Ондрії як органоїди дихання
Мітохондрії — «силові» станції клітини, у яких локалізована більшість реакцій дихання (аеробна фаза). У мітохондріях відбувається акумуляція енергії дихання в аденозинтрифосфаті (АТФ). Енергія, що запасається в АТФ, є основним джерелом для фізіологічної діяльності клітини. Мітохондрії зазвичай мають подовжену паличкоподібну форму довжиною 4-7 мкм і діаметром 0,5-2 мкм. Число мітохондрій в клітині може бути різним, від 500 до 1000. Однак у деяких організмах (дрожжах) є лише одна гігантська мітохондрія. Хімічний склад мітохондрій дещо коливається. В основному це білковоліпоідні органели. Зміст білка у яких становить 60—65%. До складу мембран мітохондрій входять 50% структурних білків та 50% ферментативних, близько 30% ліпідів. Дуже важливо, що мітохондрії містять нуклеїнові кислоти: РНК-1% і ДНК-0,5%. У мітохондріях є не тільки ДНК, але і вся система синтезу білка, в тому числі і рибосоми. Мітохондрії оточені подвійною мембраною? Товщина мембран складає 6-10 нм. Між мембранами - перимітохондральний простір, що дорівнює 10 нм; воно заповнене рідиною типу сироватки. Внутрішній простір мітохондрій заповнює матрикс у вигляді студнеподібної напіврідкої маси. У матриксі зосереджено ферменти циклу Кребса.
Внутрішня мембрана дає вирости - кристи, розташовані перпендикулярно до поздовжньої осі органели і перегороджують весь внутрішній простір мітохондрій на окремі відсіки. Однак, оскільки вирости-перегородки неповні, між цими відсіками зберігається зв'язок. Мембрани мітохондрій мають велику міцність і гнучкість. У внутрішній мембрані локалізовано дихальний ланцюг (ланцюг перенесення електронів). На внутрішній мембрані мітохондрій розташованігрибоподібні частки. Вони розміщені через правильні проміжки. Кожна мітохондрія містить 104-105 таких грибоподібних частинок. Встановлено, що в головці грибоподібних частинок міститься фермент АТФ-синтетазу, що каталізує утворення АТФ аа_рахунок Енергій, що виділяється в аеробній фазі дихання.
Мітохондрії здатні до руху. Це має велике значення у житті клітини, оскільки мітохондрії пересуваються до тих місць, де йде посилене споживання енергії. Вони можуть асоціювати один з одним шляхом тісного зближення, так і за допомогою сполучних тяжів. Спостерігаються також контакти мітохондрій з ендоплазматичною мережею, ядром, хлоропластами. Відомо, що мітохондрії здатні набухати, я при втраті води — до скорочення.
У клітинах, що ростуть, мітохондріальний матрикс стає менш щільним, кількість христ зростає — це корелює зі збільшенням інтенсивності дихання. У процесі дихання ультраструктура мітохондрій змінюється. У тому випадку, якщо в мітохондріях протікає активний процес перетворення енергії окислення в енергію АТФ, внутрішня частина мітохондрій стає компактнішою.
Мітохондрії мають свій онтогенез. У меристематичних клітинах можна спостерігати ініціальні частинки, які є округлими утвореннями, оточені подвійною мембраною. Діаметр таких ініціальних частинок становить 50 нм. У міру зростання клітини ініціальні частинки збільшуються у розмірі, подовжуються та їх внутрішня мембрана утворює вирости, перпендикулярні до осі мітохондрій. Спочатку утворюються промітохондрії. Вони ще не досягають остаточного розміру та мають мало христ. З промітохондрій утворюються мітохондрії. Мітохондрії, що сформувалися, діляться шляхом перетяжки або брунькуванням. Властивості мітохондрій (білки, структура) частково закодовані в ДНКмітохондрій, а частково в ядрі. Зіставлення розмірів мітохондріальної ДНК із числом та розміром мітохондріальних білків показує, що в ній закладено інформацію майже для половини білків. Це дозволяє вважати мітохондрії напівавтономними, т. е. в повному обсязі залежать від ядра. Вони мають власну ДНК і власну білоксинтезуючу систему, і саме з ними та пластидами пов'язана так звана цитоплазматична спадковість. Найчастіше це успадкування по материнській лінії, оскільки ініціальні частки мітохондрій локалізовані в яйцеклітині. Таким чином, мітохондрії завжди від мітохондрій.
Широко обговорюється питання, як розглядати мітохондрії та хлоропласти з еволюційної точки зору. Ще в 1921 р. український ботанік Б. М. Козо-Полянський висловив думку, що клітина — це симбіотрофна система, в якій живуть кілька організмів. В даний час ця гіпотеза має багато прихильників. Згідно з гіпотезою симбіогенезу, мітохондрії - це в минулому самостійні організми. На думку Марголіс, це могли бути еубактерії, що містять низку дихальних ферментів. На певному етапі еволюції вони впровадилися в примітивну клітину, що містить ядро. Виявилося, що ДНК мітохондрій і хлоропластів за своєю структурою різко відрізняється від ядерної ДНК вищих рослин і подібна до бактеріальної ДНК (кільцева будова). Подібність виявляється і у величині рибосом. Однак доказів ще недостатньо і остаточного висновку з цього питання наразі зробити неможливо.
1 - зовнішня мембрана, 2 - внутрішня мембрана, 3 - матрикс.