В эукариотических клетках встречается несколько разновидностей митохондрий

В эукариотических клетках аппаратом аэробного обмена стали митохондрии

Митохондрии окружены двойной мембраной. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует систему впячиваний – крист. Кристы могут иметь разную форму (пластинчатую, трубчатую) и положение (поперечное, продольное). Между мембранами находится межмембранное пространство шириной около 10-20 нм, которое имеет очень важное значение в работе митохондрий.

Наружная и внутренняя мембраны митохондрий довольно сильно различаются по своему составу и свойствам. Так, наружная мембрана обладает большой проницаемостью для крупных молекул (например; белков, молекул АДФ и АТФ), тогда как внутренняя мембрана довольно избирательна в транспорте молекул. Она пропускает только мелкие молекулы и ионы, а для транспорта крупных молекул имеет систему специальных переносчиков.

Основная задача внешней мембраны – избирательно отделить митохондрию от цитоплазмы, а задача внутренней мембраны – обеспечить работу дыхательной цепи для синтеза АТФ.

Центральную часть митохондрии занимает митохондриальный матрикс, в котором располагается генетический аппарат митохондрии в виде нескольких кольцевых молекул ДНК; рибосомы (похожие на рибосомы прокариот); ферменты цикла лимонной кислоты (цикла Кребса); ферменты для собственного митохондриального белкового синтеза и синтеза РНК и ДНК; гранулы гликогена или крахмала; различные включения.

Как видно митохондрии обладают собственным геномом и аппаратом белкового синтеза, но эта автономия неполная. Гены, расположенные в молекуле митохондриальной ДНК обеспечивают примерно 30% белков, входящих в ее состав. Большая часть структурных и регуляторных белков, ферментов дыхательной цепи, белков рибосом кодируются в ядерном геноме и синтезируются в цитоплазме, транспортируясь затем в митохондрию.

Тем не менее, обладание собственным геномом обеспечивает митохондриям уникальное свойство – способность к делению. Перед циклом деления происходит репликация (удвоение) молекулы (молекул) ДНК, а затем происходит деление митохондрии пополам или отделение фрагмента митохондрии, содержащего комплект молекул ДНК.

Во многих клетках (одноклеточные организмы, клетки хрящевой ткани, клетки печени, секреторные клетки поджелудочной железы и др.) они представлены многочисленными мелкими отдельными митохондриями, рассеянными по цитоплазме. Количество митохондрий, в этом случае, насчитывает несколько десятков и даже сотен.

В других клетках (нейронах, лимфоцитах, клетках соединительной ткани, у одноклеточных водорослей, мышечных волокнах)) митохондрий немного и они представляют собой систему одиночных сильноразветвленных (ретикулярных) органоидов.

В сердечных поперечно-полосатых мышцах отдельные мелкие митохондрии соединены между собой системой специальных контактов и образуют длинные цепочки из митохондрий

В клетках соединительной ткани, в отростках нейрона обнаружены длинные нитчатые митохондрии (их число также невелико)

.

Строение митохондрии и основные типы митохондрий (по: Ю.Ченцову, 1998 с дополнениями):

1 – наружная; 2 – внутренняя митохондриальная мембраны; 3 – матрикс;4 – митохондриальные рибосомы; 5 – мит-ДНК; 6 – включения (гликоген, соли тяжелых металлов, пигменты); 7 – АТФ-синтазный комплекс; 8 – одиночные митохондрии; 9 – нитчатые; 10 – цепочечные; 11 – ретикулярные (сетчатые)

Синтез АТФ идет на внутренней мембране митохондрий, где сосредоточен комплекс ферментов дыхательной цепи и ферменты синтеза АТФ. Основные этапы этого процесса согласно химиоосмотической теории П. Митчелла (Лауреата Нобелевской премии).