Jaká je stavba a funkce mitochondrií. II. Mitochondrie (struktura a funkce). Co jsme se naučili

V životě každé buňky hrají důležitou roli speciální struktury – mitochondrie. Struktura mitochondrií umožňuje organele fungovat v semi-autonomním režimu.

obecné charakteristiky

Mitochondrie byly objeveny v roce 1850. Strukturu a funkční účel mitochondrií však bylo možné pochopit až v roce 1948.

Vzhledem k jejich poměrně velké velikosti jsou organely jasně viditelné ve světelném mikroskopu. Maximální délka je 10 mikronů, průměr nepřesahuje 1 mikron.

Mitochondrie jsou přítomny ve všech eukaryotických buňkách. Jedná se o dvoumembránové organely, obvykle fazolového tvaru. Mitochondrie se také nacházejí v kulovitých, vláknitých a spirálových tvarech.

Počet mitochondrií se může výrazně lišit. Například v jaterních buňkách je jich asi tisíc, v oocytech 300 tisíc. Rostlinné buňky obsahují méně mitochondrií než živočišné buňky.

TOP 4 článkykteří spolu s tím čtou

Rýže. 1. Umístění mitochondrií v buňce.

Mitochondrie jsou plastické. Mění tvar a přesouvají se do aktivních center buňky. Typicky je více mitochondrií v těch buňkách a částech cytoplazmy, kde je potřeba ATP vyšší.

Struktura

Každá mitochondrie je oddělena od cytoplazmy dvěma membránami. Vnější membrána je hladká. Struktura vnitřní membrány je složitější. Tvoří četné záhyby - cristae, které zvětšují funkční povrch. Mezi oběma membránami je prostor 10-20 nm vyplněný enzymy. Uvnitř organely je matrice - gelovitá látka.

Rýže. 2. Vnitřní stavba mitochondrií.

Tabulka „Struktura a funkce mitochondrií“ podrobně popisuje složky organely.

Sloučenina	Popis	Funkce
Vnější membrána	Skládá se z lipidů. Obsahuje velké množství porinového proteinu, který tvoří hydrofilní tubuly. Celá vnější membrána je prostoupena póry, kterými se molekuly látek dostávají do mitochondrií. Obsahuje také enzymy podílející se na syntéze lipidů	Chrání organely, podporuje transport látek
	Jsou umístěny kolmo na mitochondriální osu. Mohou vypadat jako talíře nebo trubky. Počet krist se liší v závislosti na typu buňky. V buňkách srdce je jich třikrát více než v buňkách jater. Obsahuje fosfolipidy a proteiny tří typů: Katalyzující - účastní se oxidačních procesů; Enzymatické - podílejí se na tvorbě ATP; Transport - transport molekul z matrice ven a zpět	Provádí druhou fázi dýchání pomocí dýchacího řetězce. Dochází k oxidaci vodíku a vzniká 36 molekul ATP a vody
	Skládá se ze směsi enzymů, mastných kyselin, proteinů, RNA, mitochondriálních ribozomů. Zde se nachází vlastní DNA mitochondrií.	Provádí první fázi dýchání - Krebsův cyklus, v důsledku čehož se tvoří 2 molekuly ATP

Hlavní funkcí mitochondrií je tvorba buněčné energie ve formě molekul ATP v důsledku reakce oxidativní fosforylace – buněčné dýchání.

Rostlinné buňky obsahují kromě mitochondrií další semiautonomní organely – plastidy.
V závislosti na funkčním účelu se rozlišují tři typy plastidů:

• chromoplasty - akumulují a ukládají pigmenty (karoteny) různých odstínů, které dodávají barvu rostlinným květům;
• leukoplasty - uchovávat živiny, například škrob, ve formě zrn a granulí;
• chloroplasty - nejdůležitější organely, které obsahují zelené barvivo (chlorofyl), které dává rostlinám barvu a provádějí fotosyntézu.

Rýže. 3. Plastidy.

co jsme se naučili?

Zkoumali jsme strukturální rysy mitochondrií – dvoumembránových organel, které provádějí buněčné dýchání. Vnější membrána se skládá z proteinů a lipidů a transportuje látky. Vnitřní membrána tvoří záhyby - cristae, na kterých dochází k oxidaci vodíku. Krysty jsou obklopeny matricí – gelovitou látkou, ve které probíhají některé reakce buněčného dýchání. Matrice obsahuje mitochondriální DNA a RNA.

Test na dané téma

Vyhodnocení zprávy

Průměrné hodnocení: 4.4. Celkem obdržených hodnocení: 108.

O KOMPLEXU V JEDNODUCHÉM JAZYCE.

Toto téma je komplexní a komplexní, bezprostředně ovlivňuje obrovské množství biochemických procesů probíhajících v našem těle. Ale přesto se pokusme zjistit, co jsou mitochondrie a jak fungují.

A tak jsou mitochondrie jednou z nejdůležitějších součástí živé buňky. Zjednodušeně lze říci, že se jedná o energetickou stanici buňky. Jejich aktivita je založena na oxidaci organických sloučenin a generování elektrického potenciálu (energie uvolněné při rozpadu molekuly ATP) k ovlivnění svalové kontrakce.

