Их основная функция связана с окислением органических соединений и использованием освобождающейся при распаде этих соединений энергии на синтез аденозинтрифосфата (АТФ). Поэтому митохондрии поглощают из цитоплазмы органические вещества и кислород, а выделяют в цитоплазму - углекислый газ (конечный продукт распада углеродного "скелета" органических соединений) и АТФ. В связи с их функцией митохондрии называют "энергетическими станциями" клетки. Они есть у всех эукариотических клеток как автотрофных (у фотосинтезирующих растений), так и гетеротрофных (у животных и грибов) и отсутствуют у прокариотических клеток (бактерий).

Количество митохондрий в клетках значительно варьирует в зависимости от потребностей в энергии данного типа клеток. В клетках некоторых водорослей и простейших содержится лишь 1 митохондрия, в сперматозоидах различных видов животных - от 20 до 72, а в клетках тела млекопитающих - от 100 до нескольких тыс. митохондрий.

Больше всего митохондрий содержится в клетках тканей, постоянно использующих много энергии для выполнения своих функций - в мышцах, в печени и в почках. Митохондрии когут занимать от 2 до 48% от общего объема клетки, но в среднем эта величина составляет 18% (см. также таблицу 7). Митохондрии локализованы в клетке, как правило, либо в тех участках, где расходуется энергия, либо около скоплений субстрата (например, липидных капель), если таковые имеются.

Митохондрии бесцветны, поэтому для изучения их структуры эти органеллы обачно окрашивают различными способами после фиксации осмием. На обычных ультрамикроскопических срезах митохондрии бывают нитевидными, палочковидными, округлыми и гантелеобразными даже в пределах одной клетки с характерными размерами от 1 до 10 мкм. Однако исследования, в которых были получены объемные реконструкции митохондрий по сериям срезов, показали, что число митохондрий в клетках, по-видимому, значительно меньше, чем предполагалось ранее. Часто в клетках присутствуют крупне сильно разветвленные митохондрии, каждая из которых на срезе выглядит как группа отдельных мелких митохондрий. Кроме того, фазово-контрастная микроскопия и цейт- раферная микрокиносъемка живых клеток показывают, что митохондрии являются очень динамичными структурами: они могут расти в длину, сжиматься, ветвиться или делиться за времена порядка нескольких минут. Общий план строения митохондрий один и тот же у всех эукариот (рис. 36).

Митохондрии имеют внешнюю и внутреннюю мембраны. Внешняя мембрана, отделяющая митохондрию от цитоплазмы, имеет ровные контуры, тогда как внутренняя образует многочисленные впячивания внутрь митохондрий. Такие впячивания называются кристы, они обычно имеют вид плоских гребней, расположенных перпендикулярно к длинной оси митохондрии, но иногда они могут ветвиться или образовывать пальцевидные отростки, изгибаться и не иметь выраженной ориентации. Роль крист заключается в увеличении площади поверхности внутренней мембраны митохондрий, поскольку именно она, как будет показано дальше, выполняет основную роль в функционировании митохондрий. Расстояние между внутренней и внешней мембранами и расстояние между мембранами в кристе составляют 10 - 20 нм. Внутреннее содержимое митохондрии называется матрикс. В матриксе митохондрий содержатся также митохондриальная ДНК, рибосомы и различные включения (в основном отложения солей магния и кальция). Митохондрии представляют собой обновляющиеся структуры с довольно кратким жизненным циклом (в клетках печени, например, митохондрии живут около 20 дней).

Гибнущие митохондрии сменяются новыми. Этот процесс может иногда идти очень интенсивно, например, при адаптивных перестройках. Новые митохондрии образуются только в результате роста и деления ранее существовавших митохондрий. Деление их может происходить перетяжкой и отпочковыванием. Делению (репродукции) митохондрий предшествует репродукция собственной генетической системы - митохондриальной ДНК. Репликация ДНК митохондрий при делении клеток происходит независимо от ядерной, обычно тогда, когда ядерная ДНК уже реплицировалась. Кроме своей основной энергетической функции, митохондрии участвуют в специфических синтезах, например в синтезе стероидных гормонов в надпочечниках.

Отработавшие митохондрии могут накапливать продукты экскреции. Наконец, в некоторых случаях митохондрии печени и почек способны аккумулировать вредные вещества и яды, попадающие в клетку, изолируя их от цитоплазмы и частично блокируя вредное действие этих веществ. Таким образом, митохондрии способны брать на себя функции других органоидов клетки, когда это требуется для полноценного обеспечения того или юного процесса в норме или в экстремальных условиях.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+