Энергия в крови связывается с гемоглобином и АТФ. Как работают митохондрии клетки

Митохондрии (от греч. mitos– нить, chondrion- зернышко) – органеллы эукариотических клеток, обладающие собственной ДНК и выполняющие функцию синтеза АTP.
Размеры и форма митохондрий сильно варьирует у разных видов. Обычно ширина ~0,5 мкм, длина 7-60 мкм.
Митохондрии подвижные, пластичные, постоянно изменяют форму, могут ветвиться, сливаться друг с другом, и расходится. Перемещение митохондрий связано с микротрубочками.
В культуре клеток эндотелия сердца головастика ксенопуса наблюдали до 40 случаев слияния и деления митохондрий за 1 час.
Митохондрии расположены около мест высокого потребления АТФ (между миофибриллами в сердечной мышце, вокруг жгутика сперматозоида).
Число митохондрий зависит от потребности клетки в энергии, чем больше потребность, тем больше митохондрий в клетке и тем более они развиты.
Сложная форма митохондрий затрудняет их микроскопическое исследование. На срезе одна извитая митохондрия может быть представлена
несколькими сечениями (3-5), и только пространственная трехмерная реконструкция, построенная на изучении серийных срезов, может решить вопрос, имеем ли мы дело с 3-6 отдельными митохондриями или же с одной изогнутой или разветвленной.
В некоторых клетках имеется одна сильно разветвленная митохондрия (одноклеточные зеленые водоросли Polytomella, Engiena, Chlorella). Длинные ветвящиеся митохондрии были описаны в клетках культуры ткани млекопитающих, в клетках многих растений как в нормальных, так и в анаэробных условиях.
В последнее время стал широко применяться для изучения свойств митохондрий флуорохром родамин. Этот краситель обладает способностью люминисцировать в фиолетовом свете, если он связывается с мембранами активных митохондрий. При этом в люминисцентном микроскопе видна единая митохондриальнвя система – митохондриальный ретикулум.
Печеночную клетку приходится около 200 митохондрий. Это составляет более 20% от общего объема цитоплазмы и около 30-35% от общего
количества белка в клетке. Площадь поверхности всех митохондрий печеночной клетки в 4-5 раз больше поверхности ее плазматической мембраны. Больше всего митохондрий в ооцитах (около 300000) и у гигантской амебы Chaos chaos (до 500000).
В клетках зеленых растений число митохондрий меньше, чем в клетках животных, так как часть их функций могут выполнять хлоропласты. В спермиях часто присутствуют гигантские митохондрии, спирально закрученные вокруг осевой части жгутика.
Отсутствуют митохондрии у кишечных энтамеб, живущих в условиях анаэробиоза, и у некоторых других паразитических простейших.
Обычно митохондрии скапливаются вблизи тех участков цитоплазмы, где возникает потребность в АТФ, образующейся в митохондриях. Так, в скелетных мышцах митохондрии находятся вблизи миофибрилл. В сперматозоидах митохондрии образуют спиральный футляр вокруг оси жгутика; вероятно, это связано с необходимостью использования АТФ для движения хвоста сперматозоида. Аналогичным образом
у простейших и в других клетках, снабженных ресничками, митохондрии локализуются непосредственно под клеточной мембраной у основания ресничек, для работы которых необходим АТФ. В аксонах нервных клеток митохондрии располагаются около синапсов, где происходит процесс передачи нервного импульса.

Строение митохондрий.

Внешняя мембрана
Внутренняя мембрана
Матрикс м-на, матрикс, кристы. она имеет ровные контуры, не образует впячиваний или складок. На нее приходится около 7% от площади всех клеточных мембран. Ее толщина около 7 нм, она не бывает связана ни с какими другими мембранами цитоплазмы и замкнута сама на себя, так что представляет собой мембранный мешок. Наружнюю мембрану от внутренней отделяет межмембранное пространство шириной около 10-20 нм. Внутренняя мембрана (толщиной около 7 нм) ограничивает собственно внутреннее содержимое митохондрии,
ее матрикс или митоплазму. Характерной чертой внутренней мембраны митохондрий является их способность образовывать многочисленные впячивания внутрь митохондрий. Такие впячивания чаще всего имеют вид плоских гребней, или крист. Расстояние между мембранами в кристе составляет около 10-20 нм. Часто кристы могут ветвиться или образовывать пальцевидные отростки, изгибаться и не иметь выраженной ориентации. У простейших, одноклеточных водорослей, в некоторых клетках высших растений и животных выросты внутренней мембраны имеют вид трубок (трубчатые кристы).
Матрикс митохондрий имеет тонкозернистое гомогенное строение, в нем иногда выявляются тонкие собранные в клубок нити (около 2-3 нм) и гранулы около 15-20нм. Теперь стало известно, что нити матрикса митохондрий представляют собой молекулы ДНК в составе митохондриального нуклеоида, а мелкие гранулы – митохондриальные рибосомы.

Функции митохондрий

1. В митохондриях происходит синтез ATP (см. Окислительное фосфорилирование)

Митохондриальная ДНК

Деление миохондрий

Лекция № 7. Эукариотическая клетка

Органоиды — постоянные, обязательно присутствующие, компоненты клетки, выполняющие специфические функции.

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум (ЭПР), — одномембранный органоид. Представляет собой систему мембран, формирующих «цистерны» и каналы, соединенных друг с другом и ограничивающих единое внутреннее пространство — полости ЭПС. Мембраны с одной стороны связаны с цитоплазматической мембраной, с другой — с наружной ядерной мембраной. Различают два вида ЭПС: 1) шероховатая (гранулярная), содержащая на своей поверхности рибосомы, и 2) гладкая (агранулярная), мембраны которой рибосом не несут.

Функции: 1) транспорт веществ из одной части клетки в другую, 2) разделение цитоплазмы клетки на компартменты ( «отсеки»), 3) синтез углеводов и липидов (гладкая ЭПС), 4) синтез белка (шероховатая ЭПС), 5) место образования аппарата Гольджи.

