4 principal função das mitocôndrias na célula é. Plastídeos e mitocôndrias de uma célula vegetal: estrutura, funções, características estruturais em conexão com funções biológicas

As mitocôndrias são organelas de membrana microscópicas que fornecem energia à célula. Por isso, eles são chamados de estações de energia (acumulador) de células.

As mitocôndrias estão ausentes nas células dos organismos mais simples, bactérias, entameba, que vivem sem o uso de oxigênio. Algumas algas verdes, os tripanossomas contêm uma grande mitocôndria, e as células do músculo cardíaco e do cérebro têm de 100 a 1000 dessas organelas.

Características estruturais

As mitocôndrias são organelas de duas membranas, possuem conchas externas e internas, um espaço intermembranar entre elas e uma matriz.

membrana externa. É liso, não tem dobras, delimita o conteúdo interno do citoplasma. Sua largura é de 7nm, contém lipídios e proteínas. Um papel importante é desempenhado pela porina, uma proteína que forma canais na membrana externa. Eles fornecem troca iônica e molecular.

espaço intermembranar. O tamanho do espaço intermembranar é de cerca de 20 nm. A substância que o preenche é semelhante em composição ao citoplasma, com exceção de moléculas grandes que só podem penetrar aqui por meio de transporte ativo.

Membrana interna. É construído principalmente a partir de proteínas, apenas um terço é alocado para substâncias lipídicas. Um grande número de proteínas é transportado, uma vez que a membrana interna é desprovida de poros livremente transitáveis. Forma muitas conseqüências - cristas, que se parecem com cristas achatadas. Oxidação compostos orgânicos ao CO 2 nas mitocôndrias ocorre nas membranas das cristas. Este processo é dependente de oxigênio e é realizado sob a ação da ATP sintetase. A energia liberada é armazenada na forma de moléculas de ATP e usada conforme necessário.

Matriz – ambiente interno mitocôndrias, tem uma estrutura granular homogênea. NO microscópio eletrônico você pode ver grânulos e fios em bolas que ficam livremente entre as cristas. A matriz contém um sistema de síntese de proteínas semi-autônomo - DNA, todos os tipos de RNA, ribossomos estão localizados aqui. Mas ainda assim, a maioria das proteínas vem do núcleo, e é por isso que as mitocôndrias são chamadas de organelas semi-autônomas.

Localização e divisão celular

condriomaé um grupo de mitocôndrias que estão concentrados em uma célula. Eles estão localizados de maneira diferente no citoplasma, o que depende da especialização das células. A colocação no citoplasma também depende das organelas e inclusões circundantes. Nas células vegetais, eles ocupam a periferia, uma vez que as mitocôndrias são movidas para a casca pelo vacúolo central. Nas células do epitélio renal, a membrana forma saliências, entre as quais existem mitocôndrias.

Nas células-tronco, onde a energia é usada uniformemente por todas as organelas, as mitocôndrias são colocadas aleatoriamente. Em células especializadas, concentram-se principalmente em locais de maior consumo de energia. Por exemplo, nos músculos estriados eles estão localizados perto das miofibrilas. Nos espermatozóides, eles cobrem em espiral o eixo do flagelo, pois é necessária muita energia para colocá-lo em movimento e mover o espermatozóide. Os protozoários, que se movem com a ajuda dos cílios, também contêm um grande número de mitocôndrias em sua base.

Divisão. As mitocôndrias são capazes de reprodução independente, possuindo seu próprio genoma. As organelas se dividem por constrição ou septos. A formação de novas mitocôndrias em diferentes células difere em frequência, por exemplo, no tecido hepático elas são substituídas a cada 10 dias.

Funções em uma célula

1. A principal função das mitocôndrias é a formação de moléculas de ATP.
2. Deposição de íons de cálcio.
3. Participação na troca de água.
4. Síntese de precursores de hormônios esteróides.

