Pembelahan sel mitokondria. Mitokondria

Struktur. Peralatan permukaan mitokondria terdiri dari dua membran - luar dan dalam. Membran luar halus, ia memisahkan mitokondria dari hialoplasma. Di bawahnya ada lipatan membran dalam, yang terbentuk Christie(punggung bukit). Di kedua sisi krista, terdapat badan berbentuk jamur kecil yang disebut oksisom, atau ATP-somami. Mereka mengandung enzim yang terlibat dalam fosforilasi oksidatif (penambahan residu fosfat ke ADP untuk membentuk ATP). Jumlah krista dalam mitokondria berhubungan dengan kebutuhan energi sel; khususnya pada sel otot, mitokondria mengandung krista dalam jumlah yang sangat besar. Dengan meningkatnya fungsi sel, mitokondria menjadi lebih lonjong atau memanjang, dan jumlah krista bertambah.

Mitokondria memiliki genomnya sendiri, ribosom tipe 70S berbeda dengan ribosom sitoplasma. DNA mitokondria sebagian besar memiliki bentuk siklik (plasmid), mengkodekan ketiga jenis RNA-nya sendiri dan menyediakan informasi untuk sintesis beberapa protein mitokondria (sekitar 9%). Jadi, mitokondria dapat dianggap sebagai organel semi-otonom. Mitokondria adalah organel yang dapat mereplikasi diri (mampu bereproduksi). Pembaruan mitokondria terjadi sepanjang siklus sel. Misalnya, di sel hati, sel tersebut diganti dengan yang baru setelah hampir 10 hari. Cara yang paling mungkin untuk mereproduksi mitokondria adalah dengan membaginya: penyempitan muncul di tengah mitokondria atau septum muncul, setelah itu organel terbelah menjadi dua mitokondria baru. Mitokondria dibentuk oleh promitokondria - benda bulat dengan diameter hingga 50 nm dengan membran ganda.

Fungsi . Mitokondria terlibat dalam proses energi sel; mereka mengandung enzim yang terkait dengan produksi energi dan respirasi sel. Dengan kata lain, mitokondria adalah sejenis pabrik mini biokimia yang mengubah energi senyawa organik menjadi energi terapan ATP. Di mitokondria, proses energi dimulai di matriks, dimana pemecahan asam piruvat terjadi dalam siklus Krebs. Selama proses ini, atom hidrogen dilepaskan dan diangkut melalui rantai pernapasan. Energi yang dilepaskan dalam hal ini digunakan di beberapa bagian rantai pernapasan untuk melakukan reaksi fosforilasi - sintesis ATP, yaitu penambahan gugus fosfat ke ADP. Ini terjadi pada membran dalam mitokondria. Jadi, fungsi energi mitokondria berintegrasi dengan: a) oksidasi senyawa organik yang terjadi di dalam matriks, oleh karena itu mitokondria disebut pusat pernapasan sel b) Sintesis ATP dilakukan pada krista, yang disebut mitokondria stasiun energi sel. Selain itu, mitokondria berperan dalam pengaturan metabolisme air, pengendapan ion kalsium, produksi prekursor hormon steroid, metabolisme (misalnya mitokondria dalam sel hati mengandung enzim yang memungkinkannya menetralkan amonia) dan lain-lain.

BIOLOGI + Penyakit mitokondria adalah sekelompok penyakit keturunan yang berhubungan dengan cacat mitokondria yang menyebabkan gangguan respirasi sel. Mereka ditularkan melalui garis keturunan perempuan kepada anak-anak dari kedua jenis kelamin, karena sel telur memiliki volume sitoplasma yang lebih besar dan, karenanya, mewariskan lebih banyak mitokondria kepada keturunannya. DNA mitokondria, tidak seperti DNA inti, tidak dilindungi oleh protein histon, dan mekanisme perbaikan yang diwarisi dari bakteri nenek moyang tidak sempurna. Oleh karena itu, mutasi terakumulasi pada DNA mitokondria 10-20 kali lebih cepat dibandingkan pada DNA inti, yang menyebabkan penyakit mitokondria. Dalam pengobatan modern, sekarang dikenal sekitar 50 di antaranya, misalnya sindrom kelelahan kronis, migrain, sindrom Barth, sindrom Pearson dan masih banyak lagi.

