От чего зависит число митохондрий в клетке. Митохондрии. Увеличение количества митохондрий в быстрых мышечных волокнах

В клетках любых живых организмов есть особые органеллы, которые двигаются, функционируют, сливаются между собой и размножаются. Называются они митохондриями или хондриосомами. Подобные структуры содержатся как в клетках простейших организмов, так и в клетках растений и животных. Долгое время при изучении изучались и функции митохондрии, потому что она представляла особый интерес.

Действительно, на клеточном уровне митохондрии выполняют конкретную и весьма важную функцию - образуют энергию в виде аденозинтрифосфата. Это ключевой нуклеотид в обмене организмов и преобразовании его в энергию. АТФ выступает в роли универсального источника энергии, необходимой для протекания любых биохимических процессов в организме. В этом главные функции митохондрии - поддерживать жизнедеятельность на клеточном уровне за счёт формирования АТФ.

Процессы, происходящие в клетках, долгое время представляли особый интерес учёных, потому что это помогало лучше понять структуру и возможности организма. Процесс познания всегда занимает долгое время. Так Карл Ломанн в 1929 году открыл аденозинтрифосфат, а Фриц Липман в 1941 году разобрался в том, что он является основным поставщиком энергии в клетки.

Строение митохондрий

Внешний вид представляет такой же интерес, как и функции митохондрии. Размеры и формы этих органелл непостоянны и могут быть разными в зависимости от видов живых существ. Если описывать средние значения, то гранулярная и нитевидная митохондрия, состоящая из двух мембран, имеет размеры порядка 0,5 микромиллиметра в толщину, а длина может достигать 60 микромиллиметров.

Как уже было сказано выше, учёные долгое время пытались разобраться в вопросе, каково строение и функции митохондрий. Основные сложности были с недостаточно развитостью оборудования, потому что изучать микромир другими способами практически невозможно.

В митохондрий содержится больше, чем в клетках растений, потому что для животных преобразование энергии с эволюционной точки зрения более важно. Впрочем, объяснять подобные процессы достаточно сложно, но в клетках растений подобные функции берут на себя в основном хлоропласты.

В клетках митохондрии могут располагаться в самых разных местах, где есть потребность в АТФ. Можно сказать, что у митохондрий достаточно универсальное строение, поэтому они могут появляться в разных местах.

Функции митохондрии

Основная функция митохондрий - синтез молекул АТФ. Это своего рода энергетическая станция клетки, которая за счёт окисления различных высвобождает энергию за счёт их распада.

Главным источником энергии, т.е. соединением, используемым для распада, является Её в свою очередь организм получает из белков, углеводов и жиров. Есть два пути образования энергии, причём митохондрии используют оба. Первый из них связан с окислением пирувата в матриксе. Второй связан уже с кристами органелл и непосредственно завершает процесс энергообразования.

В целом данный механизм достаточно сложен и происходит в несколько этапов. Выстраиваются длинные единственная цель которых - энергообеспечение других клеточных процессов. Поддержание организма на клеточном уровне позволяет сохранить его жизнедеятельность в целом. Именно поэтому учёные долгое время пытались разгадать, как именно происходят данные процессы. Со временем многие вопросы были решены, особенно в этом помогло изучение ДНК и структуры остальных небольших клеток микромира. Без этого вряд ли можно было бы представить развитие данной науки в целом, а также изучение организма человека и высокоразвитых животных.

Полисомы. Синтез цитоплазматических белков

Рибосомы представляют собой мельчайшие органеллы, присутствующие в цитоплазме клетки. Несмотря на свои размеры, они являются сложными молекулярными ансамб­леями, состоящими из рибосомальной РНК (р-РНК) различной длины и рибосомальных белков . В цитоплазме рибосомы встречаются в виде 2-х форм:

1. В диссоциированном состоянии (две субъединицы: малая и большая), которое свидетельствует об их неактивном статусе;

2. В ассоциированном виде – это форма их активного статуса.

Большая субъединица образуется тремя молекулами РНК, имеет форму полушара с 3 выступами, взаимодействующие с «шипиками» малой субъединицы.