Všichni víme, že práce našeho těla probíhá v přísném souladu s prvním zákonem termodynamiky. Energie se v našem těle nevytváří, ale pouze přeměňuje. Tělo si pouze volí formu přeměny energie, aniž by ji produkovalo, z chemické na mechanickou a tepelnou. Hlavním zdrojem veškeré energie na planetě Zemi je Slunce. Energie, která k nám přichází ve formě světla, je absorbována chlorofylem rostlin, kde excituje elektron atomu vodíku a dává tak energii živé hmotě.

Za svůj život vděčíme energii malého elektronu.

Práce mitochondrie spočívá v postupném přenosu energie vodíkových elektronů mezi atomy kovů přítomnými ve skupinách proteinových komplexů dýchacího řetězce (elektronový transportní řetězec proteinů), kde každý následující komplex má vyšší afinitu k elektronu, přitahuje jej než předchozí, dokud se elektron nespojí s molekulárním kyslíkem, který má nejvyšší elektronovou afinitu.

Při každém přenosu elektronu po obvodu se uvolní energie, která se akumuluje ve formě elektrochemického gradientu a následně se realizuje ve formě svalové kontrakce a tvorby tepla.

Série oxidačních procesů v mitochondriích, které umožňují přenos energetického potenciálu elektronu, se nazývá „intracelulární dýchání“ nebo často „respirační řetězec“, protože elektron prochází řetězcem z atomu na atom, dokud nedosáhne svého konečného konce. místo určení, atom kyslíku.

Mitochondrie potřebují kyslík k přenosu energie procesem oxidace.

Mitochondrie spotřebují až 80 % kyslíku, který vdechujeme.

Mitochondrie je trvalá buněčná struktura umístěná v její cytoplazmě. Velikost mitochondrií je obvykle mezi 0,5 a 1 µm v průměru. Má zrnitou strukturu ve tvaru a může zabírat až 20 % objemu buňky. Tato trvalá organická struktura buňky se nazývá organela. Mezi organely patří také myofibrily – kontraktilní jednotky svalové buňky; a buněčné jádro je také organela. Obecně každá trvalá buněčná struktura je organela.

Mitochondrie byly objeveny a poprvé popsány německým anatomem a histologem Richardem Altmannem v roce 1894 a název této organely dal další německý histolog K. Bend v roce 1897. Ale až v roce 1920 opět německý biochemik Otto Wagburg dokázal, že procesy buněčného dýchání jsou spojeny s mitochondriemi.

Existuje teorie, podle níž se mitochondrie objevily jako výsledek záchytu primitivními buňkami, buňkami, které samy nemohly využívat kyslík k výrobě energie, bakterií protogenotu, které to dokázaly. Právě proto, že mitochondrie byla dříve samostatným živým organismem, má stále svou vlastní DNA.

Mitochondrie dříve představovaly samostatný živý organismus.

Během evoluce přenesli progenoti mnoho svých genů do vytvořeného jádra díky zvýšené energetické účinnosti a přestali být nezávislými organismy. Mitochondrie jsou přítomny ve všech buňkách. Dokonce i spermie má mitochondrie.

Díky nim se dává do pohybu ocas spermie, který vykonává svůj pohyb. Ale zvláště mnoho mitochondrií je v těch místech, kde je potřeba energie pro jakékoli životní procesy. A to jsou samozřejmě především svalové buňky.

Ve svalových buňkách lze mitochondrie spojovat do skupin obřích rozvětvených mitochondrií vzájemně propojených intermitochondriálními kontakty, ve kterých vytvářejí koordinovaný pracovní kooperativní systém. Prostor v takové zóně má zvýšenou elektronovou hustotu. Nové mitochondrie vznikají prostým dělením předchozích organel. Nejjednodušší mechanismus zásobování energií dostupný všem buňkám se nejčastěji nazývá obecný koncept glykolýzy.

Jedná se o proces sekvenčního rozkladu glukózy na kyselinu pyrohroznovou. Pokud k tomuto procesu dochází bez účasti molekulárního kyslíku nebo s jeho nedostatečnou přítomností, pak se nazývá anaerobní glykolýza. V tomto případě se glukóza nerozkládá na konečné produkty, ale na kyselinu mléčnou a pyrohroznovou, která pak během fermentace prochází dalšími přeměnami. Proto je uvolněné energie méně, ale rychlost produkce energie je rychlejší. Výsledkem anaerobní glykolýzy je, že z jedné molekuly glukózy buňka obdrží 2 molekuly ATP a 2 molekuly kyseliny mléčné. Tento „základní“ energetický proces může probíhat uvnitř jakékoli buňky bez účasti mitochondrií.

V přítomnosti molekulárního kyslíku dochází v mitochondriích jako součást „respiračního řetězce“ k aerobní glykolýze. Kyselina pyrohroznová se za aerobních podmínek účastní cyklu trikarboxylových kyselin nebo Krebsova cyklu. V důsledku tohoto vícestupňového procesu se z jedné molekuly glukózy vytvoří 36 molekul ATP. Srovnání energetické bilance buňky s vyvinutými mitochondriemi a buňkami, kde vyvinuty nejsou, ukazuje (při dostatečném množství kyslíku) téměř 20násobný rozdíl v úplnosti využití energie glukózy uvnitř buňky!

U lidí lze vlákna kosterního svalstva rozdělit na tři typy na základě mechanických a metabolických vlastností: - pomalá oxidační; - rychlý glykolytický; - rychlý oxidačně-glykolytický.

