Митохондрии – это вид органоидов длиной 2 мкм и шириной 1 мкм. Они составляют четвертую часть от объема эукариотической клетки. Их количество в клетке – около 2000.
Оболочка органоида представлена двумя мембранами: внешней и внутренней. Между ними находится межмембранное пространство. Внешняя мембрана имеет гладкую структуру, внутренняя – складчатую. Внутренняя структура имеет большую площадь поверхности. Кристы – это поперечные перегородки, образованные складками внутренней мембраны.
Число митохондрий и крист зависит от типа клетки. В клетках тканей с активными окислительными процессами крист особенно много. Примером такой ткани может служить сердце. Митохондрии весьма изменчивы и пластичны.
Порины внедрены во внешнюю мембрану. Они образуют поры, через которые могут проникать вещества с молекулярной массой менее 10 кДа. Внутренняя оболочка (мембрана) является непроницаемой практически для всех молекул (кроме молекул Н20, О2 и СО2). Содержание белков во внутренней мембране около 75%. Это транспортные белки, компоненты дыхательной цепочки и АТФ-синтеза, а также ферменты. В состав матрикса входят ферменты цитратного цикла.
Именно благодаря митохондриям внутри клетки происходит синтез АТФ. Метаболизм осуществляется благодаря следующим процессам: преобразование пирувата в ацетил-КоА, цитратный цикл; дыхательная цепочка вместе с синтезом АТФ (окислительное фосфорилирование); расщепление жирных кислот.
Кроме этого митохондрии поддерживают необходимую концентрацию Са2+(не более 1 мкмоль/л).
Главная задача митохондрий – захват субстратов с большим запасом энергии (пируват, углеродный скелет аминокислот, жирные кислоты), с последующим их расщеплением и образованием воды и углекислого газа.
Благодаря цитратному циклу происходит полное окисление соединений углерода, и образуются эквиваленты в виде восстановленных коферментов. Все эти процессы протекают в матриксе. Ферменты дыхательной цепи реокисляют коферменты. В качестве доноров используются НАДН и ФАДН2.
Эта реакция многоступенчата и включат в себя перенос протонов в межмембранное пространство. Благодаря этому создается электрохимический градиент, который используется для производства АТФ и является необходимым компонентом для транспортных систем.