Різкі зміни об’єму і форми мітохондрій можуть викликатися хімічними, осмотичними і механо-хімічними реакціями. У живих клітинах спостерігаються цикли скорочень з малою амплітудою, які пов'язані з процесом окисного фосфорилювання. Відомо, що ціаністі сполуки, динітрофенол і інші інгібітори окислювання викликають набрякання, а надлишок АТФ - скорочення мітохондрій. Ці явища відбуваються і при зміні осмотичного тиску середовища. Неорганічний фосфат, відновлений глутатіон, Са2+ і жирні кислоти викликають набрякання, а дія АТФ запобігає цьому. Явище скорочення обумовлюється наявністю в мітохондріях скорочувального білка, аналогічного актоміозину м'язів. Більшої амплітуди змін об’єму можна досягти шляхом одночасного застосування декількох факторів (найбільш ефективними є Са2+ і тироксин) . Можливо, що набряканням мітохондрій, яке приводять до роз'єднання процесів окислювання і фосфорилювання, пояснюється фізіологічна дія цього гормону при гіперфункції щитовидної залози. Інші гормони, у тому числі гормон росту, окситоцин, вазопресин, інсулін і деякі кортикостероїди, також викликають набрякання мітохондрій. Крім того, це явище спостерігається і при патологічних станах організму, обумовлених, наприклад, впливом канцерогенів ітоксинів.
Фіксація і фарбування. Вітальне і суправітальне дослідження мітохондрій значно полегшується при фарбуванні їх слабкими розчинами януса зеленого, у якому вони набувають зеленувато-синього кольору. Таке фарбування пояснюється присутністю в мітохондріях цитохромоксидазної системи, яка підтримує барвник в окисленій (зафарбованій) формі. У навколишній цитоплазмі барвник відновлюється до безбарвної лейкоформи.
Уже давно відомо, що мітохондрії досить лабільні і легко ушкоджуються під дією фіксаторів. Тому всі методи фіксації мітохондрій засновані на стабілізації їх ліпопротеїдної структури шляхом тривалої дії окисних агентів (оксид осмію(IV), хромова кислота і біхромат калію). Як барвник застосовують залізний гематоксилін або кислий фуксин Серед цитохімічних методів фарбування мітохондрій, слід виділити такі, як реакція наді на цитохромоксидазу або застосування різних сполук тетразолію, які утворють за участю дегідрогеназ мітохондрій нерозчинні хромогени (формазан). Подібні цитохімічні дослідження проводилися і з використанням електронного мікроскопа, причому для виявлення сукцинатдегідрогенази застосовувався телурит калію, а для виявлення сукцинат- і НАД-Н2-дегідрогеназ - нітросиній тетразолій і тетранітро-синий тетразолій. Виявилося, що локалізація продуктів реакції в мітохондріях тісно зв'язана з локалізацією крист.
РОЗДІЛ 3. ДОСЛІДЖЕННЯ МІТОХОНДРІЙ НА СУЧАСНОМУ ЕТАПІ
Таблиця 3.1
| № п/п | Рік видання | Назва та номер журналу | Автор та назва статті | Сторінка |
| 1 | 1998 | „Цитологія і генетика” № 2 | И.В. Твердохлебов „Гетерогенность митохондриального аппарата миокарда и механизмы ее формирования в раннем онтогенезе крыс” | С.8-12 |
| 2 | 1999 | „Цитологія і генетика” № 6 | А.Ф. Попова „Ультраструктура митохондрий и интенсивность дыхания клеток Chlorella vulgaris Beijer. При различных сроках клиностатирования” | С.8-13 |
| 3 | 2001 | „Цитологія і генетика” № 2 | Д.О. Климчук ”Варіації ультраструктурної організації мітохондрій і клітинах гороху in vitro”. | С. 36-41 |
| 4 | 2002 | „Цитологія і генетика” № 1 | Б.А. Насибуллин ”Особенности реакции популяции митохондрий в нейронах сенсорной коры при длительном воздействии низкочастотной вибрации на организм крыс”. | С. 40-45 |
| № п/п | Рік видання | Назва та номер журналу | Автор та назва статті | Сторінка |
| 5 | 2002 | „Цитологія і генетика” № 5 | А.Я. Литошенко ”Эволюция митохондрий” | С.49-57 |
| 6 | 2003 | „Цитологія і генетика” № 5 | Е.С. Сытник, А.Ф. Парий, И.К. Комарницкий, Ю.Ю. Глеба, Н.В, Кучук ”Анализ ядерного и митохондрияльного геномов у транспластомных растений Salpiglossis sinuata, полученных путем переноса трансформированных пластид от гибрида N. Tabacum (+S. Sinuate). | С.3-8 |
У 1999 році приділялась увага кількісним морфологічним характеристикам трьох типів мітохондрій у зрілих кардіоміоцитах крис. Встановлено існування двох режимів роботи мітохондріального апарату в залежності від локалізації та стану міофібрилярного апарату. Проведена оцінка кількісного відношення між типами органел на етапах онтогенезу. В цьому ж році був виділений коливальний характер рівня дихання культури та зміна ультраструктури мітохондрій. Відмічено два піка підйому інтенсивності дихання – на початковому етапі дії кліностатування і в кінці логарифмічної фази росту культури, які співпадають з періодами перерозподілу популяції. Підвищення інтенсивності дихання клітин та зміна ультраструктури направлені на стимуляцію метаболізму клітин в процесі адаптації до умов навколишнього середовища.