Малая субъединица содержит лишь одну молекулу РНК и выглядит в виде «шапочки» с шипиками, обращёнными в сторону большой субъединицы. Ассоциация субъединиц рибосомы – это взаимодействие рельефов их поверхностей.

Функции субъединиц:

1. Малая ответственна за связывание с матричной РНК;

2. Большая – за образование полипептидной цепи.

Полисомы – это группа рибосом (от 5 до 30) связанных нитью м-РНК с образованием функционального комплекса. На нём происходит синтез цитоплазматических белков, необходимых клетке для роста, развития органелл дифференцировки.

Этапы синтеза цитоплазматических белков:

1. Выход из ядра м-РНК;

2. Сборка рибосом;

3. Образование функциональной полисомы;

4. Синтез сигнального пептида;

5. Считывание последовательности аминокислот в составе пептида сигнал-распознающей частицы (СРЧ);

6. Завершение синтеза цитоплазматического белка на полисоме. См рис. 1

Рис. 1: Схема синтеза цитоплазматических белков

II. Митохондрии (строение и функции)

Митохондрии – это система энергообеспечения клетки. На светооптическом уровне их выявляют при окраске по Альтману, они выглядят в виде зёрнышек и нитей. В цитоплазме они распределены диффузно, а в специализированных клетках сосредоточенны в участках, где имеется наибольшая потребность в энергии.

Электронномикроскопический уровень организации митохондрии : в ней выделяют две мембраны: наружную и внутреннюю. См. рис. 2

Рис. 2: Схема строения митохондрии

Наружная мембрана – это мешок с относительно ровной поверхностью, она по химическому составу и свойствам близка к плазмолемме, отличается она более высокой проницаемостью и содержит ферменты метаболизма жирных кислот, фосфолипидов и липидов.

Функция:

1. Отграничение митохондрии в гиалоплазме;

2. Транспорт в митохондрию субстратов для клеточного дыхания.

Внутренняя мембрана – неровная, она формирует кристы в виде пластин (ламеллярные кристы) с увеличением площади её поверхности. Главным компонентом этой мембраны являются молекулы белков, относящиеся к ферментам дыхательной цепи, цитохромы.

На поверхности крист в некоторых клетках описывают грибовидные частицы (F 1 -частицы), в которых различают головку (9 нм) и ножку (3 нм). Считают, что именно здесь происходит синтез АТФ и АДФ.

Между наружной и внутренней мембранами образуется небольшое (около 15 – 20 нм) пространство, которое называют наружной камерой митохондрий. Внутренняя камера ограничена соответственно внутренней митохондриальной мембраной и содержит матрикс.

Матрикс митохондрий имеет гелеобразную фазу и отличается высоким содержанием белка. В нём встречаются митохондриальные гранулы – частицы диаметром 20 – 50 нм высокой электронной плотности, они содержат ионы Са 2+ и Mg 2+ . Матрикс митохондрий содержит также митохондриальные ДНК и рибосомы. На первых происходит синтез транспортных белков митохондриальных мембран и некоторых белков, участвующих в фосфолировании АДФ. ДНК здесь состоит из 37 генов и не содержит некодирующие последовательность нуклеотидов.

Функции митохондрий:

1. Обеспечение клетки энергией в виде АТФ;

2. Участие в синтезе стероидных гормонов;

3. Участие в синтезе нуклеиновых кислот;

4. Депонирование кальция.

Совсем недавно изучая интенсивность и влияние этого фактора на мышечный рост, я столкнулся со следующим интересным явлением. Я долгое время думал почему же после продолжительного времени отдыха всегда происходит какое-то более быстрое и более сильное утомление наших с вами мышц. Ведущее к тому же к более быстрой гипертрофии наших мышц, которая к тому же всегда сопровождается какой-то жуткой болью на следующий день после тренировки.

И почему после одной или скажем двух недельного отдыха, вы снова приходите в зал и имеете практически такие же силовые показатели что и раньше. Но только теперь после того как вы хорошо отдохнули даже самая лёгкая ваша тренировка вызывает у вас какие-то жуткие послетренировочные мышечные боли.

Если раньше я примерно уже знал почему так происходит, но ещё толком не мог точно объяснить данный феномен, то теперь я уже точно знаю почему так происходит.

