Ядрышко

Внутри ядра имеется структура, называемая ядрышком (лат. nukleola) – это центр образования субъединиц рибосом. В составе ядрышка находятся большие петли ДНК, содержащие большое количество генов рибосомной РНК. Каждое такое скопление генов называется ядрышковым организатором. В них происходит синтез рибосомных РНК, которые, соединяясь с белками, образуют субъединицы (большую и малую) рибосом. От ядрышка субъединицы рибосомы перемещаются к порам ядерной оболочки, через которые проходят в цитоплазму.

Ядрышко не окружено мембраной. Его внешний вид заметно изменяется в зависимости от фазы клеточного цикла. С началом митоза ядрышко уменьшается в размерах и затем вовсе исчезает, по мере того как происходит конденсация хромосом и прекращается синтез всех типов РНК. В клетках человека гены рРНК локализуются на концах пяти пар хромосом. Поэтому сразу после митоза в клетке образуется 10 маленьких ядрышек, которые быстро сливаются в одно большое ядрышко. (В ядре может содержаться как одно, так и несколько ядрышек). Размер ядрышек отражает активность синтеза белка в клетке, – чем активнее клетка, тем крупнее ядрышко. Самые активные эукариотические клетки используют около 10 миллионов рибосом в течение одного клеточного цикла.

Митохондрии

Митохондрии (от лат. mitos – нить, chondrion – зернышко, крупинка) – это органеллы размером около 1–2 мкм, выполняющие функцию клеточных энергоблоков. Митохондрии отличаются от других органелл клеток тем, что обладают сдвоенной липидной мембраной: гладкой – внешней, складчатой – внутренней. Складки внутренней мембраны глубоко проникают в матрикс митохондрий, образуя поперечные перегородки – кристы.

Мембраны митохондрий содержат интегральные мембранные белки. Во внешнюю мембрану входят порины, которые образуют поры и делают мембраны проницаемымы для веществ с молекулярной массой до 10кДа. Внутренняя же мембрана митохондрии непроницаема для большинства молекул; исключение составляют О₂ , СО₂ , Н₂О. Внутренняя мембрана митохондрий характеризуется необычно высоким содержанием белков (75%) в их число входят транспортные белки-переносчики, ферменты, компоненты дыхательной цепи и АТФ-синтаза. Пространство, образованное внешней и внутренней мембранами обычно называют межмембранным пространством; оно служит резервуаром протонов. Матрикс митохондрии заполнен концентрированным раствором ферментов цикла Кребса.

Различные типы клеток отличаются друг от друга как по количеству и форме митохондрий, так и по количеству крист. Особенно много крист имеют митохондрии в тканях с активными окислительными процессами, например в сердечной мышце. Обычно в клетке, например, гепатоците, содержится около 2000 митохондрий, общий объем которых составляет до 25% от общего объема клетки.

Главной функцией митохондрий является захват богатых энергией субстратов (жирные кислоты, пируват, углеродный скелет аминокислот) из цитоплазмы и их окислительное расщепление с образованием СО₂ и Н₂О, сопряженное с синтезом АТФ. (В митохондриях синтезируется большая часть АТФ, в связи с этим митохондрии образно называют «силовыми станциями», а точнее, «энергетическими блоками» клетки).

В митохондриях локализованы следующие метаболические процессы: превращение пирувата в ацетил КоА, цитратный цикл (цикл Кребса), дыхательная цепь, сопряженная с синтезом АТФ (сочетание этих процессов носит название « окислительное фосфорилирование»); расщепление жирных кислот и частично цикл мочевины.Известно, что жизнедеятельность этих органелл связана с производством тепла и метаболизмом жиров. Так, разобщение идущих в них процессов окисления и фосфорилирования (образования АТФ) приводит к росту тепловыделения.

Митохондрии также поставляют клетке продукты промежуточного метаболизма и действуют наряду с ЭР как депо ионов кальция, которое с помощью ионных насосов поддерживает концентрацию Са²⁺ в цитоплазме на постоянном низком уровне (ниже один мкмоль/л). В митохондриях есть свой ферментNO-синтетаза, действие которого зависит от многих факторов. Производимый в них оксид азота (NO) в малых количествах стимулирует образование новых митохондрий, а в больших – подавляет их работу.

Продолжительность жизни митохондрий около 10 дней. Состарившиеся митохондрии узнаются и разрушаются в аутофагосомах. Митохондрии размножаются путем деления. Возникновение дополнительных митохондрий есть реакция на стресс, например, пониженную температуру.