Mitokondria - organel serba guna semi-otonom membran ganda mikroskopis yang menyediakan energi bagi sel, diperoleh melalui proses oksidasi dan disimpan dalam bentuk Ikatan ATP fosfat. Mitokondria juga terlibat dalam biosintesis steroid, oksidasi asam lemak, dan sintesis asam nukleat. Hadir di semua sel eukariotik. Dalam sel prokariotik tidak ada mitokondria, fungsinya dilakukan oleh mesosom - invaginasi membran sitoplasma luar ke dalam sel.

Mitokondria dapat berbentuk elips, bulat, berbentuk batang, berserabut, dan bentuk lainnya yang dapat berubah seiring waktu. Jumlah mitokondria dalam sel yang menjalankan berbagai fungsi sangat bervariasi - dari 50 hingga mencapai 500-5000 pada sel paling aktif. Ada lebih banyak sel yang proses sintetiknya intens (hati) atau biaya energinya tinggi (sel otot). Dalam sel hati (hepatosit), jumlahnya 800, dan volumenya kira-kira 20% dari volume sitoplasma. Ukuran mitokondria berkisar antara diameter 0,2 hingga 1-2 mikron dan panjang 2 hingga 5-7 (10) mikron. Pada tingkat cahaya-optik, mitokondria terdeteksi dalam sitoplasma menggunakan metode khusus dan tampak seperti butiran dan benang kecil (yang menentukan namanya - dari bahasa Yunani mitos - benang dan chondros - butiran).

Dalam sitoplasma, mitokondria dapat didistribusikan secara difus, tetapi biasanya demikian terkonsentrasi di area dengan konsumsi energi maksimum, misalnya di dekat pompa ion, elemen kontraktil (miofibril), organel gerak (aksonem sperma, silia), komponen peralatan sintetik (tangki ER). Menurut salah satu hipotesis, semua mitokondria dalam sel terhubung satu sama lain dan membentuk jaringan tiga dimensi.

Mitokondria dikelilingi dua membran - eksternal dan internal, terpisah ruang antar-membran, dan berisi matriks mitokondria, ke mana lipatan membran bagian dalam menghadap - Krista.

Membran luar mitokondria halus, secara kimiawi mirip dengan membran sitoplasma luar dan sangat permeabel terhadap molekul dengan berat hingga 10 kilodalton yang menembus dari sitosol ke dalam ruang antar membran. Komposisinya mirip dengan plasmalemma, 25% adalah protein, 75% adalah lipid. Kolesterol hadir di antara lipid. Membran luar mengandung banyak molekul khusus mengangkut protein(Misalnya, porin), yang membentuk saluran hidrofilik yang lebar dan memastikan permeabilitasnya yang tinggi, serta jumlah yang kecil sistem enzim. Di atasnya ada reseptor, pengenalan protein yang diangkut melalui keduanya mitokondria membran pada titik khusus kontaknya - zona adhesi.

Membran bagian dalam memiliki tonjolan ke dalam- punggungan atau krista yang membagi matriks mitokondria menjadi beberapa kompartemen. Cristae meningkatkan luas permukaan membran bagian dalam. Dengan demikian, luas membran mitokondria bagian dalam lebih besar daripada membran luar. Krista terletak tegak lurus atau memanjang terhadap panjang mitokondria. Bentuk krista bisa vesikular, tubular atau pipih.

Komposisi kimia membran bagian dalam mitokondria mirip dengan membran prokariota (misalnya, mengandung lipid khusus - kardiodipin dan tidak mengandung kolesterol). Membran bagian dalam mitokondria didominasi oleh protein, terhitung 75%. Tiga jenis protein tertanam di membran bagian dalam (a) protein dari rantai transpor elektron (rantai pernapasan) - NAD"H dehidrogenase dan FAD"H dehidrogenase - dan protein transpor lainnya,(B) Badan jamur ATP sintetase(yang kepalanya diarahkan ke matriks) dan (c) bagian dari enzim siklus Krebs (suksinat dehidrogenase). Membran bagian dalam mitokondria dicirikan oleh permeabilitas yang sangat rendah; zat diangkut melalui titik kontak. Rendahnya permeabilitas membran bagian dalam terhadap ion-ion kecil karena kandungan fosfolipid yang tinggi