A biologia molecular é a ciência que estuda o papel das mitocôndrias no metabolismo. Eles também convertem piruvato em acetil coenzima A, beta-oxidação ácidos graxos.

Semelhanças entre mitocôndrias e cloroplastos

Propriedades comuns para mitocôndrias e cloroplastos são principalmente devido à presença de uma membrana dupla.

Sinais de semelhança também estão na capacidade de sintetizar proteínas de forma independente. Essas organelas têm seu próprio DNA, RNA, ribossomos.

Tanto as mitocôndrias quanto os cloroplastos podem se dividir por constrição.

Eles também estão unidos pela capacidade de produzir energia, as mitocôndrias são mais especializadas nessa função, mas os cloroplastos também formam moléculas de ATP durante os processos fotossintéticos. Assim, as células vegetais têm menos mitocôndrias do que os animais, porque os cloroplastos desempenham parte das funções para elas.

Vamos descrever brevemente as semelhanças e diferenças:

• São organelas de membrana dupla;
• a membrana interna forma saliências: as cristas são características das mitocôndrias, os tilacóides são característicos dos cloroplastos;
• têm seu próprio genoma;
• capaz de sintetizar proteínas e energia.

Essas organelas diferem em suas funções: as mitocôndrias são projetadas para sintetizar energia, a respiração celular ocorre aqui, os cloroplastos são necessários às células vegetais para a fotossíntese.

Um papel importante na vida de cada célula é desempenhado por estruturas especiais - mitocôndrias. A estrutura das mitocôndrias permite que a organela funcione de modo semi-autônomo.

características gerais

As mitocôndrias foram descobertas em 1850. No entanto, tornou-se possível entender a estrutura e o propósito funcional das mitocôndrias somente em 1948.

Devido ao seu tamanho bastante grande, as organelas são claramente distinguíveis em microscópio óptico. Comprimento máximo- 10 µm, diâmetro não superior a 1 µm.

As mitocôndrias estão presentes em todas as células eucarióticas. Estas são organelas de duas membranas, geralmente em forma de feijão. Há também mitocôndrias de forma esférica, filamentosa e espiral.

O número de mitocôndrias pode variar consideravelmente. Por exemplo, existem cerca de mil deles nas células do fígado e 300 mil nos oócitos. As células vegetais contêm menos mitocôndrias do que as células animais.

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Arroz. 1. Encontrar mitocôndrias na célula.

As mitocôndrias são plásticas. Eles mudam de forma e se movem para os centros ativos da célula. Normalmente, há mais mitocôndrias nas células e partes do citoplasma onde a necessidade de ATP é maior.

Estrutura

Cada mitocôndria é separada do citoplasma por duas membranas. A membrana externa é lisa. A estrutura da membrana interna é mais complexa. Forma numerosas dobras - cristas, que aumentam a superfície funcional. Entre as duas membranas há um espaço de 10-20 nm preenchido com enzimas. Dentro da organela há uma matriz - uma substância semelhante a um gel.

Arroz. 2. Estrutura interna das mitocôndrias.

A tabela “Estrutura e funções das mitocôndrias” descreve em detalhes os componentes da organela.

Função principal mitocôndrias - geração de energia celular na forma de moléculas de ATP devido à reação de fosforilação oxidativa - respiração celular.

Além das mitocôndrias, as células vegetais contêm organelas semi-autônomas adicionais - plastídios.
Dependendo da finalidade funcional, existem três tipos de plastídios:

• cromoplastos - acumular e armazenar pigmentos (carotenos) tons diferentes dando cor para plantar flores;
• leucoplastos - armazenar nutrientes, por exemplo, amido, na forma de grãos e grânulos;
• cloroplastos - as organelas mais importantes que contêm o pigmento verde (clorofila), que dá cor às plantas e realiza a fotossíntese.

Arroz. 3. Plastídeos.

O que aprendemos?