Rychlá svalová vlákna jsou navržena tak, aby vykonávala rychlou a tvrdou práci. K jejich redukci využívají především rychlé zdroje energie, a to criatinfosfát a anaerobní glykolýzu. Obsah mitochondrií v těchto typech vláken je výrazně menší než v pomalých svalových vláknech.

Pomalá svalová vlákna provádějí pomalé kontrakce, ale jsou schopna pracovat po dlouhou dobu. Jako energii využívají aerobní glykolýzu a syntézu energie z tuků. To poskytuje mnohem více energie než anaerobní glykolýza, ale na oplátku vyžaduje více času, protože řetězec degradace glukózy je složitější a vyžaduje přítomnost kyslíku, jehož transport do místa přeměny energie také nějakou dobu trvá. Pomalá svalová vlákna se nazývají červená kvůli myoglobinu, proteinu odpovědnému za dodávání kyslíku do vlákna. Pomalá svalová vlákna obsahují značné množství mitochondrií.

Nabízí se otázka: jak a pomocí jakých cviků lze ve svalových buňkách vyvinout rozvětvenou síť mitochondrií? V materiálu na odkazu jsou různé teorie a tréninkové metody a o nich.

Charakteristika, úloha a struktura mitochondrií

Funkce mitochondrií jako organel aerobních eukaryotických buněk - syntéza molekul ATP(adenosintrifosfát) z ADP. Protože ATP je univerzálním zdrojem energie pro všechny procesy v buňce, které zahrnují spotřebu energie, říkají, že mitochondrie fungují funkce dodávky energie nebo její výroba.

Meziprodukty oxidace organických látek, kyslíku, ADP a kyseliny fosforečné, vstupují do mitochondrií z cytoplazmy. Oxid uhličitý, voda a molekuly ATP se uvolňují zpět.

Molekuly ATP se tvoří nejen v mitochondriích. Malé množství z nich je syntetizováno v cytoplazmě během procesu glykolýzy, který je pozorován ve všech živých buňkách. V důsledku glykolýzy se molekula glukózy rozloží na dvě molekuly pyruvátu. U aerobních prokaryot se dále oxiduje za přítomnosti kyslíku při invaginacích cytoplazmatické membrány. U eukaryot vstupuje pyruvát do mitochondrií.

Zde pyruvát daruje svou acetylovou skupinu obsahující dva atomy uhlíku koenzymu A. V tomto případě se uvolní první molekula CO2. Koenzym A se přeměňuje na acetyl-koenzym-A (acetyl-CoA).

Acetyl-CoA se získává nejen z pyruvátu, ale také z mastných kyselin a aminokyselin. Nezáleží tedy na tom, jaký druh počáteční organické hmoty bude „spálen“ v mitochondriích za účelem výroby energie. Jejich fungování je v každém případě univerzální.

V mitochondriální matrici vstupuje acetyl-CoA Krebsův cyklus, nebo cyklus trikarboxylové kyseliny, kde je acetylová skupina oxidována a rozkládána na další dvě molekuly CO2. Jeho vodíkové atomy se spojují s koenzymy NAD+ a FAD+ a tvoří jejich redukované formy - NAD H + H+ a FAD H + H+. Právě jejich následná oxidace povede k syntéze ATP.

Kyslík se sice v Krebsově cyklu nevyužívá, ale v jeho nepřítomnosti přestávají mitochondrie plnit svou funkci již v této fázi, protože se hromadí reakční produkty.

V kristách mitochondrií se oddělují elektrony a protony vodíku. Elektrony z NAD a FAD jsou přenášeny přes membránu prostřednictvím řetězce enzymů a koenzymů tzv dýchacího řetězce. Na začátku své cesty jsou protony přeneseny do mezimembránového prostoru, na vnější stranu krist.

Elektrony se nakonec přenesou na molekulu kyslíku, která se stane záporně nabitým iontem. Mezi vnější a vnitřní stranou krist se vytváří elektrický potenciál, protože jedna je nabitá kladně a druhá záporně. Když je dosaženo kritické hodnoty, H+ spěchá přes kanály ATP syntetázy a dalších enzymů na vnitřní stranu, kde se spojují s O2- za vzniku vody.

ATP syntetáza je enzym, který syntetizuje ATP. V mitochondriích je zabudován do membrány cristae a využívá energii pohybujících se protonů k fosforylaci ADP.

Krebsův cyklus a dýchací řetězec jsou složité vícestupňové procesy zajišťované řadou enzymů a koenzymů. Každá vyžaduje samostatné posouzení. Obecně řečeno, funkce mitochondrií jsou redukovány na syntézu acetyl-CoA, použití atomů vodíku acetylové skupiny k obnovení NAD a FAD, samostatný přenos elektronů a protonů vodíku na kyslík a použití energie elektrochemického gradientu protonů pro syntézu ATP.

Související články:Struktura mitochondrií, Etapy energetického metabolismu

Mitochondrie- Tento dvoumembránová organela eukaryotická buňka, jejíž hlavní funkcí je Syntéza ATP– zdroj energie pro život buňky.