Mitokondria - organel sel semi-otonom, karena mengandung DNA mereka sendiri, sistem replikasi semi-otonom, transkripsi dan peralatan sintesis protein mereka sendiri - sistem terjemahan semi-otonom (ribosom tipe 70S dan t-RNA). Berkat ini, mitokondria mensintesis beberapa proteinnya sendiri. Mitokondria dapat membelah secara independen dari pembelahan sel. Jika semua mitokondria dikeluarkan dari sel, mitokondria baru tidak akan muncul di dalamnya. Menurut teori endosimbiosis, mitokondria berasal dari sel prokariotik aerobik yang masuk ke dalam sel inang, tetapi tidak dicerna, memasuki jalur simbiosis yang dalam dan lambat laun, kehilangan otonomi, berubah menjadi mitokondria.

Mitokondria - organel semi-otonom, yang dinyatakan dengan tanda-tanda berikut:

1) adanya materi genetiknya sendiri (untai DNA), yang memungkinkan sintesis protein, dan juga memungkinkannya membelah secara independen dari sel;

2) adanya membran ganda;

3) plastida dan mitokondria mampu mensintesis ATP (untuk kloroplas sumber energinya adalah cahaya, di mitokondria ATP terbentuk sebagai hasil oksidasi zat organik).

Fungsi mitokondria:

1) Energi- Sintesis ATP (karenanya organel ini disebut “stasiun energi sel”):

Selama respirasi aerobik, fosforilasi oksidatif terjadi pada krista (pembentukan ATP dari ADP dan fosfat anorganik karena energi yang dilepaskan selama oksidasi zat organik) dan transfer elektron sepanjang rantai transpor elektron. Membran bagian dalam mitokondria mengandung enzim yang terlibat dalam respirasi sel;

2) partisipasi dalam biosintesis banyak senyawa (beberapa asam amino dan steroid disintesis di mitokondria (steroidogenesis), beberapa proteinnya sendiri disintesis), serta akumulasi ion (Ca 2+), glikoprotein, protein, lipid;

3) oksidasi asam lemak;

4) genetik- sintesis asam nukleat (proses replikasi dan transkripsi sedang berlangsung). DNA mitokondria memberikan pewarisan sitoplasma.

ATP

ATP ditemukan pada tahun 1929 oleh ahli kimia Jerman Lohmann. Pada tahun 1935, Vladimir Engelhardt menarik perhatian pada fakta bahwa kontraksi otot tidak mungkin terjadi tanpa kehadiran ATP. Antara tahun 1939 dan 1941, pemenang Hadiah Nobel Fritz Lipmann membuktikan bahwa sumber energi utama untuk reaksi metabolisme adalah ATP, dan menciptakan istilah “ikatan fosfat kaya energi.” Perubahan dramatis dalam studi tentang pengaruh ATP pada tubuh terjadi pada pertengahan tahun 70-an, ketika ditemukannya keberadaan reseptor spesifik pada permukaan luar membran sel yang sensitif terhadap molekul ATP. Sejak itu, efek pemicu (regulasi) ATP pada berbagai fungsi tubuh telah dipelajari secara intensif.

Asam adenosin trifosfat ( ATP, asam adenin trifosfat) adalah nukleotida yang memainkan peran yang sangat penting dalam metabolisme energi dan zat dalam organisme; Pertama-tama, senyawa ini dikenal sebagai sumber energi universal untuk semua proses biokimia yang terjadi dalam sistem kehidupan.

Secara kimia, ATP adalah ester trifosfat dari adenosin, yang merupakan turunan dari adenin dan ribosa.

Basa nitrogen purin - adenin - dihubungkan melalui ikatan β-N-glikosidik ke karbon ribosa berukuran 5", yang padanya tiga molekul asam fosfat dilekatkan secara berurutan, masing-masing ditandai dengan huruf: α, β dan γ.

ATP mengacu pada apa yang disebut senyawa berenergi tinggi, yaitu senyawa kimia yang mengandung ikatan, yang hidrolisisnya melepaskan sejumlah besar energi. Hidrolisis ikatan fosfoester molekul ATP, disertai dengan eliminasi 1 atau 2 residu asam fosfat, menyebabkan pelepasan, menurut berbagai sumber, dari 40 hingga 60 kJ/mol.

