Мембранные клеточные органеллы, ответственные за хранение энергии и клеточное дыхание, называются митохондриями. Они присутствуют в эукариотических клетках автотрофов и гетеротрофов. Впервые обнаружен в 1850 году в мышечных клетках.

Строение

Митохондрии представляют собой органеллы округлой или удлиненной формы, размер которых варьируется от 0,2 до 2 микрон. Органеллы состоят из двух мембран. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует складки — кристы, отвечающие за клеточное дыхание. Между мембранами имеется пространство 6-10 нм.

Складки внутренней мембраны заполнены жидкостью — матриксом, содержащим рибосомы, белки, ферменты, ДНК, РНК.

Митохондрии

Рис. 1. Внутреннее строение митохондрий.

Предполагается, что митохондрии имеют бактериальное происхождение. Прокариоты захватывали бактерии посредством фагоцитоза, который мог генерировать энергию. Со временем бактерии проникли в структуру клетки и стали ее органеллой.

Свою генетическую систему митохондрии сохранили даже в составе клетки. Процесс биосинтеза белка в клетках происходит в рибосомах, расположенных на ЭПР. Однако митохондрии имеют собственную ДНК и рибосомы и способны самостоятельно производить белок.

Дыхание

Процесс окисления, т.е клеточное дыхание, происходит в матриксе и на внутренних мембранах митохондрий. В ходе метаболизма сложные вещества расщепляются на мономеры. Крахмал распадается до глюкозы, которая в бескислородной среде цитоплазмы распадается до пировиноградной кислоты (ПВС). В результате образуются две молекулы АТФ. В присутствии кислорода ПВХ окисляется до углекислого газа и воды, т.е процесс дыхания происходит в митохондриях.

Окисление происходит в две стадии:

  • в матрице – образуются углекислый газ, водород и 2 молекулы АТФ (цикл Кребса);
  • на кристах – окисление водорода, образование воды и 36 молекул АТФ.

Дыхание на кристах (транспорт электронов) осуществляется с помощью дыхательной цепи, которая является частью окислительного фосфорилирования (образования АТФ) и состоит из двух компонентов:

  • белковые комплексы (I, III и IV), встроенные в мембрану;
  • белковые молекулы-переносчики (цитохром и убихинон).

Всего образуется 38 молекул АТФ, которые используются в анаболических процессах. Вот почему митохондрии называют электростанцией клетки.

Митохондрии

Рис. 2. Характер дыхания в митохондриях.

Число митохондрий зависит от типа клетки и выполняемых функций. Чем выше потребность в энергии, тем больше митохондрий находится в клетке (до 2500).

Пластиды

Дополнительными органеллами растительной клетки, сходными по строению и функциям с митохондриями, являются пластиды. Они состоят из двух или четырех мембран и бывают трех типов:

  • лейкопласты;
  • хромопласты;
  • хлоропласты.

Лейкопласты — это бесцветные органеллы, часто встречающиеся в корнях растений (не подвергающиеся воздействию света). Они накапливают питательные вещества, например, в виде крахмала. Под воздействием света лейкопласты производят хлорофилл — зеленый пигмент.

Хромопласты содержат пигменты разных цветов (красный, желтый, фиолетовый). Они содержатся в лепестках цветов и окрашивают венчик, привлекая насекомых.

Хлоропласты содержат пигменты (хлорофилл, каротиноид, ксантофилл), с помощью которых осуществляется процесс фотосинтеза. Внутри находится студенистое вещество – строма, отвечающее за темновую фазу фотосинтеза. Строма содержит ДНК, масла, рибосомы, а также мембранные структуры — тилакоиды, образующие граны, напоминающие стопки монет. Тилакоиды отвечают за световую фазу фотосинтеза. Хлоропласты могут превращаться в лейкопласты или хромопласты.

Митохондрии

Рис. 3. Внутреннее строение хлоропласта.

Растительные клетки содержат и пластиды, и митохондрии.

Что мы узнали?

В 9 классе мы узнали о строении и функциях митохондрий. Это относительно автономные органеллы с собственной ДНК, осуществляющие клеточное дыхание (окисление) и накапливающие энергию (образующие АТФ). Помимо митохондрий, растительные клетки содержат пластиды, которые существуют в трех типах. Лейкопласты хранят энергию в виде полисахаридов, хлоропласты осуществляют фотосинтез, а хромопласты производят яркие цвета.