Počet mitochondrií v buňkách není konstantní, v průměru od několika jednotek do několika tisíc. Tam, kde jsou procesy syntézy intenzivní, je jich více. Velikost mitochondrií a jejich tvar se také liší (kulaté, protáhlé, spirálovité, miskovité atd.). Častěji mají kulatý, podlouhlý tvar, průměr až 1 mikrometr a délka až 10 mikronů. Mohou se pohybovat v buňce s proudem cytoplazmy nebo zůstat v jedné poloze. Stěhují se do míst, kde je produkce energie nejvíce potřeba.

Podle hypotézy symbiogeneze mitochondrie vznikly z aerobních bakterií, které napadly jinou prokaryotickou buňku. Tyto bakterie začaly buňce dodávat další molekuly ATP a přijímat z ní živiny. Během procesu evoluce ztratily svou autonomii, přenesly některé své geny do jádra a staly se tak buněčnou organelou.

V buňkách vznikají nové mitochondrie především dělením dříve existujících, tedy nejsou nově syntetizovány, což připomíná proces rozmnožování a hovoří ve prospěch symbiogeneze.

Struktura a funkce mitochondrií

Mitochondrie se skládá z

dvě membrány - vnější a vnitřní,

mezimembránový prostor,

vnitřní obsah - matice,

Kriste, které jsou výrůstky do matrice vnitřní membrány,

vlastní systém pro syntézu bílkovin: DNA, ribozomy, RNA,

proteiny a jejich komplexy, včetně velkého množství enzymů a koenzymů,

další molekuly a granule různých látek nacházejících se v matrici.

Vnější a vnitřní membrána plní různé funkce, takže se liší i jejich chemické složení. Vzdálenost mezi membránami je až 10 nm. Vnější membrána mitochondrií má podobnou strukturu jako plazmalema obklopující buňku a primárně plní bariérovou funkci, oddělující obsah organely od cytoplazmy. Malé molekuly jím pronikají, transport velkých je selektivní. V některých místech je vnější membrána spojena s ER, jejíž kanály ústí do mitochondrií.

Enzymy se nacházejí na vnitřní membráně, především v jejích výběžcích – cristae, tvořících multienzymatické systémy. V chemickém složení zde proto převažují spíše proteiny než lipidy. Počet krist se liší v závislosti na intenzitě procesů. Ve svalových mitochondriích je jich tedy hodně.

V některých místech jsou vnější a vnitřní membrány navzájem spojeny.

Mitochondrie, stejně jako chloroplasty, mají svůj vlastní systém syntetizující bílkoviny – DNA, RNA a ribozomy. Genetický aparát je kruhová molekula – nukleoid, jako u bakterií. Ribozomy rostlinných mitochondrií jsou podobné bakteriálním u zvířat, mitochondriální ribozomy jsou menší nejen cytoplazmatické, ale i bakteriální. Některé z potřebných proteinů jsou syntetizovány samotnými mitochondriemi, zatímco druhá část je získávána z cytoplazmy, protože tyto proteiny jsou kódovány jadernými geny.

Hlavní funkcí mitochondrií je zásobovat buňku energií, která je extrahována z organických sloučenin prostřednictvím četných enzymatických reakcí a uložena v ATP. Některé reakce zahrnují kyslík, zatímco jiné uvolňují oxid uhličitý. Reakce probíhají jak v matrici (Krebsův cyklus), tak na kristách (oxidační fosforylace).

Je třeba mít na paměti, že v buňkách se ATP syntetizuje nejen v mitochondriích, ale také v cytoplazmě během glykolýzy. Účinnost těchto reakcí je však nízká. Zvláštností funkce mitochondrií je, že v nich probíhají nejen bezkyslíkaté oxidační reakce, ale také kyslíkové stadium energetického metabolismu.

Jinými slovy, funkcí mitochondrií je aktivně se podílet na buněčném dýchání, které zahrnuje mnoho reakcí oxidace organických látek, přenos vodíkových protonů a elektronů, uvolňování energie, která se akumuluje v ATP.

Mitochondriální enzymy

Enzymy translokace Vnitřní membrána mitochondrií provádí aktivní transport ADP a ATP.

Ve struktuře cristae se rozlišují elementární částice, skládající se z hlavy, stonku a základny. Na hlavách sestávajících z enzymu ATPázy dochází k syntéze ATP. ATPáza zajišťuje spojení fosforylace ADP s reakcemi dýchacího řetězce.

Složky dýchacího řetězce jsou umístěny na bázi elementárních částic v tloušťce membrány.

Matice obsahuje většinu Enzymy Krebsova cyklu a oxidaci mastných kyselin.

V důsledku činnosti elektrického transportního dýchacího řetězce se do něj dostávají vodíkové ionty z matrice a uvolňují se na vnější straně vnitřní membrány. To je prováděno určitými membránovými enzymy.

Mitochondrie

Rozdíl v koncentraci vodíkových iontů na různých stranách membrány má za následek gradient pH.

Energie k udržení gradientu je dodávána přenosem elektronů podél dýchacího řetězce. Jinak by vodíkové ionty difundovaly zpět.

Energie z pH gradientu se používá k syntéze ATP z ADP:

ADP + P = ATP + H2O (reakce je vratná)

Vzniklá voda se odstraňuje enzymaticky. To spolu s dalšími faktory usnadňuje reakci zleva doprava.

Mitochondrie

Plastidy a mitochondrie rostlinné buňky: struktura, funkce, strukturní znaky ve spojení s biologickými funkcemi.

Mitochondrie rostlinné buňky. Jejich struktura a funkce

Formulář− kulatá těla nebo těla ve tvaru činky.