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи, или комплекс Гольджи, — одномембранный органоид. Представляет собой стопки уплощенных «цистерн» с расширенными краями. С ними связана система мелких одномембранных пузырьков (пузырьки Гольджи). Каждая стопка обычно состоит из 4-х–6-ти «цистерн», является структурно-функциональной единицей аппарата Гольджи и называется диктиосомой. Число диктиосом в клетке колеблется от одной до нескольких сотен. В растительных клетках диктиосомы обособлены.

Аппарат Гольджи обычно расположен около клеточного ядра (в животных клетках часто вблизи клеточного центра).

Функции аппарата Гольджи: 1) накопление белков, липидов, углеводов, 2) модификация поступивших органических веществ, 3) «упаковка» в мембранные пузырьки белков, липидов, углеводов, 4) секреция белков, липидов, углеводов, 5) синтез углеводов и липидов, 6) место образования лизосом. Секреторная функция является важнейшей, поэтому аппарат Гольджи хорошо развит в секреторных клетках.

Лизосомы

Лизосомы — одномембранные органоиды. Представляют собой мелкие пузырьки (диаметр от 0,2 до 0,8 мкм), содержащие набор гидролитических ферментов. Ферменты синтезируются на шероховатой ЭПС, перемещаются в аппарат Гольджи, где происходит их модификация и упаковка в мембранные пузырьки, которые после отделения от аппарата Гольджи становятся собственно лизосомами. Лизосома может содержать от 20 до 60 различных видов гидролитических ферментов. Расщепление веществ с помощью ферментов называют лизисом.

Различают: 1) первичные лизосомы, 2) вторичные лизосомы. Первичными называются лизосомы, отшнуровавшиеся от аппарата Гольджи. Первичные лизосомы являются фактором, обеспечивающим экзоцитоз ферментов из клетки.

Вторичными называются лизосомы, образовавшиеся в результате слияния первичных лизосом с эндоцитозными вакуолями. В этом случае в них происходит переваривание веществ, поступивших в клетку путем фагоцитоза или пиноцитоза, поэтому их можно назвать пищеварительными вакуолями.

Автофагия — процесс уничтожения ненужных клетке структур. Сначала подлежащая уничтожению структура окружается одинарной мембраной, затем образовавшаяся мембранная капсула сливается с первичной лизосомой, в результате также образуется вторичная лизосома (автофагическая вакуоль), в которой эта структура переваривается. Продукты переваривания усваиваются цитоплазмой клетки, но часть материала так и остается непереваренной. Вторичная лизосома, содержащая этот непереваренный материал, называется остаточным тельцем. Путем экзоцитоза непереваренные частицы удаляются из клетки.

Автолиз — саморазрушение клетки, наступающее вследствие высвобождения содержимого лизосом. В норме автолиз имеет место при метаморфозах (исчезновение хвоста у головастика лягушек), инволюции матки после родов, в очагах омертвления тканей.

Функции лизосом: 1) внутриклеточное переваривание органических веществ, 2) уничтожение ненужных клеточных и неклеточных структур, 3) участие в процессах реорганизации клеток.

Вакуоли

Вакуоли — одномембранные органоиды, представляют собой «емкости», заполненные водными растворами органических и неорганических веществ. В образовании вакуолей принимают участие ЭПС и аппарат Гольджи. Молодые растительные клетки содержат много мелких вакуолей, которые затем по мере роста и дифференцировки клетки сливаются друг с другом и образуют одну большую центральную вакуоль. Центральная вакуоль может занимать до 95% объема зрелой клетки, ядро и органоиды оттесняются при этом к клеточной оболочке. Мембрана, ограничивающая растительную вакуоль, называется тонопластом. Жидкость, заполняющая растительную вакуоль, называется клеточным соком. В состав клеточного сока входят водорастворимые органические и неорганические соли, моносахариды, дисахариды, аминокислоты, конечные или токсические продукты обмена веществ (гликозиды, алкалоиды), некоторые пигменты (антоцианы).

В животных клетках имеются мелкие пищеварительные и автофагические вакуоли, относящиеся к группе вторичных лизосом и содержащие гидролитические ферменты. У одноклеточных животных есть еще сократительные вакуоли, выполняющие функцию осморегуляции и выделения.

Функции вакуоли: 1) накопление и хранение воды, 2) регуляция водно-солевого обмена, 3) поддержание тургорного давления, 4) накопление водорастворимых метаболитов, запасных питательных веществ, 5) окрашивание цветов и плодов и привлечение тем самым опылителей и распространителей семян, 6) см. функции лизосом.

Эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы и вакуоли образуют единую вакуолярную сеть клетки, отдельные элементы которой могут переходить друг в друга.

Митохондрии

Строение митохондрии:
1 — наружная мембрана;
2 — внутренняя мембрана; 3 — матрикс; 4 — криста; 5 — мультиферментная система; 6 — кольцевая ДНК.

Форма, размеры и количество митохондрий чрезвычайно варьируют. По форме митохондрии могут быть палочковидными, округлыми, спиральными, чашевидными, разветвленными. Длина митохондрий колеблется в пределах от 1,5 до 10 мкм, диаметр — от 0,25 до 1,00 мкм. Количество митохондрий в клетке может достигать нескольких тысяч и зависит от метаболической активности клетки.

Митохондрия ограничена двумя мембранами. Наружная мембрана митохондрий (1) гладкая, внутренняя (2) образует многочисленные складки — кристы (4). Кристы увеличивают площадь поверхности внутренней мембраны, на которой размещаются мультиферментные системы (5), участвующие в процессах синтеза молекул АТФ. Внутреннее пространство митохондрий заполнено матриксом (3). В матриксе содержатся кольцевая ДНК (6), специфические иРНК, рибосомы прокариотического типа (70S-типа), ферменты цикла Кребса.