ATP + H 2 O → ADP + H 3 PO 4 + energi

ATP + H 2 O → AMP + H 4 P 2 O 7 + energi

Energi yang dilepaskan digunakan dalam berbagai proses yang memerlukan konsumsi energi

fungsi

1) Yang utama adalah energi. ATP berfungsi sebagai sumber energi langsung untuk banyak proses biokimia dan fisiologis yang intensif energi.

2) sintesis asam nukleat.

3) pengaturan banyak proses biokimia. ATP, bergabung dengan pusat pengaturan enzim, meningkatkan atau menekan aktivitasnya.

prekursor langsung sintesis sikloadenosin monofosfat, pembawa pesan sekunder transmisi sinyal hormonal ke dalam sel.

neurotransmitter pada sinapsis

rute sintesis:

Di dalam tubuh, ATP disintesis dari ADP menggunakan energi zat pengoksidasi:

ADP + H 3 PO 4 + energi→ ATP + H 2 O.

Fosforilasi ADP dimungkinkan melalui dua cara: fosforilasi substrat dan fosforilasi oksidatif. Sebagian besar ATP dibentuk pada membran mitokondria melalui fosforilasi oksidatif oleh enzim ATP sintetase yang bergantung pada H. Fosforilasi substrat ADP tidak memerlukan partisipasi membran; ini terjadi selama glikolisis atau melalui transfer gugus fosfat dari senyawa berenergi tinggi lainnya.

Reaksi fosforilasi ADP dan penggunaan ATP selanjutnya sebagai sumber energi membentuk proses siklik yang merupakan inti dari metabolisme energi.

Di dalam tubuh, ATP adalah salah satu zat yang paling sering diperbarui. Pada siang hari, satu molekul ATP melewati rata-rata 2000-3000 siklus resintesis (tubuh manusia mensintesis sekitar 40 kg per hari), artinya, praktis tidak ada cadangan ATP yang dibuat di dalam tubuh, dan untuk kehidupan normal hal ini diperlukan. untuk terus-menerus mensintesis molekul ATP baru.

(dari bahasa Yunani mitos - benang, kondrion - butiran, soma - tubuh) adalah organel granular atau berserabut (Gbr. 1, a). Mitokondria dapat diamati pada sel hidup karena mempunyai kepadatan yang cukup tinggi. Dalam sel seperti itu, mitokondria dapat bergerak, berpindah, dan bergabung satu sama lain. Mitokondria khususnya teridentifikasi dengan baik pada sediaan yang diwarnai dengan berbagai cara. Ukuran mitokondria bervariasi pada spesies yang berbeda, dan bentuknya juga bervariasi. Namun, pada sebagian besar sel, ketebalan struktur ini relatif konstan (sekitar 0,5 µm), namun panjangnya bervariasi, mencapai 7-60 µm dalam bentuk berserabut.

Mitokondria, terlepas dari ukuran dan bentuknya, memiliki struktur universal, ultrastrukturnya seragam. Mitokondria dibatasi oleh dua membran (Gbr. 1b), mereka memiliki empat subkompartemen: matriks mitokondria, membran dalam, ruang membran dan membran luar menghadap sitosol. Membran luar memisahkannya dari sitoplasma lainnya. Ketebalan membran luar sekitar 7 nm, tidak terhubung dengan membran sitoplasma lain dan tertutup sendiri, sehingga merupakan kantung membran. Membran luar dipisahkan dari membran dalam oleh ruang antar membran dengan lebar sekitar 10-20 nm. Membran bagian dalam (ketebalannya sekitar 7 nm) membatasi isi internal mitokondria, matriksnya, atau mitoplasmanya. Ciri khas membran dalam mitokondria adalah kemampuannya membentuk banyak tonjolan (lipatan) di dalam mitokondria. Tonjolan seperti itu (krista, Gambar 27) paling sering terlihat seperti punggung datar. Mitokondria melakukan sintesis ATP, yang terjadi sebagai akibat dari oksidasi substrat organik dan fosforilasi ADP.

Mitokondria berspesialisasi dalam sintesis ATP melalui transpor elektron dan fosforilasi oksidatif. (Gambar 21-1). Meskipun mereka memiliki mesin sintesis DNA dan protein sendiri, sebagian besar protein mereka dikodekan oleh DNA seluler dan berasal dari sitosol. Selain itu, setiap protein yang masuk ke organel harus mencapai subkompartemen tertentu di mana ia berfungsi.