И почему иногда мы испытываем жуткую послетренировочную боль в наших мышцах, проводя при этом относительно лёгкие тренировки даже с небольшими весами.

На самом деле всё очень просто, после продолжительного отдыха и бездействия наших мышц, когда мы, например 2-3 недели отдыхаем и не занимаемся, у нас начинается так называемая декомпенсация мышечных волокон.

И в этот период мы начинаем терять в наших мышечных клетках митохондрии, отвечающие за энергетику и восстановление наших мышечных клеток. При этом чем больше мы отдыхаем, тем больше мы их теряем.

Что такое митохондрии?

Митохондрии -это своего рода некая энергетическая станция наших с вами мышечных клеток и чем их больше в наших мышцах, тем они сильнее и более выносливее.

Основная функция митохондрии это окисление органических соединений, а также использование освобождающейся при их распаде энергии для генерации электрического потенциала и синтеза АТФ и термогенеза.

Если говорить по простому, то митохондрии это своего рода некие молекулы, которые способны производить естественную энергию в ваших мышцах, которые способны не только увеличить силу или выносливость ваших мышц, но и также способны быстро залатать ваши травмированные мышечные клетки или их почистить.

Таким образом митохондрии выполняют следующие функции:

• Быстрое восстановление уже травмированных мышечных клеток
• Уборка мышечных клеток от оставшихся частиц в мышцах
• Дополнительная выработка энергии в наших мышцах

Митохондрии по сути это ваши рабочие, которые находятся в ваших мышцах. И эти рабочие лечат ваши мышцы, убирают остатки частиц травмированных нагрузкой мышечных волокон и конечно же создают дополнительную энергию в ваших мышцах для того чтобы вы и ваши мышцы могли справиться с нагрузкой.

При этом чем меньше митохондрий находиться в ваших мышцах и в ваших клетках, тем быстрее ваши мышцы утомляются, а значит тем дольше они будут потом восстанавливаться в послетренировочный период.

И наоборот чем больше митохондрии находиться в ваших мышцах, тем сложнее становиться их утомить и довести уже до мышечного истощения за которым следовало бы их дальнейшая гипертрофия и мышечный рост.

Потому что как я уже говорил вам чуть ранее, большое количество митохондрий в мышцах делает их сильнее и более выносливыми, поэтому с каждым разом всё труднее и труднее доводить наши с вами мышцы до мышечного отказа и заставлять их снова и снова расти.

Как образуются митохондрии в мышцах?

Образование митохондрий и собственно их общее количество в наших с вами мышечных клетках напрямую будет зависеть от того насколько ваши мышцы активно работают и сколько кислорода они при этом поглощают.

Если наши мышцы поглощают много кислорода, то это значит там образуются много митохондрий. Если же мышцы потребляют мало кислорода, то соответственно и митохондрий там тоже будет мало.

Иными словами для того чтобы митохондрии образовались в ваших мышцах, необходимо их часто и продолжительно тренировать.

Потому что в мышечных клетках в которых потребность в кислороде будет велика, в итоге будет значительно больше митохондрий, чем в тех клетках, потребность которых в кислороде будет более низкой.

Таким образом, атлеты, тренирующиеся чаще и интенсивнее, имеют более значительное число митохондрии в мышечных клетках, чем те атлеты, которые тренируются гораздо реже и при этом с куда низкой интенсивностью.

Таким образом получается что частота ваших тренировок, а также общий уровень вашей интенсивности, напрямую влияет на общее количество митохондрий в ваших мышечных клетках.

А вот снижение общей интенсивности или увеличение отдыха между тренировками, напротив, ведёт к существенному спаду митохондрий в наших мышечных клетках.

Всё это ещё раз подтверждает тот факт, что для постоянного роста мышечной массы все ваши тренировки должны носить следующий характер.

• Первое ваши мышцы должны получать достаточный объём и нагрузку на каждой из своих тренировок.

• Второе все ваши тренировки должны быть всегда достаточно интенсивными для того чтобы вы могли дойти до мышечного отказа.

• Третье ваши мышцы должны получать достаточно отдыха для того чтобы в них снизить количество митохондрий.

