Функции митохондрий

Двумембранная органелла – митохондрия – характерна для клеток эукариот. От функций митохондрий зависит работа организма в целом.

Строение

Митохондрии состоят из трёх взаимосвязанных компонентов:

  • наружной мембраны;
  • внутренней мембраны;
  • матрикса.

Внешняя гладкая мембрана состоит из липидов, между которых находятся гидрофильные белки, образующие канальцы. Сквозь эти канальцы проходят молекулы при транспорте веществ.

Наружная и внутренняя мембраны находятся на расстоянии 10-20 нм. Межмембранное пространство заполнено ферментами. В отличие от ферментов лизосом, участвующих в расщеплении веществ, ферменты межмембранного пространства переносят остатки фосфорной кислоты к субстрату с затратой АТФ (процесс фосфорилирования).

Внутренняя мембрана упакована под внешней мембраной в виде многочисленных складок – крист.
Они образованы:

  • липидами, проницаемыми только для кислорода, углекислого газа, воды;
  • ферментными, транспортными белками, участвующими в окислительных процессах и транспорте веществ.

Здесь за счёт дыхательной цепи происходит вторая стадия клеточного дыхания и образование 36 молекул АТФ.

Между складками находится полужидкое вещество – матрикс.
В состав матрикса входят:

  • ферменты (сотни разных видов);
  • жирные кислоты;
  • белки (67 % белков митохондрий);
  • митохондриальная кольцевая ДНК;
  • митохондриальные рибосомы.

Наличие рибосом и ДНК свидетельствует о некоторой автономности органоида.

Строение митохондрий

Рис. 1. Строение митохондрий.

Ферментативные белки матрикса участвуют в окислении пирувата – пировиноградной кислоты в ходе клеточного дыхания.

Значение

Основная функция митохондрий в клетке – синтез АТФ, т.е. генерация энергии. В результате клеточного дыхания (окисления) образуется 38 молекул АТФ. Синтез АТФ происходит на основе окисления органических соединений (субстрата) и фосфорилирования АДФ. Субстратом для митохондрий являются жирные кислоты и пируват.

Образование пирувата в результате гликолиза

Рис. 2. Образование пирувата в результате гликолиза.

Общее описание процесса дыхания представлено в таблице.

Где происходит

Вещества

Процессы

Цитоплазма

Глюкоза

В результате гликолиза разлагается на две молекулы пировиноградной кислоты, которые поступают в матрикс

Матрикс

Пируват

Отщепляется ацетильная группа, которая присоединяется к коферменту А (КоА), образуя ацетил-кофермент-А (ацетил-КоА), и выделяется молекула углекислого газа. Ацетил-КоА также может формироваться из жирных кислот в отсутствии синтеза углеводов

Ацетил-КоА

Вступает в цикл Кребса или цикл лимонной кислоты (цикл трикарбоновых кислот). Начинается цикл с образования лимонной кислоты. Далее в результате семи реакций образуется две молекулы углекислого газа, НАДН и ФАДН2

Кристы

НАДН и ФАДН2

Окисляясь, НАДН разлагается на НАД+, два высокоэнергетических электрона (е) и два протона Н+. Электроны передаются в дыхательную цепь, содержащую три ферментных комплекса, на внутренней мембране. Прохождение электрона по комплексам сопровождается выделением энергии. Одновременно протоны высвобождаются в межмембранное пространство. Свободные протоны стремятся вернуться в матрикс, что создаёт электрический потенциал. При нарастании напряжения Н+ устремляются внутрь через АТФ-синтазу – специальный белок. Энергия протонов используется для фосфорилирования АДФ и синтеза АТФ. Соединяясь с кислородом, Н+ образует воду

Процесс клеточного дыхания

Рис. 3. Процесс клеточного дыхания.

Митохондрии – органеллы, от которых зависит работа целого организма. Признаками нарушения функций митохондрий являются снижение скорости потребления кислорода, увеличение проницаемости внутренней мембраны, набухание митохондрии. Эти изменения происходят вследствие токсического отравления, инфекционного заболевания, гипоксии.

Что мы узнали?

Из урока биологии узнали об особенностях строения митохондрий, кратко рассмотрели функции и процесс клеточного дыхания. Благодаря работе митохондрий пировиноградная кислота, образованная в процессе гликолиза, и жирные кислоты окисляются до углекислого газа и воды. В результате клеточного дыхания высвобождается энергия, которая тратится на жизнедеятельность организма.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.5. Всего получено оценок: 92.

Предметы