Consideradas as características estruturais das mitocôndrias - organelas de duas membranas que realizam a respiração celular. A membrana externa consiste em proteínas e lipídios e transporta substâncias. A membrana interna forma dobras - cristas, nas quais o hidrogênio é oxidado. Crista é cercada por uma matriz - uma substância gelatinosa na qual ocorre parte das reações da respiração celular. A matriz contém DNA e RNA mitocondrial.

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A estrutura e funções do núcleo da célula vegetal.

Núcleoé uma parte essencial da célula eucariótica. Este é o local de armazenamento e reprodução informações hereditárias. O núcleo também serve como centro de controle do metabolismo e de quase todos os processos que ocorrem na célula. Na maioria das vezes, as células têm apenas um núcleo, raramente dois ou mais. Sua forma é mais frequentemente esférica ou elipsoidal. Em células jovens, especialmente meristemáticas, ocupa uma posição central, mas depois geralmente se desloca para a concha, sendo empurrada para o lado pelo vacúolo em crescimento. Do lado de fora, o núcleo é coberto por uma membrana dupla - uma membrana nuclear permeada de poros (os poros do núcleo são formações dinâmicas, podem abrir e fechar; desta forma, a troca entre o núcleo e o citoplasma pode ser regulada) em as bordas das quais a membrana externa passa para a interna. A membrana nuclear externa conecta-se aos canais de membrana do EPS. Contém ribossomos. A membrana interna pode dar invaginações.

O conteúdo interno do núcleo é o carioplasma com cromatina e nucléolos embutidos nele e ribossomos. Carioplasma (nucleoplasma) é uma solução gelatinosa que preenche o espaço entre as estruturas do núcleo (cromatina e nucléolos). Ele contém íons, nucleotídeos, enzimas.

A cromatina é uma forma despiralizada da existência de cromossomos. Em um estado desspiralizado, a cromatina está localizada no núcleo de uma célula que não se divide. A cromatina e os cromossomos passam mutuamente entre si. Em termos de organização química, tanto a cromatina quanto os cromossomos não diferem. base química compõe uma desoxirribonucleoproteína - um complexo de DNA com proteínas. Com a ajuda de proteínas, ocorre um empacotamento multinível de moléculas de DNA, enquanto a cromatina adquire uma forma compacta.

O nucléolo, geralmente de forma esférica (um ou mais), não é cercado por uma membrana, contém filamentos de proteínas fibrilares e RNA. Os nucléolos não são formações permanentes; eles desaparecem no início da divisão celular e são restaurados após sua conclusão. Os nucléolos são encontrados apenas em células que não se dividem. No nucléolo, ocorre a formação de ribossomos, a síntese de proteínas nucleares. Os próprios nucléolos são formados em áreas de constrições cromossômicas secundárias (organizadores nucleolares).

O núcleo é uma parte essencial de uma célula eucariótica. O diâmetro do núcleo varia de 5 a 20 µm. A principal função do kernel é o armazenamento material genético na forma de DNA e transferi-lo para as células filhas durante a divisão celular. Além disso, o núcleo controla a síntese de proteínas, controla todos os processos vitais da célula. (em uma célula vegetal, o núcleo foi descrito por R. Brown em 1831, em uma célula animal por T. Schwann em 1838).

Composição química o núcleo é representado principalmente por ácidos nucléicos e proteínas.

Estrutura e funções das mitocôndrias.

As mitocôndrias ou condriossomos são as estações de "energia" da célula; a maioria das reações de respiração (fase aeróbica) estão localizadas nelas. Nas mitocôndrias, a energia da respiração é armazenada em trifosfato de adenosina (ATP). A energia armazenada no ATP serve como principal fonte para a atividade fisiológica da célula. As mitocôndrias são geralmente alongadas, em forma de bastonete, com 4–7 µm de comprimento e 0,5–2 µm de diâmetro. O número de mitocôndrias em uma célula pode variar de 500 a 1000 e depende do papel desse órgão no metabolismo energético.