Митохондриальная ДНК не связана с белками («голая»), прикреплена к внутренней мембране митохондрии и несет информацию о строении примерно 30 белков. Для построения митохондрии требуется гораздо больше белков, поэтому информация о большинстве митохондриальных белков содержится в ядерной ДНК, и эти белки синтезируются в цитоплазме клетки. Митохондрии способны автономно размножаться путем деления надвое. Между наружной и внутренней мембранами находится протонный резервуар, где происходит накопление Н⁺.

Функции митохондрий: 1) синтез АТФ, 2) кислородное расщепление органических веществ.

Согласно одной из гипотез (теория симбиогенеза) митохондрии произошли от древних свободноживущих аэробных прокариотических организмов, которые, случайно проникнув в клетку-хозяина, затем образовали с ней взаимовыгодный симбиотический комплекс. В пользу этой гипотезы свидетельствуют следующие данные. Во-первых, митохондриальная ДНК имеет такие же особенности строения как и ДНК современных бактерий (замкнута в кольцо, не связана с белками). Во-вторых, митохондриальные рибосомы и рибосомы бактерий относятся к одному типу — 70S-типу. В-третьих, механизм деления митохондрий сходен с таковым бактерий. В-четвертых, синтез митохондриальных и бактериальных белков подавляется одинаковыми антибиотиками.

Пластиды

Строение пластид: 1 — наружная мембрана; 2 — внутренняя мембрана; 3 — строма; 4 — тилакоид; 5 — грана; 6 — ламеллы; 7 — зерна крахмала; 8 — липидные капли.

Пластиды характерны только для растительных клеток. Различают три основных типа пластид: лейкопласты — бесцветные пластиды в клетках неокрашенных частей растений, хромопласты — окрашенные пластиды обычно желтого, красного и оранжевого цветов, хлоропласты — зеленые пластиды.

Хлоропласты. В клетках высших растений хлоропласты имеют форму двояковыпуклой линзы. Длина хлоропластов колеблется в пределах от 5 до 10 мкм, диаметр — от 2 до 4 мкм. Хлоропласты ограничены двумя мембранами. Наружная мембрана (1) гладкая, внутренняя (2) имеет сложную складчатую структуру. Наименьшая складка называется тилакоидом (4). Группа тилакоидов, уложенных наподобие стопки монет, называется граной (5). В хлоропласте содержится в среднем 40–60 гран, расположенных в шахматном порядке. Граны связываются друг с другом уплощенными каналами — ламеллами (6). В мембраны тилакоидов встроены фотосинтетические пигменты и ферменты, обеспечивающие синтез АТФ. Главным фотосинтетическим пигментом является хлорофилл, который и обусловливает зеленый цвет хлоропластов.

Внутреннее пространство хлоропластов заполнено стромой (3). В строме имеются кольцевая «голая» ДНК, рибосомы 70S-типа, ферменты цикла Кальвина, зерна крахмала (7). Внутри каждого тилакоида находится протонный резервуар, происходит накопление Н⁺. Хлоропласты, также как митохондрии, способны к автономному размножению путем деления надвое. Они содержатся в клетках зеленых частей высших растений, особенно много хлоропластов в листьях и зеленых плодах. Хлоропласты низших растений называют хроматофорами.

Функция хлоропластов: фотосинтез. Полагают, что хлоропласты произошли от древних эндосимбиотических цианобактерий (теория симбиогенеза). Основанием для такого предположения является сходство хлоропластов и современных бактерий по ряду признаков (кольцевая, «голая» ДНК, рибосомы 70S-типа, способ размножения).

Лейкопласты. Форма варьирует (шаровидные, округлые, чашевидные и др.). Лейкопласты ограничены двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, внутренняя образует малочисленные тилакоиды. В строме имеются кольцевая «голая» ДНК, рибосомы 70S-типа, ферменты синтеза и гидролиза запасных питательных веществ. Пигменты отсутствуют. Особенно много лейкопластов имеют клетки подземных органов растения (корни, клубни, корневища и др.). Функция лейкопластов: синтез, накопление и хранение запасных питательных веществ. Амилопласты — лейкопласты, которые синтезируют и накапливают крахмал, элайопласты — масла, протеинопласты — белки. В одном и том же лейкопласте могут накапливаться разные вещества.

Хромопласты. Ограничены двумя мембранами. Наружная мембрана гладкая, внутренняя или также гладкая, или образует единичные тилакоиды. В строме имеются кольцевая ДНК и пигменты — каротиноиды, придающие хромопластам желтую, красную или оранжевую окраску. Форма накопления пигментов различная: в виде кристаллов, растворены в липидных каплях (8) и др. Содержатся в клетках зрелых плодов, лепестков, осенних листьев, редко — корнеплодов. Хромопласты считаются конечной стадией развития пластид.

Функция хромопластов: окрашивание цветов и плодов и тем самым привлечение опылителей и распространителей семян.

Все виды пластид могут образовываться из пропластид. Пропластиды — мелкие органоиды, содержащиеся в меристематических тканях. Поскольку пластиды имеют общее происхождение, между ними возможны взаимопревращения. Лейкопласты могут превращаться в хлоропласты (позеленение клубней картофеля на свету), хлоропласты — в хромопласты (пожелтение листьев и покраснение плодов). Превращение хромопластов в лейкопласты или хлоропласты считается невозможным.

Рибосомы

Строение рибосомы:
1 — большая субъединица; 2 — малая субъединица.

Рибосомы — немембранные органоиды, диаметр примерно 20 нм. Рибосомы состоят из двух субъединиц — большой и малой, на которые могут диссоциировать. Химический состав рибосом — белки и рРНК. Молекулы рРНК составляют 50–63% массы рибосомы и образуют ее структурный каркас. Различают два типа рибосом: 1) эукариотические (с константами седиментации целой рибосомы — 80S, малой субъединицы — 40S, большой — 60S) и 2) прокариотические (соответственно 70S, 30S, 50S).

