Який процес відбувається на Кристах мітохондрій

0 Comments

3. Основні стадії аеробного дихання клітин

Процеси життєдіяльності клітин є дуже складними. Але їхнє розуміння є важливим, оскільки саме на клітинному рівні визначаються усі життєві функції організмів. Як ілюстрацію цього твердження розглянемо аеробне дихання клітин.

Кисневий етап дихання відбувається в мітохондріях за участі кисню, і при цьому вивільняється основна частина енергії (понад \(90\)%) з утворенням H 2 O і C O 2 . Енергетичний ефект такого розщеплення є великим (наприклад, для глюкози — близько \(2600\) кДж):

2 C 3 H 6 O 3 + 6 O 2 + 36 H 3 P O 4 + 36 АДФ → 6 C O 2 + 42 H 2 O + 36 АТФ

На цьому етапі катаболізму науковці виокремлюють три стадії : окиснювальне декарбоксилювання, цикл Кребса (або цикл трикарбонових кислот) і окиснювальне фосфорилювання.

  • Перша стадія . Окиснювальне декарбоксилювання — це перетворення піровиноградної кислоти (продукт безкисневого розщеплення малих біомолекул) на ацетилкоензим \(А\) (ацетил-КоА).
  • Друга стадія . Цикл Кребса (цикл трикарбонових кислот) — циклічна послідовність ферментативних реакцій у матриксі мітохондрій, у результаті яких ацетил-КоА окиснюється до з вивільненням енергії й утворенням атомів Гідрогену.
  • Третя стадія . Окиснювальне фосфорилювання — це біосинтез АТФ із АДФ й неорганічного ортофосфату за рахунок енергії, що вивільняється й акумулюється за участі ферментів дихального ланцюга. Цей процес відбувається вже на кристах мітохондрій.

Отже, завдяки реакціям кисневого етапу синтезується в цілому \(36\) моль АТФ. Сумарним енергетичним результатом повного розщеплення глюкози є \(2800\) кДж енергії (\(200\) кДж + \(2600\) кДж), з якої в \(38\) молекулах АТФ акумулюється \(55\)%, а \(45\)% — розсіюється у вигляді теплоти.

Мітохондрії: будова, функції, розташування в клітині

Мітохондрії – це мікроскопічні мембранні органели, які забезпечують клітину енергією. Тому їх називають енергетичними станціями (акумулятором) клітин.

Мітохондрії відсутні в клітинах найпростіших організмів, бактерій, Ентамеби, які живуть без використання кисню. Деякі зелені водорості, трипаносоми містять одну велику митохондрию, а клітини серцевого м’яза, мозку мають від 100 до 1000 даних органел.

особливості будови

Мітохондрії відносяться до двухмембранной органел, мають зовнішню і внутрішню оболонки, межмембранное простір між ними і матрикс.

Зовнішня мембрана. Вона гладка, не має складок, відмежовує внутрішній вміст від цитоплазми. Ширина її дорівнює 7нм, в складі знаходяться ліпіди і білки. Важливу роль виконує порінов – білок, який утворює канали у зовнішній мембрані. Вони забезпечують іонний і молекулярний обмін.

Межмембранное простір. Величина межмембранного простору близько 20нм. Речовина, що заповнює його за складом схоже з цитоплазмою, за винятком великих молекул, які можуть сюди проникнути тільки шляхом активного транспорту.

Внутрішня мембрана. Побудована в основному з білка, тільки третина відводиться на ліпідні речовини. Велика кількість білків є транспортними, так як внутрішня мембрана позбавлена ​​вільно прохідних пір. Вона формує багато виростів – крист, які виглядають, як приплюснуті гребені. Окислення органічних сполук до CO2 в мітохондріях відбувається на мембранах крист. Цей процес киснево і здійснюється під дією АТФ-синтетази. Вивільнена енергія зберігається у вигляді молекул АТФ і використовується в міру необхідності.

