Мембрана митохондрий- электрический проводник
Согласно хемоосмотической теории , возникший на поверхности внутренней мембраны электрохимический протонный градиент равномерно распределяется по поверхности мембраны митохондрий, она эквипотенциальна в любой своей точке (см. рис. 1,в ). Поэтому в любой точке поверхности внутренней мембраны такой разветвленной митохондрии может идти синтез АТФ. Последний будет поступать в любую точку цитоплазмы, где в этом есть необходимость, то есть в этом случае такие разветвленные митохондрии могут представлять собой "электрические кабели".
То, что это действительно возможно, доказано экспериментально. Были выбраны растущие в культуре ткани фибробласты, в цитоплазме которых имеются длинные нитчатые митохондрии, достигающие длиной 60 мкм. В живых клетках их можно наблюдать в люминесцентном микроскопе с помощью флуорохрома родамина 123 , который накапливается в матриксе только работающих, синтезирующих АТФ митохондрий. Если снять разность потенциалов на внутренней мембране митохондрий, воздействуя на клетки динитрофенолом , то свечение родамина 123 в митохондриях прекращается параллельно падению синтеза АТФ. Это наблюдение показывает, что родамин 123 как протонный краситель накапливается в матриксе митохондрий только тогда, когда есть разность потенциалов на внутренней мембране митохондрий, то есть когда происходит синтез АТФ. Но динитрофенол, встраиваясь в мембраны, создает "пробой" на всех митохондриях данной клетки. А как "выключить" одну митохондрию? Для этого используется лазерный или ультрафиолетовый микролуч, который можно точно направить на избранную экспериментатором митохондрию. Делается это с помощью специальной оптической системы, которая позволяет одновременно рассматривать объект (в данном случае живые клетки с окрашенными родамином митохондриями) и навести на избранную деталь тонкий пучок лазера или ультрафиолетового света. При облучении отдельной митохондрии в ней происходит гашение флуоресценции родамина из-за того, что в результате пробоя внутренней мембраны митохондрии разность потенциалов на ней падает и родамин как бы вытекает из матрикса митохондрии. При этом соседние митохондрии не меняют своего свечения и продолжают синтез АТФ. Что же произойдет, если облучить небольшой участок разветвленной или же очень длинной митохондрии? В эксперименте одна из протяженных светящихся митохондрий фибробласта была локально поражена узким (0,5 мкм) микролучом оптического лазера. В результате этого вся длинная митохондрия потухла, в то время как соседние оставались без изменений ( рис. 3 ). Поражение микролучом участков свободной от митохондрий цитоплазмы не приводило к тушению митохондрий. Это говорит о том, что точечный пробой мембран митохондрий приводит к снятию разности потенциала не только в точке пробоя, но и по всей длине митохондрии, которая представляет собой проводник с эквипотенциальной поверхностью. Следовательно, такие длинные нитчатые митохондрии фибробластов могут представлять собой электрические проводники, могущие передавать разность потенциалов на митохондриальных мембранах на большие расстояния и кооперировать удаленные участки цитоплазмы. Это значит, что и в случае гигантских разветвленных митохондрий в любой ее точке на внутренней мембране может накопиться потенциал, достаточный для того, чтобы начался синтез АТФ. С этих позиций митохондриальный ретикулум представляет собой как бы электрический проводник, кабель, соединяющий отдаленные точки такой системы. Митохондриальный ретикулум может оказаться очень полезным не только для мелких подвижных клеток, таких, как хлорелла, но и для более крупных, там, где требуются кооперация и синхронизация в работе многих структурных единиц, таких, как, например, миофибриллы в скелетных мышцах.
Смотрите также:
