондрий представляют собой довольно сложный вопрос. Наличие органеллы характерно почти для всех ядерных организмов – как для автотрофов (растений, способных к фотосинтезу), так и для гетеротрофов, которыми являются почти все животные, некоторые растения и грибы.

Главное предназначение митохондрий – окисление органических веществ и последующее использование освободившейся в результате этого процесса энергии. По этой причине органеллы имеют также и второе (неофициальное) название – энергетические станции клетки. Иногда их называют «пластидами катаболизма».

Что такое митохондрии

Термин имеет греческое происхождение. В переводе это слово означает «нить» (mitos), «зернышко» (chondrion). Митохондрии являются постоянными органоидами, которые имеют огромное значение для нормального функционирования клеток и делают возможным существование всего организма в целом.

«Станции» имеют специфическую внутреннюю структуру, которая изменяется в зависимости от функционального состояния митохондрии. Их форма может быть двух видов – овальная или продолговатая. Последняя нередко имеет ветвящийся вид. Число органоидов в одной клетке колеблется от 150 до 1500.

Особый случай – половые клетки. В сперматозоидах присутствует всего лишь одна спиральная органелла, в то время как женских гаметах содержится в сотни тысяч больше митохондрий. В клетке органоиды не зафиксированы в одном месте, а могут передвигаться по цитоплазме, совмещаться друг с другом. Их размер составляет 0,5 мкм, длина может достигать 60 мкм, в то время как минимальный показатель – 7 мкм.

Определить размер одной «энергетической станции» – непростая задача. Дело в том, что при рассмотрении в электронный микроскоп на срез попадает только часть органеллы. Случается так, что спиральная митохондрия имеет несколько сечений, которые можно принять за отдельные, самостоятельные структуры.

Только объемное изображение позволит выяснить точное клеточное строение и понять, идет речь о 2-5 отдельных органоидах или же об одной, имеющей сложную форму митохондрии.

Особенности строения

Оболочка митохондрии состоит из двух слоев: наружного и внутреннего. Последний включает в себя различные выросты и складки, которые имеют листовидную и трубчатую форму.

Каждая мембрана имеет особенный химический состав, определенное количество тех или иных ферментов и конкретное предназначение. Наружную оболочку от внутренней отделяет межмембранное пространство толщиной 10-20 нм.

Весьма наглядно выглядит строение органеллы на рисунке с подписями.

Схема строения митохондрии

Вкусный рецепт!  Что едят на сушке тела девушкам меню

Посмотрев на схему строения, можно сделать следующее описание. Вязкое пространство внутри митохондрии называется матриксом. Его состав создает благоприятную среду для протекания в ней необходимых химических процессов. В его составе присутствуют микроскопические гранулы, которые содействуют реакциям и биохимическим процессам (например, накапливают ионы гликогена и других веществ).

В матриксе находятся ДНК, коферменты, рибосомы, т-РНК, неорганические ионы. На поверхности внутреннего слоя оболочки располагаются АТФ-синтаза и цитохромы. Ферменты способствуют таким процессам, как цикл Кребса (ЦТК), окислительное фосфорилирование и т. д.

Таким образом, главная задача органоида выполняется как матриксом, так и внутренней стороной оболочки.

Функции митохондрий

Предназначение «энергетических станций» можно охарактеризовать двумя основными задачами:

  • выработка энергии: в них осуществляются окислительные процессы с последующим выделением молекул АТФ;
  • хранение генетической информации;
  • участие в синтезе гормонов, аминокислот и других структур.

Процесс окисления и выработки энергии проходят в несколько стадий:

  1. На первом этапе (подготовительном) сложные органические соединения разделяются на простые. Кратко это можно изобразить на схеме расщепления органических веществ.
  2. Вторая стадия, где отсутствует кислород, заключается в окислении углеводов без участия такового (анаэробное окисление, гликолиз). Главным субстратом на данном этапе служит глюкоза. В результате гликолиза происходит неполное ее окисление, что дает всего две молекулы АТФ.
  3. Следующий этап – кислородный, осуществляется в самих митохондриях: в процессе расщепления молочной кислоты и потребления кислорода выделяется углекислый газ, и синтезируется большое количество энергии.

Схематичный рисунок синтеза АТФ

Таблица «Функции и строение митохондрий»

От чего зависит число митохондрий в клетке

Превалирующее число органоидов скапливается рядом с теми участками клетки, где возникает необходимость в энергетических ресурсах. В частности, большое количество органелл собирается в зоне нахождения миофибрилл, которые являются частью мышечных клеток, обеспечивающих их сокращение.

В мужских половых клетках структуры локализуются вокруг оси жгутика – предполагается, что потребность в АТФ обусловлена постоянным движением хвоста гаметы. Точно так же выглядит расположение митохондрий у простейших, которые для передвижения используют специальные реснички – органеллы скапливаются под мембраной у их основания.

Что касается нервных клеток, то локализация митохондрий наблюдается вблизи синапсов, через которые передаются сигналы нервной системы. В клетках, синтезирующих белки, органеллы скапливаются в зонах эргастоплазмы – они поставляют энергию, которая обеспечивает данный процесс.

Кто открыл митохондрии

Автором данного события стал ученый из Германии Рихард Альтман. Произошло это в 1890-1894 годах, в это же время немецкий анатом и гистолог составил подробное описание органоида.