Таким образом вы всегда будете прогрессировать на всех своих тренировках. Но помните самое главное, что послетренировчная мышечная боль это и есть главный ваш показатель того, что вы хорошо поработали на своей тренировке.

Митохондрия – это двумембранный органоид эукариотической клетки, основная функция которого синтез АТФ – источника энергии для жизнедеятельности клетки.

Количество митохондрий в клетках не постоянно, в среднем от нескольких единиц до нескольких тысяч. Там, где процессы синтеза идут интенсивно, их больше. Также варьирует размер митохондрий и их форма (округлые, вытянутые, спиральные, чашевидные и др.). Чаще имеют округлую вытянутую форму, диаметром до 1 микрометра и длиной до 10 мкм. Могут перемещаться в клетке с током цитоплазмы или оставаться в одном положении. Перемещаются к местам, где больше всего требуется выработка энергии.

Следует иметь в виду, что в клетках АТФ синтезируется не только в митохондриях, но и в цитоплазме в процессе гликолиза . Однако эффективность этих реакций невысока. Особенность функции митохондрий в том, что в них протекают реакции не только бескислородного окисления, но и кислородный этап энергетического обмена.

Другими словами, функция митохондрий – активное участие в клеточном дыхании, к которому относят множество реакций окисления органических веществ, переноса протонов водорода и электронов, идущих с выделением энергии, которая аккумулируется в АТФ.

Ферменты митохондрий

Ферменты транслоказы внутренней мембраны митохондрий осуществляют активный транспорт АДФ и АТФ.

В структуре крист выделяют элементарные частицы, состоящие из головки, ножки и основания. На головках, состоящих из фермента АТФазы , происходит синтез АТФ. АТФаза обеспечивает сопряжение фосфорилирования АДФ с реакциями дыхательной цепи.

Компоненты дыхательной цепи находятся в основании элементарных частиц в толще мембраны.

В матриксе находится большая часть ферментов цикла Кребса и окисления жирных кислот.

В результате активности электротранспортной дыхательной цепи ионы водорода поступают в нее из матрикса, а высвобождаются на наружной стороне внутренней мембраны. Это осуществляют определенные мембранные ферменты. Разница в концентрации ионов водорода по разные стороны мембраны приводит к возникновению градиента pH.

Энергию для поддержания градиента поставляет перенос электронов по дыхательной цепи. Иначе ионы водорода диффундировали бы обратно.

Энергия градиента pH используется для синтеза АТФ из АДФ:

АДФ + Ф = АТФ + H 2 O (реакция обратима)

Образующаяся вода ферментативно удаляется. Это, наряду с другими факторами, облегчает протекание реакции слева направо.

От чего зависит физическая выносливость человека и какую роль играет наличие митохондрий (МХ) в организме. Где митохондрии находятся, как их развивать качественно и количественно, как долго они живут? Рассмотрим эти вопросы подробно.

Митохондрии – это клеточные органеллы. Органеллами называются постоянные части клетки, имеющие определенную структуру и выполняющие специфические функции. Также как рибосомы, лизосомы, вакуоли, ядро, цитоплазма митохондрии являются составляющими человеческой клетки.

Митохондрии принимают участие в большом числе химических реакций, таких как клеточное дыхание. Они являются энергетическими станциями клетки.

Митохондрии (МХ), одни из важнейших структурных компонентов мышечного волокна – миофибрилл (МФ) и располагаются цепочками вдоль МФ. В МХ при воздействии ферментов протекает аэробное окисление углеводов, жиров и аминокислот, а за счет энергии, выделяющейся при окислении, происходит ресинтез АТФ. МХ едят все и пируват и молочную кислоту.

В Гликолитических мышечных волокнах (ГМВ или «быстрых» мышцах) содержится очень мало МХ. Надо сказать, что в ГМВ изначально мало МХ, так как ГМВ подвергаются частому и большему закислению, в отличие от Окислительных мышечных волокон (ОМВ, «медленные» или «красные» мышцы). Для развития митохондрий нужен кислород, аэробная работа, поэтому они в большем количестве окутывают МФ в ОМВ, которые развиваются от продолжительной аэробной работы.