A composição química das mitocôndrias varia um pouco. Basicamente, estas são organelas de proteínas-lipídios. O teor de proteína neles é de 60-65%, e proteínas estruturais e enzimáticas estão contidas em proporções aproximadamente iguais, bem como cerca de 30% de lipídios. É muito importante que as mitocôndrias contenham ácidos nucleicos: RNA - 1% e DNA -0,5%. As mitocôndrias contêm não apenas DNA, mas todo o sistema de síntese de proteínas, incluindo ribossomos.

As mitocôndrias são cercadas por uma membrana dupla. A espessura das membranas é de 6-10 nm. As membranas mitocondriais são 70% de proteína. Os fosfolipídios de membrana são representados por fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, bem como fosfolipídios específicos, por exemplo, cardiolipina. As membranas mitocondriais não permitem a passagem de H+ e servem como uma barreira ao seu transporte.

Entre as membranas há um espaço perimitocondrial cheio de fluido. O espaço interno das mitocôndrias é preenchido com uma matriz na forma de uma massa semilíquida gelatinosa. A matriz contém as enzimas do ciclo de Krebs. A membrana interna dá protuberâncias - cristas na forma de placas e túbulos, elas se separam espaço interior mitocôndrias em compartimentos separados. A cadeia respiratória (cadeia de transporte de elétrons) está localizada na membrana interna.

As mitocôndrias estão presentes em todos os tipos de células eucarióticas (Fig. 1). Eles se parecem com corpos arredondados ou bastões, com menos frequência - fios. Seus tamanhos variam de 1 a 7 mícrons. O número de mitocôndrias em uma célula varia de várias centenas a dezenas de milhares (em grandes protozoários).

Arroz. 1. Mitocôndria. Acima - mitocôndrias (?) na urina túbulos visíveis sob um microscópio de luz. Abaixo - tridimensionalmodelo de organização mitocondrial: 1 - cristas; 2 - externomembrana; 3 - membrana interna; 4 - matriz

As mitocôndrias são formadas por duas membranasexterno e interno , entre os quais se encontraespaço intermembranar . A membrana interna forma muitas invaginações - cristas, que são placas ou túbulos. Esta organização fornece uma enorme área da membrana interna. Contém enzimas que proporcionam a conversão da energia contida no matéria orgânica ah (carboidratos, lipídios), na energia do ATP, necessária para a vida da célula. Portanto, a função das mitocôndrias é a participação naenergia processos celulares. É por isso que um grande número de mitocôndrias é inerente, por exemplo, às células musculares que fazem muito trabalho.

plastídios. Nas células vegetais, são encontradas organelas especiais - plastídios, que geralmente têm uma forma fusiforme ou Forma redondaàs vezes mais complexo. Existem três tipos de plastídeos - cloroplastos (Fig. 2), cromoplastos e leucoplastos.

Cloroplastos diferente em verde, que é devido ao pigmento - clorofila proporcionando o processo fotossíntese, ou seja, a síntese de substâncias orgânicas a partir de água (H 2 O) e dióxido de carbono(CO 2) usando energia luz solar. Os cloroplastos são encontrados predominantemente nas células das folhas (em plantas superiores). Eles são formados por duas membranas localizadas paralelamente uma à outra, envolvendo o conteúdo dos cloroplastos - estroma. A membrana interna forma numerosos sacos achatados - tilacóides, que são empilhados (como uma pilha de moedas) - grãos - e deitar no estroma. Os tilacóides contêm clorofila.

Cromoplastos determinar a cor amarela, laranja e vermelha de muitas flores e frutos, nas células em que estão presentes em grande número. Os principais pigmentos em sua composição são carotenos. Finalidade funcional cromoplastos consiste na atração da cor dos animais que proporcionam a polinização das flores e a dispersão das sementes.

