Митохондрии

Чтобы клетки выполняли разнообразные функции, им необходима энергия. Важный внутриклеточный источник энергии — молекулы АТФ (см. Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). АТФ в основном образуется в специальных органоидах — митохондриях (от греческих слов mitos — нить и chondrion — зернышко, крупинка).

В световом микроскопе митохондрии имеют вид зернышек, палочек или тонких нитей. В одних типах клеток, например печени, около 1000 митохондрий, в больших ооцитах — до 300 тыс. Обычно диаметр митохондрии около 0,1—0,5 мкм, длина — от 1 до 10 мкм. Однако в клетках мышц диафрагмы крыс существует целая митохондриальная сеть (ее называют гигантской митохондрией).

Электронно-микроскопические исследования показали, что митохондрии ограничены двумя мембранами — наружной и внутренней. Наружная мембрана регулирует поступление веществ в митохондрию и их выведение из нее. Внутренняя мембрана образует складки (кристы), обращенные внутрь митохондрии. Внутри митохондрии находится так называемый матрикс, содержащий различные ферменты, ионы кальция и магния, ДНК и рибосомы митохондрий.

В матриксе митохондрий находятся ферменты цикла трикарбоновых кислот (цикла Кребса), а также ферменты, расщепляющие жирные кислоты. Участвующие в переносе электронов и в окислительном фосфорилировании ферменты в виде комплексов встроены во внутреннюю мембрану митохондрий (см. Дыхание). В цикле Кребса высвобождаются молекулы CO₂ и ионы водорода. Ионы водорода и электроны переносятся по цепи переноса электронов и соединяются с кислородом, образуя воду. При этом из АДФ (аденозиндифосфорной кислоты) и неорганического фосфата образуются макроэргические молекулы АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты). Кроме того, в митохондриях происходит еще целый ряд химических реакций, в результате которых синтезируются нужные клетке низкомолекулярные соединения.

Число митохондрий в клетке непостоянно. Увеличение их числа может происходить за счет роста и фрагментации исходной митохондрии. Для роста митохондрий клетка использует белки. Одни из них синтезируются в самих митохондриях, другие же — в цитоплазме.

Наличие в митохондриях собственных ДНК и РНК привело к гипотезе о происхождении этих органоидов от прокариотических организмов, поселившихся в эукариотических клетках в качестве симбионтов.