Mitokondria adalah “stasiun energi” sel eukariotik. Krista mengandung enzim yang terlibat dalam mengubah energi nutrisi yang masuk ke dalam sel dari luar menjadi energi molekul ATP. ATP adalah “mata uang universal” yang digunakan sel untuk membayar seluruh biaya energinya. Lipatan membran bagian dalam meningkatkan luas permukaan tempat enzim yang mensintesis ATP berada. Semakin besar jumlah krista dalam mitokondria dan jumlah mitokondria itu sendiri dalam suatu sel, semakin banyak pengeluaran energi yang dihasilkan sel tersebut. Pada otot terbang serangga, setiap sel mengandung beberapa ribu mitokondria. Jumlah mereka juga berubah selama proses perkembangan individu (ontogenesis): pada sel embrio muda jumlahnya lebih banyak dibandingkan pada sel yang menua. Biasanya, mitokondria terakumulasi di dekat area sitoplasma di mana terdapat kebutuhan akan ATP, yang dibentuk di mitokondria.

Jarak antar membran pada krista sekitar 10-20 nm. Pada alga uniseluler yang paling sederhana, pada beberapa sel tumbuhan dan hewan, pertumbuhan membran bagian dalam berbentuk tabung dengan diameter sekitar 50 nm. Inilah yang disebut krista tubular.

Matriks mitokondria bersifat homogen dan memiliki konsistensi yang lebih padat dibandingkan hialoplasma yang mengelilingi mitokondria. Matriksnya mengandung untaian tipis DNA dan RNA, serta ribosom mitokondria, tempat beberapa protein mitokondria disintesis. Dengan menggunakan mikroskop elektron, formasi berbentuk jamur - ATP-some - dapat dilihat pada membran bagian dalam dan krista pada sisi matriks. Ini adalah enzim yang membentuk molekul ATP. Bisa sampai 400 per 1 mikron.

Beberapa protein yang dikodekan oleh genom mitokondria terletak terutama di membran bagian dalam. Mereka biasanya membentuk subunit kompleks protein, komponen lainnya dikodekan oleh gen inti dan berasal dari sitosol. Pembentukan agregat hibrida memerlukan keseimbangan sintesis kedua jenis subunit ini; Bagaimana sintesis protein dikoordinasikan pada berbagai jenis ribosom yang dipisahkan oleh dua membran masih menjadi misteri.

Biasanya, mitokondria terletak di tempat yang membutuhkan energi untuk setiap proses kehidupan. Timbul pertanyaan tentang bagaimana energi diangkut di dalam sel - apakah melalui difusi ATP dan apakah ada struktur di dalam sel yang bertindak sebagai konduktor listrik yang dapat menyatukan bagian-bagian sel yang berjauhan dengan penuh semangat. Hipotesisnya adalah bahwa perbedaan potensial pada area tertentu dari membran mitokondria ditransmisikan sepanjang area tersebut dan diubah menjadi kerja di area lain dari membran yang sama [Skulachev V.P., 1989].

Tampaknya membran mitokondria sendiri bisa menjadi kandidat yang cocok untuk peran yang sama. Selain itu, para peneliti tertarik pada interaksi beberapa mitokondria dalam sel satu sama lain, kerja seluruh ansambel mitokondria, seluruh kondrioma - totalitas semua mitokondria.

Mitokondria merupakan karakteristik, dengan sedikit pengecualian, dari semua sel eukariotik baik organisme autotrofik (tumbuhan fotosintetik) maupun heterotrofik (hewan, jamur). Fungsi utamanya terkait dengan oksidasi senyawa organik dan penggunaan energi yang dilepaskan selama pemecahan senyawa ini dalam sintesis molekul ATP. Oleh karena itu, mitokondria sering disebut sebagai stasiun energi sel.