На теле человека ГМВ и ОМВ от рождения распределены не равномерно. Так, например, больше гликолитических мышц в руках – порядка 80%, и только около 20% ОМВ. В ногах приблизительно по 50% ГМВ и ОМВ. Но это совсем не говорит о том, что нельзя развивать определенную группу мышц. Можно. Так у марафонцев больше ОМВ в ногах, у плавцов на длинные дистанции больше ОМВ в руках. Однако, специалисты утверждают, что преобладание у человека ОМВ или ГМВ носит наследственный (генетический) характер.

ГМВ хорошо развиты у бегунов, плавцов, конькобежцев, всех кто соревнуется на спринтерских дистанциях. Для развития ГМВ не нужен кислород и наращиваются они анаэробной тренировкой или в тренажерном зале при выполнении упражнений в «динамическом» режиме. Поэтому любители покачаться в тренажерном зале, владельцы огромных бицепсов и мышц на теле имеют низкую выносливость, так как в ГМВ очень мало МХ.

Окислительные мышечные волокна («медленные» мышцы) развиты у стайеров. Именно в ОМВ митохондрии развиваются создавая митохондриальные цепи. Митохондрии можно развивать как количественно, так и качественно, тем самым улучшая свою выносливость, а соответственно и скорость, скоростную выносливость. ОМВ развиваются от продолжительной аэробной тренировки, также можно увеличивать количество миофибрилл в ОМВ выполнением упражнений в «статодинамическом» режиме.

Количественно МХ развиваются при длительной аэробной работе от 30 минут и дольше. Качество МХ можно увеличить организуя тренировки с мощностью на уровне анаэробного порога (4-5-я пульсовая зона). Однако как уже было сказано выше такие тренировки надо проводить без фанатизма, так как МХ погибают в анаэробной (безкислородной) среде. Например, начинать с малого, сделали ускорение 10-30 секунд, восстанавливаетесь пробежкой на 2-3-й пульсовой зоне в течение 50 сек -2,5 минут (в 3-5 раз больше, чем интервал под нагрузкой, все зависит от вашей тренированности, возможностей буферной системы организма, развитости МХ утилизировать лактат). Когда вы будете спокойно держать данную нагрузку и не закисляться, можно увеличивать интервал нагрузки 40-60 сек и т.д.

Будьте аккуратны! Погубить МХ можно за одно ускорение в беге или длительный подход под нагрузкой, если оно повлечет сильное закисление!

Качество МХ определяется окислительной способностью МХ (на внутренней мембране). У МХ две мебраны внешняя (оболочка) и внутренняя (сложенная в гармошку, как морской гребешок) Так вот на внутренней мембране находятся окислительные ферменты, под воздействием тренировочной нагрузки в 3-й зоне, а в дальнейшем в 4-5 пульсовой зоне помогают увеличивать количество складок на внутренней мембране. То есть реально надо интенсивнее тренироваться, чтобы увеличилось качество МХ: у вас увеличивается площадь мембраны, увеличивается количество складок в МХ, а соответственно и окислительных ферментов… Отсюда появляется повышенная способность к окислительным реакциям, жиросжиганию.

Итак, чем больше медленных мышц (ОМВ), тем больше МХ, чем интенсивнее тренировка, тем выше качество МХ. Но все постепенно, сначала развиваем количество и МХ-цепи, а затем качество МХ.

Срок жизни митохондрий – 4-5 дней. Если не проводить поддерживающую тренировку, то они погибают. Если вы тренируетесь реже, или не тренируетесь вообще, то зачем организму содержать то, чем вы не пользуетесь, зачем? Появляется состояние растренированности, постепенно утрачиваются специфические функции организма.

Наращиваются МХ и создаются новые в течение 20-24 дней.

Также можете посмотреть еще пару статей на тему развивтия мышц и повышения выносливости: ,

В заключении, чем больше МХ, тем вы выносливее, тем лучше ваш организм, мышцы и клетки получают питание, усваивают кислород, лучше жиросжигание. Как следствие, ваш организм «дышит», вы в тонусе и выглядите моложе, чем по паспорту). Если еще будете помогать организму качественным и рациональным питанием, витаминами и минералами, то это будет просто великолепно!