В составе рибосом эукариотического типа 4 молекулы рРНК и около 100 молекул белка, прокариотического типа — 3 молекулы рРНК и около 55 молекул белка. Во время биосинтеза белка рибосомы могут «работать» поодиночке или объединяться в комплексы — полирибосомы (полисомы). В таких комплексах они связаны друг с другом одной молекулой иРНК. Прокариотические клетки имеют рибосомы только 70S-типа. Эукариотические клетки имеют рибосомы как 80S-типа (шероховатые мембраны ЭПС, цитоплазма), так и 70S-типа (митохондрии, хлоропласты).

Субъединицы рибосомы эукариот образуются в ядрышке. Объединение субъединиц в целую рибосому происходит в цитоплазме, как правило, во время биосинтеза белка.

Функция рибосом: сборка полипептидной цепочки (синтез белка).

Цитоскелет

Цитоскелет образован микротрубочками и микрофиламентами. Микротрубочки — цилиндрические неразветвленные структуры. Длина микротрубочек колеблется от 100 мкм до 1 мм, диаметр составляет примерно 24 нм, толщина стенки — 5 нм. Основной химический компонент — белок тубулин. Микротрубочки разрушаются под воздействием колхицина. Микрофиламенты — нити диаметром 5–7 нм, состоят из белка актина. Микротрубочки и микрофиламенты образуют в цитоплазме сложные переплетения. Функции цитоскелета: 1) определение формы клетки, 2) опора для органоидов, 3) образование веретена деления, 4) участие в движениях клетки, 5) организация тока цитоплазмы.

Клеточный центр

Клеточный центр включает в себя две центриоли и центросферу. Центриоль представляет собой цилиндр, стенка которого образована девятью группами из трех слившихся микротрубочек (9 триплетов), соединенных между собой через определенные интервалы поперечными сшивками. Центриоли объединены в пары, где они расположены под прямым углом друг к другу. Перед делением клетки центриоли расходятся к противоположным полюсам, и возле каждой из них возникает дочерняя центриоль. Они формируют веретено деления, способствующее равномерному распределению генетического материала между дочерними клетками. В клетках высших растений (голосеменные, покрытосеменные) клеточный центр центриолей не имеет. Центриоли относятся к самовоспроизводящимся органоидам цитоплазмы, они возникают в результате дупликации уже имеющихся центриолей. Функции: 1) обеспечение расхождения хромосом к полюсам клетки во время митоза или мейоза, 2) центр организации цитоскелета.

Органоиды движения

Присутствуют не во всех клетках. К органоидам движения относятся реснички (инфузории, эпителий дыхательных путей), жгутики (жгутиконосцы, сперматозоиды), ложноножки (корненожки, лейкоциты), миофибриллы (мышечные клетки) и др.

Жгутики и реснички — органоиды нитевидной формы, представляют собой аксонему, ограниченную мембраной. Аксонема — цилиндрическая структура; стенка цилиндра образована девятью парами микротрубочек, в его центре находятся две одиночные микротрубочки. В основании аксонемы находятся базальные тельца, представленные двумя взаимно перпендикулярными центриолями (каждое базальное тельце состоит из девяти триплетов микротрубочек, в его центре микротрубочек нет). Длина жгутика достигает 150 мкм, реснички в несколько раз короче.

Миофибриллы состоят из актиновых и миозиновых миофиламентов, обеспечивающих сокращение мышечных клеток.

---

Лизосомы и пероксисомы. Митохондрии клетки Лизосомы представляют собой пузырьки, отделившиеся от аппарата Гольджи и взвешенные в цитоплазме. Лизосомы формируют внутриклеточную пищеварительную систему у которая позволяет клеткам перерабатывать: (1) поврежденные структуры клетки; (2) частицы питательных веществ, захваченные клеткой; (3) нежелательные элементы, например бактерии. Лизосомы разных клеток существенно отличаются друг от друга, однако их диаметр обычно составляет 250-750 нм. Лизосома окружена обычным липидным бисло-ем и содержит большое число маленьких гранул от 5 до 8 нм в диаметре. Содержимое гранул представлено белковыми агрегатами, которые содержат около 40 разных гидролаз {расщепляющих ферментов). Гидролитические ферменты способны расщеплять органические вещества на два или более фрагментов путем присоединения к одному из них протона, а к другому — гидроксильного иона. Так, белки гидролизуются до аминокислот, гликоген — до глюкозы, жиры — до глицерина и жирных кислот. Мембрана лизосом, как правило, препятствует попаданию ферментов непосредственно в цитоплазму, таким образом не допуская самопереваривания клетки. Однако в некоторых случаях происходит нарушение целостности лизосомальных мембран, что позволяет ферментам выходить в цитозоль. Эти ферменты затем расщепляют органические вещества, которые находятся в непосредственной близости, до небольших, легко диффундирующих мономеров, таких как аминокислоты и глюкоза. Некоторые особые функции лизосом изложены далее. Пероксисомы напоминают лизосомы, однако имеют два важных отличия. Во-первых, считают, что они образуются не из аппарата Гольджи, а из эндоплазматического ретикулума путем самокопирования или отпочковывания. Во-вторых, они содержат в основном оксидазы, а не гидролазы. Многие оксидазы способны превращать кислород и протоны, образующиеся в клеточных реакциях, в перекись водорода (Н2О2). Перекись водорода — сильный окислитель, который вместе с каталазой (одна из оксидаз пероксисом) используется клеткой для окисления многих вредных для нее веществ. Так, с помощью этого механизма пероксисомы клеток печени разрушают около половины объема алкоголя, поступающего в организм. Одной из важных функций многих клеток является секреция тех или иных веществ. Почти все эти вещества вырабатываются с помощью эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи, затем высвобождаются последним в цитоплазму в виде своеобразных хранилищ — секреторных пузырьков, или секреторных гранул. Эти пузырьки хранят проферменты (ферменты в неактивном состоянии), которые впоследствии выделяются через мембрану клетки наружу и попадают в панкреатический проток, а оттуда — в двенадцатиперстную кишку, где они активируются и используются для переваривания пищи. Секреторные гранулы (секреторные пузырьки) ацинарных клеток поджелудочной железы. Митохондрии клетки Митохондрии образно называют «энергетическими станциями» клетки, без них клетка была бы неспособна извлекать энергию из питательных веществ и выполнять свои функции. Митохондрии располагаются во всех отделах цитоплазмы, однако их общее число зависит от потребности данной клетки в энергии и колеблется от нескольких десятков до нескольких тысяч штук. Более того, плотность распределения митохондрий в цитоплазме наиболее высока в области с наивысшей метаболической активностью. Митохондрии могут иметь разную форму и размер. Они бывают округлые (диаметром всего несколько сотен нанометров), вытянутые (около 7 мкм длиной и более 1 мкм в диаметре), а также ветвящиеся и нитевидные. Основные структуры митохондрий представлены двумя мембранами — наружной и внутренней, каждая из которых состоит из липидного бислоя и белков. Многочисленные складки внутренней мембраны формируют выступы, называемые кристами, с которыми связываются окислительные ферменты. Кроме того, просвет митохондрии заполнен матриксом, который содержит большое количество растворенных ферментов, необходимых для процессов извлечения энергии из питательных веществ. Эти ферменты вместе с окислительными ферментами, также расположенными в области крист, способствуют окислению питательных веществ до углекислого газа и воды, приводя к высвобождению энергии, которая используется для синтеза макроэргического вещества — аденозинтрифосфата (АТФ). Образовавшийся АТФ перемещается из митохондрии в ту область клетки, где существует потребность в энергии для выполнения какой-либо функции. Митохондрии относят к самовоспроизводящимся структурам. Это означает, что одна митохондрия при увеличении потребности в энергии АТФ может разделиться на две, три и т.д. Деление происходит благодаря наличию в митохондрии молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты — таких же, как и в ядре клетки. В митохондриях ДНК выполняет сходную функцию, регулируя их самовоспроизведение. Учебное видео: строение митохондрий и их функции При проблемах с просмотром скачайте видео со страницы Здесь – Также рекомендуем “Филаменты и ядро клетки. Структура ядра клетки“ Оглавление темы “Гомеостаз в организме. Клетка”: 1. Задачи физиологии. Клетки и внеклеточная жидкость 2. Гомеостаз. Органы организма участвующие в гомеостазе 3. Регуляция гомеостаза. Регуляторные механизмы организма 4. Понятие нормы в физиологии. Отрицательная обратная связь в организме 5. Положительная обратная связь в организме. Причины и последствия положительной обратной связи 6. Приспособительная регуляция и автоматизм организма. Физиология клетки 7. Клеточная мембрана. Строение клеточной мембраны 8. Гликокаликс. Клеточные органеллы и цитоплазма 9. Лизосомы и пероксисомы. Митохондрии клетки 10. Филаменты и ядро клетки. Структура ядра клетки