У 2001 році у частині казусних клітин гороху поряд з мітохондріями типової організації були виявлені гігантські органели. Їх оболонка як і у мітохондрій складається з двох біологічних мембран, з яких внутрішня утворює інвагінації. Специфічною особливістю структурної організації незвичайних мітохондрій є наявність включень у їх матриксі. Останні мають вигляд електронно щільного тяжу, що складається з фібрилоподібних утворень і простягається паралельно повздовжньої вісі органел.
У 2002 році в експерименті на 66 білих пацюках вивчена дія низькочастотної вібрації на популяцію мітохондрій нейронів сенсорної кори. Результати досліджень показали етапність реакції мітохондріальної популяції на дію низькочастотної вібрації; схожість структурних перебудов мітохондрій при дії вібрації та гіпоксії; перехід до одноманітності структурно-функціональних характеристик мітохондрій в популяції в динаміці низькочастотної дії.
Також проводились роботи щодо вивчення еволюції мітохондрій. Результати сіквенсу мітохондріальних геномів свідчать про монофілетичне походження мітохондрій від еубактеріального предка, який відноситься до підрозділу α-протеобактерій. Протягом останніх років були визначені повні послідовності великої кількості мітохондріальних та еубактеріальних геномів. Ці результати свідчать про те, що мітохондріальний геном еволюціонував від одного предка, загального для всіх існуючих на даний час еукаріотів, та що мітохондріальна та ядерна компоненти еукаріотичної клітини виникли одночасно.
В 2003 році на прикладі представника з родини Пасльонових Salpiglossis sinuata був запропонований новий підхід щодо створення пластомних трансформантів. В результаті експериментів були отримані морфологічно подібні з Salpiglossis sinuata рослини стійкі до стрептоміцину. Аналіз показав, що отримані рослини містять трансформований пластом Salpiglossis sinuata, а мітохондріальна ДНК отриманих рослин відрізняється від обох батьківських.
На основі проведеного аналізу можна сказати, що на сучасному етапі дослідження мітохондрій проводяться в багатьох вузьких, глибоко специфікованих напрямках, які стосуються впливу зовнішніх умов на будову і функції мітохондрій, особливостей роботи ферментного апарату, генетики і еволюції мітохондрій.
ВИСНОВКИ
1. Проведено огляд літературних джерел на основі яких з’ясовано особливості будови та функції мітохондрій, їхню роль в забезпечені клітин енергією.
2. Визначені особливості генетичної системи мітохондрій, її структура та особливості генетичного коду, визначено межі її автономності.
3. Розглянуто теорії походження мітохондрій та основні шляхи їх успадковування.
4. З’ясовані основні методи дослідження мітохондрій, і, як бачимо, вони представлені методами генетики, цитології, молекулярної біології і біохімії.
5. Проведено аналіз сучасних українських наукових досліджень, які проводились з мітохондріями.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Албертс Б. и др. Молекулярная биология клетки. В 5-ти томах. М.: Мир, 1986 - 1987.
2. Заварзин А.А, Харазова А.Д., Молитвин М.Н. Биология клетки: Общая цитология: Учебное пособие для биол. спец. высших учебн.заведений. – Спб.:Из-во С.– Петербург. Ун-та, 1992. – 318с.
3. Зенгбуш П. Молекулярная и клеточная биология. В 3-х т. М.: Мир, 1982. – 342 с.
4. Ленинджер А. Митохондрия. - М.: Мир, 1966. – 315с.
5. Марченко А.І. Цитологія: Навчальний посібник для ден. Та заоч. Відділення природничо-географічного факультету / Ніжин, 2003. – 66с.
6. Ченцов Ю.С. Общая цитология: [Учебное пособие для биолог. спец. вузов] – 2-е изд., М.: Из-во МГУ, 1984. – 350 с.
7. Э.де Робертис, В. Новинский, Ф. Саэс. Биология клетки. – М.: Мир, 1967. – 473 с.