Мітохондрії – органели енергозабезпечення метаболічних процесів в клітині. Розміри їх варіюють від 0,5 до 5-7 мкм, кількість в клітині становить від 50 до 1000 і більше. В гіалоплазме мітохондрії розподілені зазвичай дифузно, проте в спеціалізованих клітинах зосереджені в тих ділянках, де є найбільша потреба в енергії. Наприклад, в м’язових клітинах і симпластах великі кількості мітохондрій зосереджені вздовж робочих елементів – скорочувальних фібрил. У клітинах, функції яких пов’язані з особливо високими енерговитратами, мітохондрії утворюють множинні контакти, об’єднуючись в мережу, або кластери (кардіоміоцити і симпласти скелетної м’язової тканини).
У клітці мітохондрії виконують функцію дихання. Клітинне дихання – це послідовність реакцій, за допомогою яких клітина використовує енергію зв’язків органічних молекул для синтезу макроергічних сполук типу АТФ. Утворені всередині мітохондрії молекули АТФ переносяться назовні, обмінюючись на молекули АДФ, що знаходяться поза мітохондрії. У живій клітині мітохондрії можуть пересуватися за допомогою елементів цитоскелета.
На ультрамікроскопічні рівні стінка мітохондрії складається з двох мембран – зовнішньої і внутрішньої. Зовнішня мембрана має відносно рівну поверхню, внутрішня – утворює спрямовані в центр складки, або Крісті. Між зовнішньою і внутрішньою мембранами виникає нешироке (близько 15 нм) простір, який називається зовнішньої камерою мітохондрії; внутрішня мембрана обмежує внутрішню камеру. Вміст зовнішньої і внутрішньої камер мітохондрії різному, і так само, як і самі мембрани, істотно відрізняється не тільки по рельєфу поверхні, але й по ряду біохімічних і функціональних ознак. Зовнішня мембрана за хімічним складом і властивостями близька до інших внутрішньоклітинним мембранам і плазмолемме.
будова мітохондрій
Її характеризує висока проникність, завдяки наявності гідрофільних білкових каналів. Ця мембрана має в своєму складі рецепторні комплекси, що розпізнають і зв’язують речовини, що надходять в мітохондрії. Ферментний спектр зовнішньої мембрани небагатий: це ферменти метаболізму жирних кислот, фосфоліпідів, ліпідів та ін Головною функцією зовнішньої мембрани мітохондрії є відмежування органели від гіалоплазми і транспорт необхідних для здійснення клітинного дихання субстратів.
Внутрішня мембрана мітохондрій в більшості клітин тканин різних органів формує Крісті у вигляді пластин (ламеллярние Крісті), що значно збільшує площу поверхні внутрішньої мембрани. В останній 20-25% всіх білкових молекул складають ферменти дихального ланцюга і окисного фосфорилювання. В ендокринних клітинах надниркових і статевих залоз мітохондрії беруть участь в синтезі стероїдних гормонів. У цих клітинах мітохондрії мають Крісті у вигляді трубочок (тубуло), впорядковано розташованих в певному напрямку. Тому Крісті мітохондрій в стероідпродуцірующіх клітинах названих органів іменуються тубулярним.
Матрикс мітохондрії, або вміст внутрішньої камери, є гелеобразную структуру, яка містить близько 50% білків. Осміофільние тільця, описані при електронній мікроскопії, – це резерви кальцію. Матрикс містить ферменти циклу лимонної кислоти, каталізують окислення жирних кислот, синтез рибосом, ферменти, що беруть участь в синтезі РНК і ДНК. Загальне число ферментів перевищує 40.
Крім ферментів, матрикс мітохондрії містить мітохондріальну ДНК (мітДНК) і мітохондріальні рибосоми. Молекула мітДНК має кольцевидную форму. Можливості внутрімітохондріальних білкового синтезу обмежені – тут синтезуються транспортні білки мітохондріальних мембран і деякі ферментні білки, що беруть участь в фосфорилювання АДФ. Всі інші білки мітохондрії кодуються ядерної ДНК, і їх синтез здійснюється в гіалоплазме, і надалі вони транспортуються в мітохондрії. Життєвий цикл мітохондрій в клітині короткий, тому природа наділила їх двоїстої системою відтворення – крім поділу материнської мітохондрії, можливе утворення декількох дочірніх органел шляхом брунькування.