Матрикс – внутрішнє середовище мітохондрій, має зернисту однорідну структуру. В електронному мікроскопі можна побачити гранули і нитки в клубках, які вільно лежать між кристами. У матриксі знаходиться напівавтономна система синтезу білка – тут розташовані ДНК, всі види РНК, рибосоми. Але все ж велика частина білків поставляється з ядра, тому мітохондрії називають напівавтономними органеллами.

Розташування в клітці і розподіл

Хондр – це група мітохондрій, які зосереджені в одній клітці. Вони по-різному розташовуються в цитоплазмі, що залежить від спеціалізації клітин. Розміщення в цитоплазмі також залежить від оточуючих її органел і включень. У клітинах рослин вони займають периферію, так як до оболонки мітохондрії відходять центральної вакуолью. У клітинах ниркового епітелію мембрана утворює випинання, між якими знаходяться мітохондрії.

У стовбурових клітинах, де енергія використовується рівномірно всіма органоидами, мітохондрії розміщені хаотично. У спеціалізованих клітинах вони, в основному, зосереджені в місцях найбільшого споживання енергії. Наприклад, в поперечно-смугастої мускулатури вони розташовані біля міофібрил. У сперматозоїдах вони спірально охоплюють вісь джгутика, так як для приведення його в рух і переміщення сперматозоїда потрібно багато енергії. Найпростіші, які пересуваються за допомогою війок, також містять велику кількість мітохондрій у їх підстави.

Розподіл. Мітохондрії здатні до самостійного розмноження, маючи власний геном. Органели діляться за допомогою перетяжки або перегородок. Формування нових мітохондрій в різних клітинах відрізняється періодичністю, наприклад, в печінкової тканини вони змінюються кожні 10 днів.

Функції в клітині

  1. Основна функція мітохондрій – утворення молекул АТФ.
  2. Депонування іонів Кальцію.
  3. Участь в обміні води.
  4. Синтез попередників стероїдних гормонів.

Молекулярна біологія – це наука, що вивчає роль мітохондрій у метаболізмі. У них також йде перетворення пірувату в ацетил-коензим А, бета-окислення жирних кислот.

Таблиця: будова і функції мітохондрій (коротко) Структурні елементи Будова Функції Зовнішня мембрана Гладка оболонка, побудована з ліпідів і білків що відмежовує внутрішній вміст від цитоплазми межмембранное простір Знаходяться іони водню, білки, мікромолекули Створює протонний градієнт Внутрішня мембрана Утворює випинання – Крісті, містить білкові транспортні системи Перенесення макромолекул, підтримання протонного градієнта Матрикс Місце розташування ферментів циклу Кребса, ДНК, РНК, рибосом аеробного окислення з вивільненням енергії, перетворення пірувату в ацетил-коензим А. Рибосоми Об’єднані дві субодиниці Синтез білка

Подібність мітохондрій і хлоропластів

Загальні властивості для мітохондрій і хлоропластів обумовлені, перш за все, наявністю подвійної мембрани.

Ознаки подібності також полягають в здатності самостійно синтезувати білок. Ці органели мають своє ДНК, РНК, рибосоми.

І мітохондрії і хлоропласти можуть ділитися за допомогою перетяжки.

Об’єднує їх також можливість продукувати енергію, мітохондрії більш спеціалізовані в цій функції, але хлоропласти під час фотосинтезирующих процесів теж утворюють молекули АТФ. Так, рослинні клітини мають менше мітохондрій, ніж тварини, тому що частково функції за них виконують хлоропласти.

Опишемо коротко подібності та відмінності:

  • Є двомембраннимі органеллами;
  • внутрішня мембрана утворює випинання: для мітохондрій характерні Крісті, для хлоропластів – тіллакоіди;
  • володіють власним геномом;
  • здатні синтезувати білки і енергію.

Розрізняються дані органели своїми функціями: мітохондрії призначені для синтезу енергії, тут здійснюється клітинне дихання, хлоропласти потрібні рослинним клітинам для фотосинтезу.