18. Mitokondria. Struktur dan fungsi mitokondria sel.

Mitokondria adalah organel yang memasok energi untuk proses metabolisme dalam sel. Ukurannya bervariasi dari 0,5 hingga 5-7 mikron, jumlah dalam sel berkisar antara 50 hingga 1000 atau lebih. Dalam hialoplasma, mitokondria biasanya tersebar secara difus, tetapi dalam sel khusus mitokondria terkonsentrasi di area yang paling membutuhkan energi. Misalnya, dalam sel otot dan simplas, sejumlah besar mitokondria terkonsentrasi di sepanjang elemen kerja - fibril kontraktil. Dalam sel yang fungsinya melibatkan konsumsi energi yang sangat tinggi, mitokondria membentuk banyak kontak, bersatu menjadi jaringan atau kelompok (kardiomiosit dan simplas jaringan otot rangka). Di dalam sel, mitokondria melakukan fungsi respirasi. Respirasi sel adalah rangkaian reaksi dimana sel menggunakan energi ikatan molekul organik untuk mensintesis senyawa berenergi tinggi seperti ATP. Molekul ATP yang terbentuk di dalam mitokondria dipindahkan ke luar, ditukar dengan molekul ADP yang terletak di luar mitokondria. Dalam sel hidup, mitokondria dapat bergerak menggunakan elemen sitoskeletal. Pada tingkat ultramikroskopis, dinding mitokondria terdiri dari dua membran - luar dan dalam. Membran luar mempunyai permukaan yang relatif halus, sedangkan membran dalam membentuk lipatan atau krista yang mengarah ke tengah. Di antara membran luar dan dalam muncul ruang sempit (sekitar 15 nm), yang disebut ruang luar mitokondria; membran bagian dalam mendefinisikan ruang bagian dalam. Isi ruang luar dan dalam mitokondria berbeda, dan seperti halnya membran itu sendiri, keduanya berbeda secara signifikan tidak hanya pada permukaannya, tetapi juga dalam sejumlah karakteristik biokimia dan fungsional. Membran luar memiliki komposisi dan sifat kimia yang mirip dengan membran intraseluler lainnya dan plasmalemma.

Hal ini ditandai dengan permeabilitas yang tinggi karena adanya saluran protein hidrofilik. Membran ini mengandung kompleks reseptor yang mengenali dan mengikat zat yang masuk ke mitokondria. Spektrum enzim pada membran luar tidak kaya: ini adalah enzim untuk metabolisme asam lemak, fosfolipid, lipid, dll. Fungsi utama membran luar mitokondria adalah untuk memisahkan organel dari hialoplasma dan mengangkut substrat yang diperlukan. untuk respirasi seluler. Membran bagian dalam mitokondria di sebagian besar sel jaringan berbagai organ membentuk krista berbentuk piring (lamellar cristae), yang secara signifikan meningkatkan luas permukaan membran bagian dalam. Yang terakhir, 20-25% dari semua molekul protein adalah enzim rantai pernapasan dan fosforilasi oksidatif. Dalam sel endokrin kelenjar adrenal dan gonad, mitokondria terlibat dalam sintesis hormon steroid. Pada sel-sel tersebut, mitokondria mempunyai krista berbentuk tabung (tubulus) yang letaknya teratur pada arah tertentu. Oleh karena itu, krista mitokondria pada sel penghasil steroid pada organ ini disebut tubular. Matriks mitokondria, atau isi ruang dalam, adalah struktur seperti gel yang mengandung sekitar 50% protein. Badan osmiofilik, yang dijelaskan dengan mikroskop elektron, adalah cadangan kalsium. Matriksnya mengandung enzim siklus asam sitrat, yang mengkatalisis oksidasi asam lemak, sintesis ribosom, dan enzim yang terlibat dalam sintesis RNA dan DNA. Jumlah total enzim melebihi 40. Selain enzim, matriks mitokondria mengandung DNA mitokondria (mitDNA) dan ribosom mitokondria. Molekul mitDNA berbentuk cincin. Kemungkinan sintesis protein intramitokondria terbatas - protein transpor membran mitokondria dan beberapa protein enzimatik yang terlibat dalam fosforilasi ADP disintesis di sini. Semua protein mitokondria lainnya dikodekan oleh DNA inti, dan sintesisnya terjadi di hialoplasma, dan kemudian diangkut ke mitokondria. Siklus hidup mitokondria dalam sel pendek, sehingga alam telah menganugerahi mereka sistem reproduksi ganda - selain pembelahan mitokondria induk, pembentukan beberapa organel anak melalui tunas juga dimungkinkan.

