2) осуществляют функцию фотосинтеза с поглощением углекислого газа
3) производят питательные вещества для развития зародыша
4) накапливают и аккумулируют запас питательных веществ
Митохондрии — полуавтономные органеллы аэробных эукариотических клеток, в которых происходит основная часть аэробного клеточного дыхания. Их ключевая функция заключается в синтезе аденозинтрифосфата (АТФ) — универсального переносчика и кратковременной формы запасания энергии, необходимой для биосинтеза, активного транспорта, мышечного сокращения, поддержания мембранного потенциала и других процессов жизнедеятельности. Поэтому правильным является вариант, указывающий на накопление энергии в форме макроэргических фосфатных связей АТФ.
Механизм образования АТФ включает окисление ацетил-КоА в цикле трикарбоновых кислот, перенос электронов по дыхательной цепи внутренней мембраны митохондрий и создание электрохимического градиента протонов. Возвращение протонов через фермент АТФ-синтазу обеспечивает фосфорилирование АДФ до АТФ; этот процесс называется окислительным фосфорилированием. Полуавтономность митохондрий обусловлена наличием собственной кольцевой ДНК, рибосом и способности к делению, однако большая часть митохондриальных белков кодируется ядерным геномом и импортируется из цитоплазмы.
Остальные направления функций относятся преимущественно к другим клеточным структурам либо не являются универсальной функцией митохондрий. Фотосинтез с фиксацией углекислого газа осуществляют хлоропласты растений и водорослей, а запасание питательных веществ обеспечивается главным образом включениями цитоплазмы, жировыми каплями и другими специализированными структурами. Нарушение митохондриального энергообмена приводит к дефициту АТФ, повышению образования активных форм кислорода и, при выраженном дефекте окислительного фосфорилирования, к лактатацидозу и тканевой гипоксии.
| Структура или процесс | Основная функция | Механизм или характерный признак | Связь с энергетическим обменом |
|---|---|---|---|
| Митохондрии | Аэробное дыхание и синтез АТФ | Дыхательная цепь, протонный градиент, АТФ-синтаза | Основной источник АТФ в аэробной клетке |
| Цикл трикарбоновых кислот | Окисление ацетил-КоА | Образование NADH и FADH2 | Поставляет восстановленные коферменты для дыхательной цепи |
| Внутренняя мембрана митохондрий | Разделение матрикса и межмембранного пространства | Высокая плотность комплексов дыхательной цепи и АТФ-синтазы | Формирует условия для окислительного фосфорилирования |
| Хлоропласты | Фотосинтез | Поглощение световой энергии и фиксация углекислого газа | Характерны для растений и водорослей, а не для животных клеток |
| Цитоплазматические включения | Запасание жиров, гликогена и пигментов | Немембранные или специализированные депо клеточных веществ | Служат резервом субстратов, но не являются главным местом синтеза АТФ |
| Митохондриальная дисфункция | Недостаточность клеточного энергообмена | Снижение синтеза АТФ, избыток активных форм кислорода, возможен лактатацидоз | Особенно выражена в тканях с высокой потребностью в энергии: мозге, сердце и мышцах |
Энергия АТФ расходуется непосредственно в клетке и не представляет собой длительное депо, аналогичное жировой ткани или запасам гликогена. При недостатке кислорода митохондриальное окислительное фосфорилирование ограничивается, поэтому возрастает вклад анаэробного гликолиза и образование лактата. Митохондриальная ДНК наследуется преимущественно по материнской линии, что имеет значение для анализа митохондриальных заболеваний. Таким образом, правильный ответ отражает центральную роль митохондрий в преобразовании энергии питательных веществ в доступную для клетки форму.