Митохондрии

Мембранные органеллы клетки, отвечающие за накопление энергии и клеточное дыхание, называются митохондриями. Они присутствуют в эукариотических клетках автотрофов и гетеротрофов. Впервые обнаружены в 1850 году в мышечных клетках.

Строение

Митохондрии – округлые или вытянутые органоиды, размеры которых колеблются от 0,2 до 2 мкм. Органеллы состоят из двух мембран. Внешняя мембрана гладкая, внутренняя образует складки – кристы, отвечающие за клеточное дыхание. Между мембранами находится пространство в 6-10 нм.

Складки внутренней мембраны заполнены жидкостью – матриксом, который содержит рибосомы, белки, ферменты, ДНК, РНК.

Внутреннее строение митохондрии

Рис. 1. Внутреннее строение митохондрии.

Существует гипотеза, что митохондрии имеют бактериальное происхождение. Прокариоты захватывали посредством фагоцитоза бактерии, которые могли генерировать энергию. Постепенно бактерии внедрились в структуру клетки и стали её органеллой.

Свою генетическую систему митохондрии сохранили даже в составе клетки. Процесс биосинтеза белка в клетках происходит в рибосомах, расположенных на ЭПР. Однако митохондрии имеют собственную ДНК и рибосомы и способны самостоятельно производить белок.

Дыхание

Процесс окисления, т.е. клеточного дыхания, происходит в матриксе и на внутренних мембранах митохондрии. При метаболизме сложные вещества расщепляются до мономеров. Крахмал распадается до глюкозы, которая в бескислородной среде цитоплазмы расщепляется до пировиноградной кислоты (ПВК). При этом образуется две молекулы АТФ. В присутствии кислорода ПВК окисляется до углекислого газа и воды, т.е. осуществляется процесс дыхания в митохондриях.

Окисление происходит в два этапа:

  • в матриксе – образуется углекислый газ, водород и 2 молекулы АТФ (цикл Кребса);
  • на кристах – окисление водорода, образование воды и 36 молекул АТФ.

Дыхание на кристах (транспорт электронов) осуществляется с помощью дыхательной цепи, являющейся частью окислительного фосфорилирования (образования АТФ) и состоящей из двух компонентов:

  • белковых комплексов (I, III и IV), встроенных в мембрану;
  • белковых молекул-переносчиков (цитохром и убихинон).

Всего образуется 38 молекул АТФ, которые используются в процессах анаболизма. Вот почему митохондрии называют энергетическими станциями клеток.

Схема дыхания в митохондриях

Рис. 2. Схема дыхания в митохондриях.

Число митохондрий зависит от типа клетки и выполняемых функций. Чем выше потребность в энергии, тем больше митохондрий находится в клетке (до 2500).

Пластиды

Дополнительными органеллами растительной клетки, схожими по строению и функциям с митохондриями, являются пластиды. Они состоят из двух или четырёх мембран и бывают трёх видов:

  • лейкопласты;
  • хромопласты;
  • хлоропласты.

Лейкопласты – бесцветные органеллы, которые зачастую находятся в корнях растений (не на свету). Они накапливают питательные вещества, например, в виде крахмала. На свету в лейкопластах образуется хлорофилл – зелёный пигмент.

Хромопласты содержат пигменты разных цветов (красный, жёлтый, фиолетовый). Они находятся в лепестках цветов и придают окраску венчику для привлечения насекомых.

Хлоропласты содержат пигменты (хлорофилл, каротиноид, ксантофилл), с помощью которых осуществляется процесс фотосинтеза. Внутри содержится студенистое вещество – строма, отвечающее за тёмную фазу фотосинтеза. В строме находятся ДНК, масла, рибосомы, а также мембранные структуры – тилакоиды, которые образуют граны, похожие на стопки монет. Тилакоиды отвечают за световую фазу фотосинтеза. Хлоропласты могут превращаться в лейкопласты или хромопласты.

Внутреннее строение хлоропласта

Рис. 3. Внутреннее строение хлоропласта.

Растительные клетки содержат и пластиды, и митохондрии.

Что мы узнали?

Из урока 9 класса узнали о строении и функциях митохондрии. Это относительно автономные органеллы с собственной ДНК, которые осуществляют клеточное дыхание (окисление) и накапливают энергию (образуют АТФ). Помимо митохондрий в растительных клетках находятся пластиды, которые бывают трёх видов. Лейкопласты накапливают энергию в виде полисахаридов, хлоропласты осуществляют фотосинтез, хромопласты придают яркую окраску.

Тест по теме

Предметы