Arroz. 2. Plastídios: uma- cloroplastos nas células da folha de elódea, visíveis em um microscópio de luz;b - esquema estrutura interna cloroplastocom grana, que são pilhas de sacos planos,localizado perpendicularmente à superfície do cloroplasto;dentro - mais diagrama detalhado, que mostra a anastomosetúbulos que conectam câmaras individuais

Leucoplastos- são plastídeos incolores contidos nas células das partes subterrâneas das plantas (por exemplo, nos tubérculos da batata), nas sementes e no núcleo dos caules. Nos leucoplastos, o amido é formado principalmente a partir da glicose e acumulado nos órgãos de armazenamento das plantas.

Plastídios de um tipo podem se transformar em outro. Por exemplo, quando mudança de outono as cores das folhas os cloroplastos se transformam em cromoplastos.

As mitocôndrias são um dos componentes mais importantes de qualquer célula. Eles também são chamados de condriossomos. Estas são organelas granulares ou filamentosas que são parte integrante do citoplasma de plantas e animais. Eles são os produtores de moléculas de ATP, que são tão necessárias para muitos processos na célula.

O que são mitocôndrias?

As mitocôndrias são a base energética das células, sua atividade é baseada na oxidação e no uso da energia liberada durante a quebra das moléculas de ATP. Biólogos em linguagem simplesé chamado de estação geradora de energia para as células.

Em 1850, as mitocôndrias foram identificadas como grânulos nos músculos. Seu número variava dependendo das condições de crescimento: eles se acumulam mais nas células onde há uma grande deficiência de oxigênio. Isso acontece com mais frequência quando atividade física. Nesses tecidos, aparece uma aguda escassez de energia, que é reabastecida pelas mitocôndrias.

O surgimento do termo e do lugar na teoria da simbiogênese

Em 1897, Bend introduziu pela primeira vez o conceito de "mitocôndrias" para designar a estrutura granular e filamentosa na forma e tamanho, eles são diversos: a espessura é de 0,6 mícrons, o comprimento é de 1 a 11 mícrons. Em raras situações, as mitocôndrias podem ser tamanho grande e nó ramificado.

A teoria da simbiogênese dá uma ideia clara do que são as mitocôndrias e como elas apareceram nas células. Diz que o condriossomo surgiu no processo de ser danificado por células bacterianas, procariontes. Como eles não podiam usar oxigênio de forma autônoma para gerar energia, isso impedia seu pleno desenvolvimento, e os progenos poderiam se desenvolver sem impedimentos. No curso da evolução, a conexão entre eles possibilitou que os progenos passassem seus genes para os agora eucariotos. Graças a esse progresso, as mitocôndrias não são mais organismos independentes. Seu pool genético não pode ser totalmente realizado, pois é parcialmente bloqueado por enzimas que estão em qualquer célula.

Onde é que eles vivem?

As mitocôndrias estão concentradas nas áreas do citoplasma onde há necessidade de ATP. Por exemplo, no tecido muscular do coração, eles estão localizados perto das miofibrilas e, nos espermatozóides, formam um disfarce protetor ao redor do eixo do torniquete. Lá eles produzem muita energia para que a "cauda" gire. É assim que o esperma se move em direção ao óvulo.

Nas células, novas mitocôndrias são formadas por simples divisão de organelas anteriores. Durante ele, todas as informações hereditárias são preservadas.

Mitocôndrias: como elas se parecem?

As mitocôndrias são de forma cilíndrica. São frequentemente encontrados em eucariotos, ocupando de 10 a 21% do volume celular. Seus tamanhos e formas variam em muitos aspectos e podem mudar dependendo das condições, mas a largura é constante: 0,5-1 mícron. Os movimentos dos condriossomos dependem dos locais da célula onde ocorre o rápido gasto de energia. Eles se movem através do citoplasma, usando as estruturas do citoesqueleto para se mover.