Rozměry− délka 1-5 mikronů, průměr 0,4-0,5 mikronů.

Počet na klec− od desítek do 5000.

Struktura. Skládají se převážně z bílkovin (60-65 %) a lipidů (30 %). Jedná se o dvoumembránové organely. Tloušťka vnější a vnitřní membrány je každá 5-6 nm. Permitochondriální prostor (prostor mezi membránami) je vyplněn tekutinou, jako je sérum. Vnitřní membrána tvoří záhyby různých tvarů − cristas. Na vnitřním povrchu vnitřní membrány jsou houbovité částice - oxisomy obsahující oxidační enzymy. Vnitřní obsah mitochondrií − matice. Matrice obsahuje ribozomy a mitochondriální DNA (0,5 %), která má kruhovou strukturu a je zodpovědná za syntézu mitochondriálních proteinů. Mitochondrie mají všechny typy RNA (1 %), dělí se nezávisle na dělení jádra a v buňce se tvoří z již existujících mitochondrií štěpením nebo pučením. Poločas mitochondrií je 5-10 dní.

Funkce. Mitochondrie jsou centry energetické aktivity buněk. V mitochondriích fungují systémy aerobního dýchání a oxidativní fosforelace. Složky elektronového transportního řetězce a komplexy ATP syntetázy, které provádějí transport elektronů a protonů a syntézu ATP, jsou lokalizovány ve vnitřní membráně mitochondrií. Matrice obsahuje systémy pro oxidaci di- a trikarboxylových kyselin, řadu systémů pro syntézu lipidů, aminokyselin atd.

Mitochondrie jsou schopny se přesouvat do míst se zvýšenou spotřebou energie. Mohou se navzájem sdružovat blízkostí nebo pomocí šňůr. Při anaerobním dýchání mitochondrie mizí.

Mitochondrie mají kulatý a podlouhlý tvar o průměru 0,4–0,5 μm a délce 1–5 μm (obr. 1.3).

Počet mitochondrií se pohybuje od několika do 1 500–2 000 na rostlinnou buňku.

Mitochondrie jsou ohraničeny dvěma membránami: vnější a vnitřní, tloušťka každé z nich je 5–6 nm. Vnější membrána se zdá být napnutá a vnitřní tvoří záhyby zvané hřebeny (cristae) různých tvarů. Prostor mezi membránami, který zahrnuje i vnitřní prostor krist, se nazývá intermembránový (perimitochondriální) prostor. Slouží jako médium pro vnitřní membránu a matrici mitochondrií.

Mitochondrie obecně obsahují 65–70 % bílkovin, 25–30 % lipidů a malá množství nukleových kyselin. Fosfolipidy (fosfatidylcholin a fosfatidylethanolamin) tvoří 70 % celkového obsahu lipidů. Složení mastných kyselin se vyznačuje vysokým obsahem nasycených mastných kyselin, které zajišťují „tuhost“ membrány.

Systémy aerobního dýchání a oxidativní fosforylace jsou lokalizovány v mitochondriích. V důsledku dýchání se organické molekuly rozkládají a energie se uvolňuje a přenáší na molekulu ATP.

Mitochondrie obsahují proteiny, RNA, řetězce DNA, ribozomy podobné bakteriálním a různé rozpuštěné látky. DNA existuje ve formě kruhových molekul umístěných v jednom nebo více nukleotidech.

plastidy, spolu s vakuolami a buněčnou membránou jsou charakteristickými složkami rostlinných buněk. Každý plastid je obklopen vlastním obalem, který se skládá ze dvou elementárních membrán. Uvnitř plastidů se rozlišuje membránový systém a víceméně homogenní látka, stroma. Vnitřní struktura chloroplastu je poměrně složitá. Stroma je prostoupena vyvinutým systémem membrán ve formě plochých váčků zvaných thylakoidy jsou shromažďovány ve stozích - granach, připomínajících sloupce mincí.

Chloroplasty, ve kterých probíhá fotosyntéza, obsahují chlorofyly a karotenoidy. Velikost - 4-5 mikronů. Jedna mezofylová buňka listu může obsahovat 40–50 chloroplastů a asi 500 000 na mm2 listu V cytoplazmě jsou chloroplasty obvykle umístěny rovnoběžně s buněčnou stěnou.

Chlorofyly a karotenoidy jsou uloženy v thylakoidních membránách. Chloroplasty zelených rostlin a řas často obsahují škrobová zrna a malé lipidové (tukové) kapičky. Škrobová zrna jsou dočasná skladovací zařízení pro produkty fotosyntézy. Mohou zmizet z chloroplastů uchovávaných ve tmě pouze 24 hodin a znovu se objevit do 3–4 hodin po přenesení rostlin na světlo.

V izolovaných chloroplastech dochází k syntéze RNA, která je obvykle řízena pouze chromozomální DNA. Tvorba chloroplastů a syntéza pigmentů v nich obsažených jsou z velké části řízeny chromozomální DNA, která s DNA chloroplastů interaguje nedostatečně pochopeným způsobem. Při absenci vlastní DNA však chloroplasty nevznikají.

23. Ultrastruktura mitochondrií, funkce

Podílejí se na syntéze aminokyselin a mastných kyselin a slouží jako zásobárna pro dočasné zásoby škrobu.