Гемоглобин

Гемоглобин — сложный железосодержащий белок, который находится внутри эритроцитов (красных кровяных телец) и выполняет жизненно важную функцию: доставляет кислород от лёгких к тканям, а обратно в лёгкие уносит углекислый газ.

---

Гемоглобин: что это такое

Гемоглобин понижен: симптомы

Гемоглобин понижен: причины

Гемоглобин повышен: симптомы

Гемоглобин повышен: причины

Когда нужно проверять уровень гемоглобина

Что это такое

Гемоглобин — белок, который содержится в эритроцитах и выполняет жизненно важную функцию: переносит кислород от лёгких в ткани и органы, а обратно в лёгкие транспортирует углекислый газ.

Вместе с эритроцитами гемоглобин образуется в костном мозге и циркулирует в кровотоке в течение всей жизни красных кровяных телец — около 120 дней. Когда эритроциты разрушаются, большая часть гемоглобина выводится из организма вместе с ними. Некоторое количество гемоглобина поступает обратно в кровоток — чтобы присоединиться к новым эритроцитам.

Молекула гемоглобина состоит из двух частей:

• Гем — небелковая часть, соединение порфирина с железом. В каждой молекуле гемоглобина — четыре гема.
• Глобин — белок, составляющий 96% всей массы гемоглобина и состоящий из четырёх цепочек.

Структура гемоглобина: четыре цепочки глобина и четыре гема, внутри которых находятся атомы железа (на рисунке обозначены жёлтыми дисками с красными центрами).

Гемоглобин, который захватил кислород из лёгких и несёт его к тканям и органам, называется оксигемоглобин. Он находится в артериальной крови, идущей от лёгких, и придаёт ей ярко-алый цвет.

Добравшись до пункта назначения, оксигемоглобин выгружает кислород, а взамен забирает отработанный углекислый газ — так образуется карбгемоглобин.

Карбогемоглобин циркулирует в венозной крови (идёт от тканей и органов к лёгким) и придаёт ей вишнёвую окраску.

Помимо оксигемоглобина и карбогемоглобина, в организме могут обнаруживаться и другие виды гемоглобина:

• Карбоксигемоглобин — соединение гемоглобина и угарного газа. Образуется при вдыхании большого количества CO. В группе риска — работники металлургических предприятий, химических заводов, а также люди, которые занимаются наладкой холодильного оборудования и электросварочными работами. Избыток карбоксигемоглобина может привести к кислородному голоданию, головокружениям, рвоте, тошноте, а иногда даже к смерти.
• Метгемоглобин — гемоглобин, который больше не может переносить кислород из-за того, что железо в нём окислилось. В минимальной концентрации присутствует в крови здорового человека. Метгемоглобин в избыточном количестве может образовываться при острых химических отравлениях, некоторых наследственных заболеваниях (семейная метгемоглобинемия).
• Гликированный гемоглобин — соединение гемоглобина и глюкозы. Если уровень сахара в крови повышается, то молекулы глюкозы начинают склеиваться с молекулами гемоглобина. Это бывает при сахарном диабете, болезнях поджелудочной железы, нарушениях обмена веществ, лечении глюкокортикоидами.

Определение уровня гликированного гемоглобина в крови используется для оценки углеводного обмена, выраженности и давности его нарушений.