A substituição de mitocôndrias de diferentes tamanhos, funcionando separadamente umas das outras e fornecendo energia a certas zonas do citoplasma, são mitocôndrias longas e ramificadas. Eles são capazes de fornecer energia para áreas das células que estão distantes umas das outras. Semelhante trabalho em equipe condriossomos são observados não apenas em organismos unicelulares, mas também em multicelulares. A maioria estrutura complexa os condriossomos são encontrados no músculo esquelético de mamíferos, onde os maiores condriossomos ramificados são unidos entre si usando junções intermiocondriais (IMCs).

São espaços estreitos entre as membranas mitocondriais adjacentes. Este espaço tem uma alta densidade eletrônica. MMK são mais comuns em células onde se ligam a condriossomos de trabalho.

Para entender melhor a questão, você precisa descrever brevemente o significado das mitocôndrias, a estrutura e as funções dessas incríveis organelas.

Como eles estão dispostos?

Para entender o que são as mitocôndrias, você precisa conhecer sua estrutura. Esta fonte incomum de energia tem a forma de uma bola, mas mais frequentemente alongada. Duas membranas estão localizadas próximas uma da outra:

• exterior (suave);
• interno, que forma excrescências em forma de folha (cristae) e tubular (túbulos).

Se você não levar em conta o tamanho e a forma das mitocôndrias, elas têm a mesma estrutura e funções. O condriossomo é delimitado por duas membranas, de 6 nm de tamanho. A membrana externa das mitocôndrias se assemelha a um recipiente que as protege do hialoplasma. A membrana interna é separada da externa por uma seção de 11 a 19 nm de largura. Uma característica distintiva da membrana interna é sua capacidade de se projetar para dentro das mitocôndrias, assumindo a forma de cristas achatadas.

A cavidade interna da mitocôndria é preenchida por uma matriz, que possui uma estrutura de grão fino, onde às vezes são encontrados filamentos e grânulos (15-20 nm). Os fios da matriz criam organelas, e os grânulos tamanhos pequenos- Ribossomos mitocondriais.

Na primeira fase, ocorre no hialoplasma. Nesta fase, ocorre a oxidação inicial de substratos ou glicose até que esses procedimentos ocorram sem oxigênio - oxidação anaeróbica. Próximo estágio A geração de energia é a oxidação aeróbica e a quebra de ATP, Este processo ocorre nas mitocôndrias das células.

O que as mitocôndrias fazem?

As principais funções desta organela são:

A presença de seu próprio ácido desoxirribonucleico nas mitocôndrias confirma mais uma vez a teoria simbiótica do aparecimento dessas organelas. Além disso, além do trabalho principal, eles estão envolvidos na síntese de hormônios e aminoácidos.

Patologia mitocondrial

Mutações que ocorrem no genoma mitocondrial levam a consequências deprimentes. O portador humano é o DNA, que é transmitido aos filhos pelos pais, enquanto o genoma mitocondrial é transmitido apenas pela mãe. Este fato é explicado de forma muito simples: as crianças recebem o citoplasma com condriossomos contidos nele junto com um óvulo feminino, eles estão ausentes nos espermatozóides. Mulheres com esse distúrbio podem transmitir uma doença mitocondrial para seus filhos, mas um homem doente não.

Em condições normais, os condriossomos têm a mesma cópia de DNA - homoplasmia. Mutações podem ocorrer no genoma mitocondrial, e a heteroplasmia ocorre devido à coexistência de células saudáveis ​​e mutantes.

Graças à medicina moderna, mais de 200 doenças foram identificadas até hoje, cuja causa foi uma mutação do DNA mitocondrial. Não em todos os casos, mas manutenção terapêutica e tratamento doenças mitocondriais prestam-se bem.

Então descobrimos a questão do que são as mitocôndrias. Como todas as outras organelas, elas são muito importantes para a célula. Eles indiretamente participam de todos os processos que requerem energia.