Chromoplasty(z řeckého chroma - barva) - pigmentované plastidy. Chromoplasty, různého tvaru, neobsahují chlorofyl, ale syntetizují a akumulují karotenoidy, které dávají žluté, oranžové a jiné barvy. Kořeny mrkve a plody rajčat jsou zbarveny pigmenty, které se nacházejí v chromoplastech.

Leukoplasty jsou místem akumulace rezervní látky – škrobu. V buňkách hlíz brambor je zvláště mnoho leukoplastů. Na světle se leukoplasty mohou přeměnit na chloroplasty (hlízy brambor zezelenají). Na podzim se chloroplasty přeměňují na chromoplasty a zelené listy, plody žloutnou a červenají.

Mitochondrie, co jsou a jakou funkci plní. Samozřejmě ne každý chápe, proč tyto informace potřebuje. Ale pokud si pozorně přečtete tento článek, váš názor se změní.

Vnitřní organizaci buněk, živočišných i rostlinných, lze přirovnat ke komuně. Co to znamená?

To znamená, že všechny buňky jsou si rovny a ty zase plní jednu konkrétní roli. Hlavní úlohou buněk je vytvořit vyvážený soubor.

Pokud jde o mitochondrie, jedná se o samostatnou strukturu. Zahrnuje mnoho intracelulárních funkcí.

Obsah článku:
1. Obecné informace

obecná informace

Stavba byla otevřena v polovině 19. století. Stojí za zmínku, že po celých 150 let všichni vědci věřili, že mitochondrie jsou schopny vykonávat pouze jedinou funkci, totiž být energetickým strojem buňky.

Aby to bylo trochu jasné: tělo dostává nutriční složky, načež dochází k degradačnímu procesu, který se dostává až k mitochondriím. Pak dochází k oxidační degradaci všech složek výživy, které se dostávají do těla.

Kde žijí mitochondrie?

Mitochondrie se nacházejí v cytoplazmě, a to v těch oblastech, kde se objevuje potřeba ATP.

Pokud se podíváte blíže z biologického hlediska, ve svalové tkáni srdce je mnoho mitochondrií. Spermie také obsahují mitochondrie a jejich hlavním účelem je vytvořit ochrannou kamufláž. Mitochondrie ve spermii produkují podstatně méně energie než ve tkáni srdečního svalu.

Základní struktura mitochondrií

Mitochondrie mají poměrně složitou strukturu. Skládá se ze dvou membrán, a to vnější a vnitřní. Navíc je zde mezimembránový prostor.

Uvnitř mitochondrie samotné je matrix, jinými slovy, toto je vnitřní obsah. Pod mikroskopem jsou na matrici vidět malé výrůstky;

K syntéze vlastního proteinu dochází díky DNA, RNA a samozřejmě ribozomům.

Pokud jde o vnější a vnitřní membrány, plní různé funkce. Z tohoto důvodu vědci rozdělili funkční schopnosti na chemické složení.

Membrána nepřesahuje 10 nm. Vnější membrána je trochu podobná plazmalemě, takže má bariérovou funkci.

Vnitřní membrána mitochondrií se skládá z krist, díky tomu tvoří multienzymatický systém.

Funkce mitochondrií

Nejzákladnější funkcí mitochondrií je syntéza ATP (forma chemické energie). Pokud pečlivě studujete biologii, všimnete si, že molekula může vzniknout dvěma způsoby.

První cesta vzdělání dochází pouze jako výsledek fosforylace substrátu. Druhá cesta vzdělávání dochází při přenosu zbytku kyseliny fosforečné.

Důležité! Mitochondrie používají dvě cesty k syntéze ATP. Proč? Faktem je, že první cesta tvorby je charakteristická pro počáteční oxidační proces, ke kterému zase dochází v matrici. Druhou cestou je konečný proces tvorby energie. V tomto případě jsou mitochondrie vázány na kristy.

Proces tvorby energie lze rozdělit do určitých fází. První dvě stádia se vyskytují výhradně v matrix, zbývající fáze se vyskytují v kristách mitochondrií.

1. Z cytoplazmy do mitochondrií začnou proudit nejen mastné kyseliny, ale i soli kyseliny pyrohroznové. Právě v mitochondriích dochází k přeměně kyselin na acetyl koenzym.
2. Ve druhé fázi dochází k oxidaci - konenzymu, v lékařské praxi také nazývaném acetyl-CoA. Oxidační proces probíhá v Krebsově cyklu. V konečné fázi druhého procesu se tvoří NADH+ a dvě molekuly kyslíku.
3. Ve třetí fázi jsou elektrolyty přenášeny dýchacím řetězcem přímo z NADH na kyslík. Poté se vytvoří voda.
4. Tvorba ATP.

Jak vidíte, proces tvorby energie v lidském těle je docela vážný.

Proč jsou mitochondrie potřeba?

Nyní víte, že mitochondrie jsou buněčné organely, které jsou hlavním zdrojem energie. K výrobě energie potřebují organely nejen kyslík, ale také glukózu.

S glukózou je vše jednodušší, můžete doplnit její zásoby jídlem, ale co kyslík?

Každý člověk vnímá nádech a výdech jako dýchání, jedná se o přirozené vnější dýchání. Samotný proces dýchání je třeba posuzovat z jiného úhlu pohledu.

Když se tedy člověk nadechne, kyslík začne vstupovat do alveol, poté proniká do krve a poté se šíří dále buňkami a tkáněmi těla.