Анализ на гликированный гемоглобин можно сдать отдельно или в составе комплексных исследований, оценивающих и другие параметры: уровень глюкозы, индекс инсулинорезистентности HOMA-IR (определение чувствительности клеток к инсулину).

Вен. кровь (+220 ₽)

Вен. кровь (+220 ₽)

84 бонуса на счёт

Вен. кровь (+220 ₽)

Вен. кровь (+220 ₽)

113 бонусов на счёт

Вен. кровь (+220 ₽)

Вен. кровь (+220 ₽)

192 бонуса на счёт

Норма гемоглобина

Норма гемоглобина (Hb) зависит от пола и возраста пациента.

У женщин, как правило, уровень гемоглобина ниже из-за ежемесячной потери крови во время менструации.

У мужчин гемоглобин выше по двум основным причинам:

1. Физиология мужчин не предполагает ежемесячных кровопотерь, а значит, уровень гемоглобина может сохраняться на более высоком уровне.
2. Из-за тестостерона, мужского полового гормона, у сильного пола больше мышечная масса, которая нуждается в кислороде. Для обеспечения этой потребности в норме вырабатывается больше гемоглобина.

У детей наиболее высокий уровень гемоглобина отмечается в первые дни жизни — это связано с тем, что запас железа ребёнка сформирован ещё во время внутриутробного развития. Спустя месяц после рождения запасы постепенно истощаются, уровень гемоглобина снижается. Затем к концу первого года жизни постепенно нарастает до нормальных значений.

Норма гемоглобина у детей

В первые две недели после рождения концентрация гемоглобина у детей достаточно высокая: 150–240 г/л. Затем показатель снижается: для детей в возрасте 1 месяца он составляет 90–166 г/л, в возрасте 2 месяцев — 92–150 г/л, в возрасте 6 месяцев — 101–132 г/л.

После 12 лет уровень гемоглобина зависит не только от возраста, но и от пола. Так, для мальчиков 12–14 лет оптимальным считают значение 120–160 г/л, для девочек — чуть ниже, 115–150 г/л.

Норма гемоглобина у взрослых

Норма гемоглобина у женщин в возрасте 18–44 лет — 117–155 г/л, у мужчин — 132–173 г/л. С возрастом концентрация гемоглобина постепенно снижается.

Норма гемоглобина у мужчин

Норма гемоглобина у женщин

Гемоглобин понижен

Низкий уровень гемоглобина не всегда проявляет себя яркими симптомами. Пациенты зачастую не обращают внимания на то, что кожа стала бледной и сухой, по краям губ образовались трещины, ногти стали ломкими. Однако игнорировать эти признаки не стоит.

Основные симптомы низкого гемоглобина:

• сухая бледная кожа;
• трещинки в уголках губ;
• ломкие безжизненные волосы;
• ломкие ногти;
• снижение аппетита;
• нарушение стула (чередование запоров и диареи);
• беспричинное повышение температуры до 37,5 °С;
• упадок сил;
• головокружение;
• учащённое сердцебиение;
• настойчивые головные боли;
• низкое артериальное давление;
• дискомфорт в ногах (когда хочется постоянно ими шевелить, просто чтобы избавиться от неприятных ощущений).

Один из симптомов пониженного гемоглобина — тусклые безжизненные волосы

Гемоглобин понижен

Физиологические причины

Если уровень гемоглобина в крови понижен — это не всегда означает, что пациент болен. Такое состояние может быть вызвано травмой или операцией, недавней кровопотерей, систематическим донорством, особенностями питания (вегетарианство, низкокалорийные диеты).

У женщин лёгкая анемия бывает в период менструации — такое состояние считается вариантом нормы. Также снижение уровня гемоглобина может возникнуть во время беременности. Это связано с тем, что объём циркулирующей плазмы возрастает на 40–50%, а количество эритроцитов — всего на 20–35%. То есть кровь становится более «разбавленной».

Согласно рекомендациям ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения), допустимый нижний уровень гемоглобина у беременных — 110 г/л.

Патологические причины

Патологическое снижение уровня гемоглобина, вызванное низкой концентрацией эритроцитов, называют анемией. При анемии часто кружится голова, мёрзнут ноги, бледнеет кожа.

Анемия по степени тяжести:

• Лёгкая: уровень гемоглобина — 90–110 г/л. Симптомы часто отсутствуют. Иногда ухудшается работоспособность, память, повышается пульс, бывают головокружения. Может темнеть в глазах, особенно если резко встать с кресла или кровати.
  Средняя: 70–90 г/л. Проявляется частыми головокружениями, бессонницей, сонливостью днём, шумом в ушах, одышкой, головными болями, бледностью кожи. У пациента могут появиться отёки под глазами, особенно заметные по утрам.
• Тяжёлая: менее 70 г/л. Нарастает мышечная слабость, появляются трудности с перевариванием пищи, повышается температура. Часто наблюдается недержание мочи по ночам.
• Критически низкая — 40 г/л. Опасное для жизни состояние, которое требует немедленной госпитализации.

Вен. кровь (+220 ₽)

Вен. кровь (+220 ₽)

533 бонуса на счёт

Возможные патологические причины анемии:

• острая кровопотеря при кровотечениях;
• хроническая кровопотеря при геморрое, желудочно-кишечных, маточных и десневых кровотечениях;
• заболевания желудочно-кишечного тракта, при которых нарушается всасывание железа (колит, энтероколит, дисбактериоз кишечника);
• заболевания костного мозга, при котором он перестаёт производить красные клетки крови в достаточном количестве: лейкоз (рак костного мозга), в том числе лимфома (злокачественная – опухоль, которая поражает лимфоциты — один из видов лейкоцитов), апластическая анемия (угнетение кроветворной функции костного мозга);
• почечная недостаточность, при которой почки не вырабатывают достаточно гормона эритропоэтина, стимулирующего синтез красных кровяных телец;
• заболевания, при которых эритроциты интенсивно разрушаются: серповидноклеточная анемия, талассемия (наследственная болезнь крови).