Свое название клеточная структура обрела в 1897-1898 годах благодаря К. Бренду. Связь процессов клеточного дыхания с митохондриями сумел доказать Отто Вагбург в 1920 году.

Заключение

Митохондрии являются важнейшей составляющей живой клетки, выступая в роли энергетической станции, которая производит молекулы АТФ, обеспечивая тем самым процессы клеточной жизнедеятельности.

Работа митохондрий основана на окислении органических соединений, в результате чего происходит генерация энергетического потенциала.

Содержание:

Еще в далеком XIX веке с интересом изучая посредством первых не совершенных еще тогда микроскопов, строение живой клетки, биологи заметили в ней некие продолговатые зигзагоподобные объекты, которые получили название «митохондрии». Сам термин «митохондрия» составлен из двух греческих слов: «митос» – нитка и «хондрос» – зернышко, крупинка.

Что такое митохондрии и их роль

Митохондрии представляют собой двумембранный органоид эукариотической клетки, основное задание которого – окисление органических соединений, синтез молекул АТФ, с последующим применением энергии, образованной после их распада. То есть по сути митохондрии это энергетическая база клеток, говоря образным языком, именно митохондрии являются своего рода станциями, которые вырабатывают необходимую для клеток энергию.

Вкусный рецепт!  Тесто для лазаньи в домашних условиях пошаговый

Количество митохондрий в клетках может меняться от нескольких штук, до тысяч единиц. И больше их естественно именно в тех клетках, где интенсивно идут процессы синтеза молекул АТФ.

Сами митохондрии также имеют разную форму и размеры, среди них встречаются округлые, вытянутые, спиральные и чашевидные представители. Чаще всего их форма округлая и вытянутая, с диаметром от одного микрометра и до 10 микрометров длинны.

Примерно так выглядит митохондрия.

Также митохондрии могут, как перемещаться по клетке (делают они это благодаря току цитоплазмы), так и неподвижно оставаться на месте. Перемещаются они всегда в те места, где наиболее требуется выработка энергии.

Происхождение митохондрии

Еще в начале прошлого ХХ века была сформирована так званая гипотеза симбиогенеза, согласно которой митохондрии произошли от аэробных бактерий, внедренных в другую прокариотическую клетку. Бактерии эти стали снабжать клетку молекулами АТФ взамен получая необходимые им питательные вещества. И в процессе эволюции они постепенно потеряли свою автономность, передав часть своей генетической информации в ядро клетки, превратившись в клеточную органеллу.

Строение митохондрии

Митохондрии состоят из:

  • двух мембран, одна из них внутренняя, другая внешняя,
  • межмембранного пространства,
  • матрикса – внутреннего содержимого митохондрии,
  • криста – это часть мембраны, которая выросла в матриксе,
  • белок синтезирующей системы: ДНК, рибосом, РНК,
  • других белков и их комплексов, среди которых большое число всевозможных ферментов,
  • других молекул

Так выглядит строение митохондрии.

Внешняя и внутренняя мембраны митохондрии имеют разные функции, и по этой причине различается их состав. Внешняя мембрана своим строением схожа с мембраной плазменной, которая окружает саму клетку и выполняет в основном защитную барьерную роль. Тем не менее, мелкие молекулы могут проникать через нее, а вот проникновение молекул покрупнее уже избирательно.

На внутренней мембране митохондрии, в том числе на ее выростах – кристах, располагаются ферменты, образуя мультиферментативные системы. По химическому составу тут преобладают белки. Количество крист зависит от интенсивности синтезирующих процессов, к примеру, в митохондриях клеток мышц их очень много.

У митохондрий, как впрочем, у и хлоропластов, имеется своя белоксинтезирующая система – ДНК, РНК и рибосомы. Генетический аппарат имеет вид кольцевой молекулы – нуклеотида, точь в точь как у бактерий. Часть необходимых белков митохондрии синтезируют сами, а часть получают извне, из цитоплазмы, поскольку эти белки кодируются ядерными генами.

Функции митохондрии

Как мы уже написали выше, основная функция митохондрий – снабжение клетки энергией, которая путем многочисленных ферментативных реакций извлекается из органических соединений. Некоторые подобные реакции идут с участием кислорода, а после других выделяется углекислый газ. И реакции эти происходят, как внутри самой митохондрии, то есть в ее матриксе, так и на кристах.

Если сказать иначе, то роль митохондрии в клетке заключается в активном участии в «клеточном дыхании», к которому относится множество химических реакций окисления органических веществ, переносов протонов водорода с последующим выделением энергии и т. д.

Ферменты митохондрий

Ферменты транслоказы внутренней мембраны митохондрий осуществляют транспортировку АДФ в АТФ. На головках, что состоят из ферментов АТФазы идет синтез АТФ. АТФаза обеспечивает сопряжение фосфорилирования АДФ с реакциями дыхательной цепи. В матриксе находится большая часть ферментов цикла Кребса и окисления жирных кислот

Митохондрии, видео

И в завершение интересное образовательное видео о митохондриях.

Понравился рецепт? Поделись с друзьями: Share on VK
VK
Share on Facebook
Facebook
Tweet about this on Twitter
Twitter
Share on LinkedIn
Linkedin