Kyslík se skládá z buněk, které zase mohou oxidovat nutriční složky a tím uvolňovat energii. Dovolte nám, abychom vás upozornili: konečným výsledkem procesu je produkce energie v mitochondriích. V lékařské praxi se tento proces nazývá buněčné dýchání.

Nyní můžeme učinit malý závěr: čím více mitochondrií bude, tím více živin naše tělo dostane.

Je možné zvýšit počet mitochondrií vlastními silami?

Ano, je možné zvýšit počet organel v těle, hlavní je vědět jak. Nejjednodušší je aerobní běh. Při aerobním běhu člověk volně dýchá, čímž dostává dostatečně velké množství kyslíku.

Nyní se podíváme na to, jak zvýšit pronikání kyslíku do buňky. Takže, aby se přímo zvýšil parciální tlak oxidu uhličitého, je nutné denně cvičit nosní dýchání. Například: nádech a výdech nosem. Vydechování nosem je pro člověka velmi obtížné, ale zároveň je zde možnost akumulovat spoustu oxidu uhličitého. Druhým způsobem je provádění dechových cvičení metodou Buteyko.

Nejjednodušší možností je samozřejmě použití speciálních masek nebo přístrojů.

Kromě cvičení a zařízení musíte dodržovat správnou výživu. Zařaďte do svého jídelníčku co nejvíce potravin bohatých na zdraví prospěšné vitamíny a makro a mikroelementy.

Například:

1. Maso.
2. Ryba.
3. Ovoce a zelenina.

Za účelem zvýšení hladiny glukózy v těle, které se také aktivně podílí na syntéze ATP, zahrňte do stravy sušené ovoce a med (za předpokladu, že na produkt nedojde k alergické reakci).

Někteří lékaři doporučují užívat vitamíny a doplňky v pilulkách nebo kapslích. Kupte si vitamínový komplex, který obsahuje hořčík, vitamíny B a C a D-ribózu.

Struktura a funkce mitochondrií video

Mitochondrie jsou mikroskopické organely vázané na membránu, které dodávají buňce energii. Proto se jim říká energetické stanice (baterie) článků.

Mitochondrie chybí v buňkách jednoduchých organismů, bakterií a entaméb, které žijí bez použití kyslíku. Některé zelené řasy, trypanozomy obsahují jednu velkou mitochondrii a buňky srdečního svalu a mozku mají 100 až 1000 těchto organel.

Strukturální vlastnosti

Mitochondrie jsou dvoumembránové organely, mají vnější a vnitřní membrány, mezimembránový prostor mezi nimi a matrici.

Vnější membrána. Je hladká, nemá záhyby a odděluje vnitřní obsah od cytoplazmy. Jeho šířka je 7 nm a obsahuje lipidy a proteiny. Důležitou roli hraje porin, protein, který tvoří kanály ve vnější membráně. Poskytují iontovou a molekulární výměnu.

Mezimembránový prostor. Velikost mezimembránového prostoru je asi 20 nm. Látka, která ji vyplňuje, je svým složením podobná cytoplazmě, s výjimkou velkých molekul, které sem mohou proniknout pouze aktivním transportem.

Vnitřní membrána. Je postaven převážně z bílkovin, pouze třetina je přidělena lipidovým látkám. Velké množství proteinů jsou transportní proteiny, protože vnitřní membrána postrádá volně průchodné póry. Tvoří mnoho výrůstků – cristae, které vypadají jako zploštělé hřebeny. K oxidaci organických sloučenin na CO 2 v mitochondriích dochází na membránách krist. Tento proces je závislý na kyslíku a probíhá působením ATP syntetázy. Uvolněná energie se ukládá ve formě molekul ATP a využívá se podle potřeby.

Matice– vnitřní prostředí mitochondrií má zrnitou, homogenní strukturu. V elektronovém mikroskopu můžete vidět granule a vlákna v kuličkách, které volně leží mezi kristami. Matrice obsahuje semiautonomní systém syntézy proteinů - zde se nachází DNA, všechny typy RNA a ribozomy. Ale přesto je většina proteinů dodávána z jádra, a proto se mitochondrie nazývají semiautonomní organely.

Umístění a dělení buněk

Hondriom je skupina mitochondrií, které jsou soustředěny v jedné buňce. V cytoplazmě jsou umístěny různě, což závisí na specializaci buněk. Umístění v cytoplazmě závisí také na okolních organelách a inkluzích. V rostlinných buňkách zabírají periferii, protože mitochondrie jsou tlačeny k membráně centrální vakuolou. V renálních epiteliálních buňkách membrána tvoří výběžky, mezi kterými jsou mitochondrie.

V kmenových buňkách, kde energii využívají všechny organely rovnoměrně, jsou mitochondrie rozmístěny chaoticky. Ve specializovaných buňkách se soustřeďují především v oblastech s největší spotřebou energie. Například v příčně pruhovaných svalech se nacházejí v blízkosti myofibril. U spermií spirálovitě pokrývají osu bičíku, protože k jeho uvedení do pohybu a pohybu spermatu je potřeba hodně energie. Prvoci, kteří se pohybují pomocí řasinek, také obsahují ve své základně velké množství mitochondrií.