Гемоглобин повышен

Принято считать, что повышенная концентрация гемоглобина — это значение, которое больше верхней границы нормы на 20 г/л.

Симптомы повышенного уровня гемоглобина:

• упадок сил;
• постоянная сонливость;
• головокружения с розовой пеленой перед глазами;
• боли в суставах;
• головная боль, опоясывающая «обручем»;
• зуд, шелушение, сухость кожи;
• боль и спазмы в животе;
• обширные гематомы в местах ушибов.

Обширные гематомы в местах ушибов — один из признаков повышенного уровня гемоглобина

Яркость симптомов увеличивается при физической активности. В покое они могут быть практически незаметны.

Гемоглобин повышен

Физиологические причины

У здоровых людей уровень гемоглобина может быть повышен на фоне дефицита кислорода (такое состояние встречается у жителей крупных мегаполисов, жителей высокогорных районов, а также лётчиков) или из-за дефицита жидкости в организме при восстановлении после отравлений, интенсивных физических нагрузках.

Патологические причины

Высокий уровень гемоглобина может указывать на ряд патологических состояний и заболеваний.

Причины патологического повышения уровня гемоглобина:

• Эритремия (болезнь Вакеза) — хроническое заболевание кроветворной системы, при котором в крови увеличивается концентрация эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов.
• Сердечная недостаточность — состояние, при котором работа сердца нарушается, ткани и органы не получают крови в достаточном количестве. При этом в почках начинает активно вырабатываться гормон эритропоэтин, который стимулирует синтез эритроцитов.
• Дыхательная недостаточность — недостаточное поступление кислорода. Чаще всего уровень гемоглобина повышается при хронических болезнях бронхов и лёгочной ткани.
• Онкологические заболевания. Как правило, при злокачественных процессах уровень гемоглобина снижается, но есть и исключения. При раке печени, почек, надпочечников опухоль может влиять на уровень эритропоэтина, а тот в свою очередь стимулирует выработку гемоглобина. Некоторые разновидности лейкоза сопровождаются избыточным синтезом красного ростка кроветворения.
• Перегрузка железом. Не всегда, но часто гемоглобин повышается при наследственном гемохроматозе, когда в кишечнике из-за генетического дефекта всасывается больше железа, чем нужно. Повышение гемоглобина является признаком предельного насыщения организма железом.

Когда нужно проверять уровень гемоглобина

Гемоглобин определяют в общеклиническом анализе крови и оценивают вместе с эритроцитами и показателями обмена железа.

Проверить уровень гемоглобина стоит, если есть тревожные симптомы анемии или, наоборот, повышенной концентрации этого белка.

• беременность;
• если в семье были болезни крови (например, серповидноклеточная анемия);
• у пациента есть инфекционное или вирусное заболевание;
• недавно пациент потерял много крови из-за травмы или операции;
• в рационе недостаточно продуктов, содержащих железо.

Базовые исследования — общий и клинический анализы крови — дают информацию об уровне гемоглобина и состоянии здоровья в целом.

Вен. кровь (+220 ₽)

Вен. кровь (+220 ₽)

40 бонусов на счёт

Вен. кровь (+220 ₽)

Вен. кровь (+220 ₽)

80 бонусов на счёт

Комплексное исследование «Анемия» поможет выяснить причины возникновения анемии и её тип. В исследование входит общий анализ крови с лейкоцитарной формулой, СОЭ по Вестергрену, определение уровня фолатов, витамина B12 и другие показатели, позволяющие установить верный диагноз.

Вен. кровь (+220 ₽)

Вен. кровь (+220 ₽)

533 бонуса на счёт

Если уровень гемоглобина в крови ниже нормы, врач может назначить дополнительные исследования, чтобы выяснить причины анемии.

Биохимический анализ крови даёт информацию о состоянии внутренних органов пациента. Анализ мочи позволяет оценить работу почек. Анализ кала на скрытую кровь помогает выявить скрытые внутренние кровотечения.

Вен. кровь (+220 ₽)

Вен. кровь (+220 ₽)

758 бонусов на счёт

42 бонуса на счёт

44 бонуса на счёт

Врачи рекомендуют проверять гемоглобин как минимум раз в год. Это позволит на самом раннем этапе обнаружить патологию и начать лечение.

Как подготовиться к исследованию

Анализ крови на гемоглобин нужно сдавать натощак, с 8 до 11 часов утра. В течение дня показатели крови могут существенно меняться, результат утреннего анализа — самый достоверный.

За 24 часа до теста следует исключить алкоголь и воздержаться от интенсивных физических нагрузок.

За 8 часов до взятия крови не следует есть, а также пить соки, молоко или другие напитки. Можно пить негазированную воду. Накануне исследования лучше поужинать лёгкой, нежирной пищей.

За 1–2 часа до анализа желательно не курить, избегать стресса и физического напряжения (бег, быстрый подъём по лестнице).

За 15 минут до взятия крови желательно немного отдохнуть: посидеть в лабораторном отделении, отдышаться, успокоиться.

Что может повлиять на результат анализа

На результат анализа могут повлиять лекарства и медицинские процедуры.

Уровень гемоглобина может быть повышен после травмы или операции, недавней кровопотери. У женщин показатель может быть снижен на фоне менструации или беременности.

Уровень гемоглобина может быть повышен из-за кислородного голодания или дефицита жидкости в организме, а также после интенсивных физических нагрузок.

Сколько готовится анализ на гемоглобин

Базовые исследования уровня гемоглобина (общий и клинический анализы крови) готовятся в Лаборатории Гемотест один день, не считая дня взятия биоматериала.

Частые вопросы

Гемоглобин — это белок крови, который содержится внутри эритроцитов и выполняет в организме важную функцию: доставляет кислород от лёгких к тканям, а обратно в лёгкие уносит углекислый газ.

Главная функция гемоглобина — переносить кислород от лёгких к тканям и органам, а обратно в лёгкие доставлять углекислый газ.

