Мембрана — свойства и функции
- Строение: липидный бислой (фосфолипиды, холестерин у эукариот) + интегральные и периферические белки, олигосахаридные цепи на внешней поверхности (мозаичная модель).
- Свойства: текучесть, селективная проницаемость, электрический заряд/мембранный потенциал ($\Delta \Psi$).
- Функции: барьер и разделение компартментов; выборочный транспорт (пасcивная диффузия, облегчённая диффузия через каналы, активный транспорт через насосы); рецепция сигналов и трансдукция; клеточная адгезия и распознавание; эндо- и экзоцитоз.
Митохондрия — строение и функции
- Строение: наружная мембрана, межмембранное пространство, внутренняя мембрана с кристами, матрикс; собственная мтДНК и рибосомы; транспортные комплексы TOM/TIM.
- Ключевые функции: производство АТФ окислительным фосфорилированием; цикл Кребса и окисление жирных кислот; участие в апоптозе (высвобождение цитохрома c); буферизация Ca^{2+}; генерация и детокс ROS; тепловыделение (в брюшковой ткани).
- Механизм синтеза АТФ: электроны по цепи переноса электронов создают протонный градиент через внутреннюю мембрану; возврат протонов через ATP-синтазу вызывает синтез ATP:
$\mathrm{ADP}+P_i\to \mathrm{ATP}$.
- Протонно-движущая сила описывается как:
$\Delta p=\Delta \Psi -\frac{2.303RT}{F}\Delta pH$.
Что позволяет мембране и митохондрии выполнять их функции
- Мембране: амфифильные липиды формируют барьер для полярных молекул; белки обеспечивают транспорт и приём сигналов; холестерин и состав липидов регулируют текучесть и проницаемость; мембранный потенциал обеспечивает энергию для переноса и сигнальной работы.
- Митохондрии: две мембраны с разной проницаемостью (внутренняя почти непроницаема) дают возможность создать и поддерживать протонный градиент; специфические белковые комплексы (комплексы I–IV и ATP-синтаза) проводят электроны и используют энергию градиента; кардиолипин и внутренняя структура поддерживают оптимальную работу комплексов; собственная генетика и импорт белков обеспечивают автономию и динамику (линияция, слияние/расщепление).
Кратко: мембрана обеспечивает структурную и функциональную разделённость плюс средства транспорта и сигналинга; митохондрия за счёт двухмембранной архитектуры и белковых комплексов превращает энергию окисления в химическую форму ($\mathrm{ATP}$) и выполняет дополнительные метаболические и сигнальные роли.