Divize. Mitochondrie jsou schopné samostatné reprodukce, mají svůj vlastní genom. Organely jsou rozděleny zúžením nebo přepážkami. Tvorba nových mitochondrií v různých buňkách se liší četností, například v jaterní tkáni jsou obměňovány každých 10 dní.

Funkce v buňce

1. Hlavní funkcí mitochondrií je tvorba molekul ATP.
2. Depozice vápenatých iontů.
3. Účast na výměně vody.
4. Syntéza prekurzorů steroidních hormonů.

Molekulární biologie je věda, která studuje roli mitochondrií v metabolismu. Dále přeměňují pyruvát na acetyl-koenzym A a beta-oxidaci mastných kyselin.

Tabulka: struktura a funkce mitochondrií (stručně)
Konstrukční prvky	Struktura	Funkce
Vnější membrána	Hladká skořápka, vyrobená z lipidů a proteinů	Odděluje vnitřní obsah od cytoplazmy
Mezimembránový prostor	Existují vodíkové ionty, proteiny, mikromolekuly	Vytváří protonový gradient
Vnitřní membrána	Tvoří výběžky - cristae, obsahuje proteinové transportní systémy	Přenos makromolekul, udržování protonového gradientu
Matice	Lokalizace enzymů Krebsova cyklu, DNA, RNA, ribozomů	Aerobní oxidace s uvolněním energie, přeměna pyruvátu na acetylkoenzym A.
Ribozomy	Kombinace dvou podjednotek	Proteosyntéza

Podobnosti mezi mitochondriemi a chloroplasty

Společné vlastnosti mitochondrií a chloroplastů jsou způsobeny především přítomností dvojité membrány.

Mezi známky podobnosti patří také schopnost nezávisle syntetizovat protein. Tyto organely mají vlastní DNA, RNA a ribozomy.

Jak mitochondrie, tak chloroplasty se mohou dělit konstrikcí.

Spojuje je také schopnost produkovat energii mitochondrie jsou na tuto funkci více specializované, ale chloroplasty produkují i ​​molekuly ATP při fotosyntetických procesech. Rostlinné buňky mají tedy méně mitochondrií než buňky živočišné, protože funkce za ně částečně plní chloroplasty.

Pojďme si stručně popsat podobnosti a rozdíly:

• Jsou to dvoumembránové organely;
• vnitřní membrána tvoří výběžky: cristae jsou charakteristické pro mitochondrie a thillacoidy jsou charakteristické pro chloroplasty;
• mají svůj vlastní genom;
• schopné syntetizovat bílkoviny a energii.

Tyto organely se liší svými funkcemi: mitochondrie jsou určeny pro syntézu energie, dochází zde k buněčnému dýchání, chloroplasty potřebují rostlinné buňky k fotosyntéze.

Mitochondrie- Tento dvoumembránová organela eukaryotická buňka, jejíž hlavní funkcí je Syntéza ATP– zdroj energie pro život buňky.

Počet mitochondrií v buňkách není konstantní, v průměru od několika jednotek do několika tisíc. Tam, kde jsou procesy syntézy intenzivní, je jich více. Velikost mitochondrií a jejich tvar se také liší (kulaté, protáhlé, spirálovité, miskovité atd.). Častěji mají kulatý, podlouhlý tvar, průměr až 1 mikrometr a délka až 10 mikronů. Mohou se pohybovat v buňce s proudem cytoplazmy nebo zůstat v jedné poloze. Stěhují se do míst, kde je produkce energie nejvíce potřeba.

Je třeba mít na paměti, že v buňkách se ATP syntetizuje nejen v mitochondriích, ale také v cytoplazmě během glykolýzy. Účinnost těchto reakcí je však nízká. Zvláštností funkce mitochondrií je, že v nich probíhají nejen bezkyslíkaté oxidační reakce, ale také kyslíkové stadium energetického metabolismu.

Jinými slovy, funkcí mitochondrií je aktivně se podílet na buněčném dýchání, které zahrnuje mnoho reakcí oxidace organických látek, přenos vodíkových protonů a elektronů, uvolňování energie, která se akumuluje v ATP.

Mitochondriální enzymy

Enzymy translokace Vnitřní membrána mitochondrií provádí aktivní transport ADP a ATP.

Ve struktuře cristae se rozlišují elementární částice, skládající se z hlavy, stonku a základny. Na hlavách sestávajících z enzymu ATPázy dochází k syntéze ATP. ATPáza zajišťuje spojení fosforylace ADP s reakcemi dýchacího řetězce.

Složky dýchacího řetězce jsou umístěny na bázi elementárních částic v tloušťce membrány.

Matice obsahuje většinu Enzymy Krebsova cyklu a oxidaci mastných kyselin.

V důsledku činnosti elektrického transportního dýchacího řetězce se do něj dostávají vodíkové ionty z matrice a uvolňují se na vnější straně vnitřní membrány. To je prováděno určitými membránovými enzymy. Rozdíl v koncentraci vodíkových iontů na různých stranách membrány má za následek gradient pH.

Energie k udržení gradientu je dodávána přenosem elektronů podél dýchacího řetězce. Jinak by vodíkové ionty difundovaly zpět.

Energie z pH gradientu se používá k syntéze ATP z ADP:

ADP + P = ATP + H 2 O (reakce je vratná)

Vzniklá voda se odstraňuje enzymaticky. To spolu s dalšími faktory usnadňuje reakci zleva doprava.