Polisom. Sintesis protein sitoplasma

Ribosom adalah organel terkecil yang ada di sitoplasma sel. Meskipun ukurannya besar, mereka merupakan kumpulan molekul kompleks yang terdiri dari RNA ribosom (r-RNA) dengan berbagai panjang dan protein ribosom . Di sitoplasma, ribosom ditemukan dalam dua bentuk:

1. Dalam keadaan terdisosiasi (dua subunit: kecil dan besar), yang menunjukkan status tidak aktifnya;

2. Dalam bentuk terkait – ini adalah bentuk status aktif mereka.

Subunit besar dibentuk oleh tiga molekul RNA, berbentuk belahan dengan 3 tonjolan yang berinteraksi dengan “paku” subunit kecil.

Subunit kecil hanya mengandung satu molekul RNA dan tampak seperti “topi” dengan duri menghadap subunit besar. Asosiasi subunit ribosom adalah interaksi relief permukaannya.

Fungsi subunit:

1. Kecil bertanggung jawab untuk mengikat messenger RNA;

2. Besar – untuk pembentukan rantai polipeptida.

Polisom adalah sekelompok ribosom (dari 5 hingga 30) yang dihubungkan oleh untai m-RNA untuk membentuk kompleks fungsional. Ini mensintesis protein sitoplasma yang diperlukan sel untuk tumbuh dan mengembangkan organel diferensiasi.

Tahapan sintesis protein sitoplasma:

1. Keluar dari inti m-RNA;

2. Perakitan ribosom;

3. Pembentukan polisom fungsional;

4. Sintesis peptida sinyal;

5. Membaca urutan asam amino dalam peptida partikel pengenalan sinyal (SRP);

6. Selesainya sintesis protein sitoplasma pada polisom. Lihat gambar. 1

Beras. 1: Skema sintesis protein sitoplasma

II. Mitokondria (struktur dan fungsi)

Mitokondria- Ini adalah sistem pasokan energi sel. Pada tingkat cahaya-optik Mereka diidentifikasi dengan pewarnaan Altman dan muncul dalam bentuk butiran dan benang. Di dalam sitoplasma mereka didistribusikan secara difus, dan dalam sel-sel khusus mereka terkonsentrasi di daerah yang paling membutuhkan energi.

Tingkat mikroskopis elektron dari organisasi mitokondria: Ia memiliki dua membran: luar dan dalam. Lihat gambar. 2

Beras. 2: Diagram struktur mitokondria

Membran luar- Ini adalah tas dengan permukaan yang relatif datar, komposisi dan sifat kimianya dekat dengan plasmalemma, memiliki permeabilitas yang lebih tinggi dan mengandung enzim untuk metabolisme asam lemak, fosfolipid dan lipid.

Fungsi:

1. Penggambaran mitokondria pada hialoplasma;

2. Pengangkutan substrat untuk respirasi sel ke dalam mitokondria.

Membran bagian dalam– tidak rata, membentuk krista berupa lempengan-lempengan (lamellar cristae) dengan bertambahnya luas permukaannya. Komponen utama membran ini adalah molekul protein yang berhubungan dengan enzim rantai pernapasan, sitokrom.

Di permukaan krista di beberapa sel mereka menggambarkannya partikel jamur (Partikel F 1), yang membedakan kepala (9 nm) dan tangkai (3 nm). Dipercaya bahwa di sinilah sintesis ATP dan ADP terjadi.

Sebuah ruang kecil (sekitar 15-20 nm) terbentuk antara membran luar dan dalam, yang disebut ruang luar mitokondria. Ruang bagian dalam dibatasi oleh membran mitokondria bagian dalam dan berisi matriks.

Matriks mitokondria memiliki fase seperti gel dan ditandai dengan kandungan protein yang tinggi. Itu mengandung butiran mitokondria – partikel berdiameter 20 – 50 nm dengan kerapatan elektron tinggi, mengandung ion Ca 2+ dan Mg 2+. Matriks mitokondria juga mengandung DNA mitokondria dan ribosom. Pada tahap pertama, sintesis protein transpor membran mitokondria dan beberapa protein yang terlibat dalam fosfolasi ADP terjadi. DNA di sini terdiri dari 37 gen dan tidak mengandung urutan nukleotida non-coding.

Fungsi mitokondria:

1. Menyediakan energi bagi sel dalam bentuk ATP;

2. Partisipasi dalam sintesis hormon steroid;

3. Partisipasi dalam sintesis asam nukleat;

4. Deposisi kalsium.