Критически низким уровнем гемоглобина считается показатель 40 г/л. Такое состояние требует немедленной госпитализации пациента.

Норма гемоглобина у мужчин старше 50 лет — 131–172 г/л.

Норма гемоглобина у женщин 40–44 лет — 117–155 г/л, 45–64 лет — 117–160 г/л.

Если часто кружится голова, мёрзнут ноги и бледнеет кожа — это могут быть признаки пониженного уровня гемоглобина. Однако во многих случаях дефицит гемоглобина не проявляет себя симптомами. Узнать уровень гемоглобина и вовремя начать лечение поможет лабораторная диагностика.

Информацию проверил
врач-эксперт

Информация из данного раздела не может служить достаточным основанием для постановки диагноза или назначения лечения. Решение об этом должен принимать врач на основании всех имеющихся у него данных.

Вам может быть интересно

Вам телеграм.
Telegram-канал,
которому, на наш взгляд,
можно доверять

Митохондрии. Строение и функции митохондрий клетки. Митохондрии — органеллы энергообеспечения метаболических процесов в клетке. Размеры их варьируют от 0,5 до 5-7 мкм, количество в клетке составляет от 50 до 1000 и более. В гиалоплазме митохондрии распределены обычно диффузно, однако в специализированных клетках сосредоточены в тех участках, где имеется наибольшая потребность в энергии. Например, в мышечных клетках и симпластах большие количества митохондрий сосредоточены вдоль рабочих элементов — сократительных фибрилл. В клетках, функции которых сопряжены с особо высокими энергозатратами, митохондрии образуют множественные контакты, объединяясь в сеть, или кластеры (кардиомиоциты и симпласты скелетной мышечной ткани). В клетке митохондрии выполняют функцию дыхания. Клеточное дыхание — это последовательность реакций, с помощью которых клетка использует энергию связей органических молекул для синтеза макроэргических соединений типа АТФ. Образующиеся внутри митохондрии молекулы АТФ переносятся наружу, обмениваясь на молекулы АДФ, находящиеся вне митохондрии. В живой клетке митохондрии могут передвигаться с помощью элементов цитоскелета. На ультрамикроскопическом уровне стенка митохондрии состоит из двух мембран — наружной и внутренней. Наружная мембрана имеет относительно ровную поверхность, внутренняя — образует направленные в центр складки, или кристы. Между наружной и внутренней мембранами возникает неширокое (около 15 нм) пространство, которое называется наружной камерой митохондрии; внутренняя мембрана ограничивает внутреннюю камеру. Содержимое наружной и внутренней камер митохондрии различно, и так же, как и сами мембраны, существенно отличается не только по рельефу поверхности, но и по ряду биохимических и функциональных признаков. Наружная мембрана по химическому составу и свойствам близка к другим внутриклеточным мембранам и плазмолемме. Строение митохондрий Ее характеризует высокая проницаемость, благодаря наличию гидрофильных белковых каналов. Эта мембрана имеет в своем составе рецепторные комплексы, распознающие и связывающие вещества, поступающие в митохондрию. Ферментный спектр наружной мембраны небогат: это ферменты метаболизма жирных кислот, фосфолипидов, липидов и др. Главной функцией наружной мембраны митохондрии является отграничение органеллы от гиалоплазмы и транспорт необходимых для осуществления клеточного дыхания субстратов. Внутренняя мембрана митохондрий в большинстве клеток тканей различных органов формирует кристы в виде пластин (ламеллярные кристы), что значительно увеличивает площадь поверхности внутренней мембраны. В последней 20-25 % всех белковых молекул составляют ферменты дыхательной цепи и окислительного фосфорилирования. В эндокринных клетках надпочечников и половых желез митохондрии участвуют в синтезе стероидных гормонов. В этих клетках митохондрии имеют кристы в виде трубочек (тубул), упорядоченно расположенных в определенном направлении. Поэтому кристы митохондрий в стероидпродуцирующих клетках названных органов именуются тубулярными. Матрикс митохондрии, или содержимое внутренней камеры, представляет собой гелеобразную структуру, содержащую около 50 % белков. Осмиофильные тельца, описанные при электронной микроскопии, — это резервы кальция. Матрикс содержит ферменты цикла лимонной кислоты, катализирующие окисление жирных кислот, синтез рибосом, ферменты, участвующие в синтезе РНК и ДНК. Общее число ферментов превышает 40. Помимо ферментов, матрикс митохондрии содержит митохондриальную ДНК (митДНК) и митохондриальные рибосомы. Молекула митДНК имеет кольцевидную форму. Возможности внутримитохондриального белкового синтеза ограничены — здесь синтезируются транспортные белки митохондриальных мембран и некоторые ферментные белки, участвующие в фосфорилировании АДФ. Все остальные белки митохондрии кодируются ядерной ДНК, и их синтез осуществляется в гиалоплазме, и в дальнейшем они транспортируются в митохондрию. Жизненный цикл митохондрий в клетке короткий, поэтому природа наделила их двойственной системой воспроизводства — помимо деления материнской митохондрии, возможно образование нескольких дочерних органелл путем почкования. Учебное видео: строение митохондрий и их функции – Также рекомендуем “Опорно-двигательная система клетки. Промежуточные филаменты клетки.“ Оглавление темы “Строение клетки. Клеточные элементы.”: 1. Поровые кольца ядра. Хроматин. Ядрышко. 2. Эндоплазматическая сеть и рибосомы. Виды эндоплазматической сети. 3. Комплекс Гольджи. Строение комплекса гольджи. Лизосомы. 4. Пероксисомы клетки. Клеточные включения. 5. Митохондрии. Строение и функции митохондрий клетки. 6. Опорно-двигательная система клетки. Промежуточные филаменты клетки. 7. Клеточный центр и его производные. Микротрубочки. Реснички и жгутики. 8. Система реактивности клетки. Воспроизведение клеток. 9. Профаза митоза клетки. Метафаза. Анафаза. Телофаза. 10. Атипические митозы. Эндомитоз. Полиплоидия. Амитоз.