Живая материя представляет собой стройную многоуровневую систему, в которой каждое последующее звено проявляется усложнением строения и функций предыдущих уровней. Особенно значимы процессы обмена веществ, происходящие в клеточных органоидах, например, в ядре, митохондриях, рибосомах. Их рассматривает как цитология, так и молекулярная биология. Это наука, изучающая роль митохондрий в метаболизме.
Мы остановимся на особенностях молекулярного и клеточного вида организации природы. Они являются базой для более сложных уровней. Также выясним, как в клетке протекают процессы синтеза и расщепления. Далее определим, какие органеллы отвечают за катаболические реакции. Ответы на эти вопросы даст молекулярная биология – наука, изучающая роль митохондрий в метаболизме.
Обмен веществ и энергии в клетке
Живые организмы существуют благодаря поступлению в их ткани, органы и клетки питательных веществ. Под действием ферментов они расщепляются в специальных органоидах - митохондриях, присутствующих во всех эукариотических клетках. При этом выделяется энергия, часть из которой рассеивается в виде тепла, а оставшаяся порция переходит в вид молекул АТФ или НАДФ. Она расходуется на рост, движение, размножение и т.д. Биологическая наука, изучающая роль митохондрий в метаболизме, доказала их важное значение в синтезе энергии.
Как строение митохондрии обуславливает ее функции
Внешне органеллы похожи на диски, палочки или нити. Таковы они, например, в миофибриллах или клетках простейших: инфузорий, жгутиконосцев. Органоид состоит из двух мембран, внутренняя часть содержит матрикс и складки-кристы с АТФ-сомами, включающими ферментативный комплекс. Он отвечает за синтез молекул аденозинтрифосфорной кислоты. Молекулярная биология – наука, изучающая роль митохондрий в метаболизме, выяснила, что первичные реакции идут в матриксе, а непосредственное образование АТФ происходит на кристах органелл.
Почему митохондрии называют силовыми станциями клетки?
Чтобы синтезировать энергию, нужно перенести ионы Н+ с внешней, положительно заряженной поверхности органоида, на складки внутренней мембраны, несущие отрицательные заряды. Этот процесс катализируют молекулы ферментной системы Н+– АТФ-азы, через мембранные каналы которых и движутся катионы водорода. Они вызывают реакцию окислительного фосфорилирования. Это присоединение фосфатной кислоты к АДФ, что приводит к образованию молекул АТФ – основного энергетического вещества клеток. Наука, изучающая роль митохондрий в метаболизме – молекулярная биология. Она экспериментально подтвердила главное значение этих органелл в обмене веществ и энергии в клетках.
