Мітохондрії виконують такі функції. Мітохондрії – будова та функції

Зовнішня мембрана
Внутрішня мембрана
Матріксм-на, матрикс, кристи. вона має рівні контури, не утворює вп'ячування або складок. На неї припадає близько 7% площі всіх клітинних мембран. Її товщина близько 7 нм, вона не буває пов'язана з іншими мембранами цитоплазми і замкнута сама на себе, так що являє собою мембранний мішок. Зовнішню мембрану від внутрішньої відокремлює міжмембранний простірзавширшки близько 10-20 нм. Внутрішня мембрана (товщиною близько 7 нм) обмежує власне внутрішній вміст мітохондрії,
її матрикс чи мітоплазму. Характерною рисою внутрішньої мембрани мітохондрій є їхня здатність утворювати численні вп'ячування всередину мітохондрій. Такі вп'ячування найчастіше мають вигляд плоских гребенів, або христ. Відстань між мембранами у крісті становить близько 10-20 нм. Часто кристи можуть розгалужуватися або утворювати пальцеподібні відростки, згинатися і не мати вираженої орієнтації. У найпростіших, одноклітинних водоростей, у деяких клітинах вищих рослин та тварин вирости внутрішньої мембрани мають вигляд трубок (трубчасті кристи).
Матрикс мітохондрій має тонкозернисту гомогенну будову, в ньому іноді виявляються тонкі зібрані в клубок нитки (близько 2-3 нм) і гранули близько 15-20нм. Тепер стало відомо, що нитки матриксу мітохондрій є молекулами ДНК у складі мітохондріального нуклеоїду, а дрібні гранули – мітохондріальні рибосоми.

Функції мітохондрій

1. У мітохондріях відбувається синтез ATP (див. Окислювальне фосфорилювання)

PH міжмембранного простору ~4, pH матриксу ~8 | вміст білків у м: 67% - матрикс, 21% -зовні м-на, 6% - внутр м-на і 6% - в міжм-ному пр-ві
Хандріома– єдина система мітохондрій
зовнішня м-на: порини-пори дозволяють проходити до 5 kD | внутрішня м-на: кардіоліпін-робить непроникною м-ну для іонів |
міжм-не пр-во: групи ферментів фосфорилюють нуклеотиди та цукру нуклеотидів
внутрішня м-на:
матрикс: метаболічні ферменти – окиснення ліпідів, окиснення вуглеводів, циклу трикарбонових к-т, циклу Кребса
Походження від бактерій: амеба Pelomyxa palustris єдностей з еукаріотів не містить м., живе в симбіозі з бактеріями аеробними | власна ДНК схожі з бактеріями оx процеси

Мітохондріальна ДНК

Розподіл міохондрій

реплікується
в інтерфазі реплікація не пов'язана із S-фазою | під час кл циклу митох один раз діляться надвоє, утворюючи перетяжку, перетяжка спочатку на внутрі м-ні | ~16,5 kb | кільцева, кодує 2 рРНК 22 тРНК та 13 білків |
транспорт білків: сигнальний пептид амфіфільний завиток мітохондріальний рецептор, що розпізнає |
Окисне фосфорилювання
Ланцюг перенесення електронів
АТР-синтаза
в кл печінки, м живуть ~20 днів розподіл мітохондрій шляхом утворення перетяжки

16569пн = 13 білків, 22тРНК, 2pРНК | гладка зовнішня м-на (порини – проникність білків до 10 кДа) складчаста внутрішня (кристи) м-ну (75% -білків: транспортні білки-переносники, ф-ти, компоненти дихального ланцюга та АТФ-синтазу, кардіоліпін) матрикс ( збагачений ф-тами цитратного циклу) межм-ное пр-во

Будова та функції ядра рослинної клітини.

Ядро- Обов'язкова частина еукаріотичної клітини. Це місце зберігання та відтворення спадкової інформації. Ядро також служить центром управління обміном речовин і багатьох процесів, що відбуваються в клітині. Найчастіше в клітинах є лише одне ядро, рідко – два чи кілька. Форма його найчастіше куляста або еліпсоїдальна. У молодих, особливо меристематичних, клітинах воно займає центральне положення, але пізніше зазвичай зміщується до оболонки, що відтісняється вакуоллю, що росте. Зовні ядро ​​вкрите подвійною мембраною – ядерною оболонкою, пронизаною порами (пори ядра - динамічні освіти, вони можуть відкриватися і закриватися; таким шляхом може здійснюватися регуляція обміну між ядром і цитоплазмою) на краях яких зовнішня мембрана переходить у внутрішню. Зовнішня ядерна мембрана поєднується з мембранними каналами ЕПС. На ній розташовуються рибосоми. Внутрішня мембрана може давати вп'ячування.

Внутрішній вміст ядра – каріоплазма з зануреними до неї хроматином та ядерцями, і рибосомами. Каріоплазма (нуклеоплазма) є желеподібним розчином, який заповнює простір між структурами ядра (хроматином і ядерцями). Вона містить іони, нуклеотиди, ферменти.

Хроматин – це деспіралізована форма існування хромосом. У деспіралізованому стані хроматин знаходиться в ядрі клітині, що не ділиться. Хроматин та хромосоми взаємно переходять одна в одну. По хімічній організації як хроматин, і хромосоми не відрізняються. Хімічну основу становить дезоксирибонуклеопротеїн – комплекс ДНК із білками. За допомогою білків відбувається багаторівнева упаковка молекул ДНК, при цьому хроматин набуває компактної форми.

Ядро, зазвичай кулястої форми (одне або кілька), не оточене мембраною, містить фібрилярні білкові нитки та РНК. Ядра - не постійні утворення, вони зникають на початку поділу клітини і відновлюються після його закінчення. Ядерця є тільки в клітинах, що не діляться. У ядерцях відбувається формування рибосом, синтез ядерних білків. Самі ж ядерця утворюються на ділянках вторинних перетяжок хромосом (ядерцевих організаторів).

Ядро – обов'язкова частина еукаріотичної клітини. Діаметр ядра коливається від 5 до 20 мкм. Головна функція ядра – зберігання генетичного матеріалу у формі ДНК та передача її дочірнім клітинам при клітинному розподілі. Крім того, ядро ​​управляє білковими синтезами, контролює всі процеси життєдіяльності клітини. (У рослинній клітині ядро ​​описав Р.Броун в 1831р., в тваринній - Т.Шванн в 1838р.).

Хімічний склад ядра представлений, головним чином, нуклеїновими кислотами та білками.

Будова та функції мітохондрій.

Мітохондрії або хондріосоми – «силові» станції клітини, в них локалізована більша частина реакцій дихання (аеробна фаза). У мітохондріях відбувається акумуляція енергії дихання в аденозинтрифосфаті (АТФ). Енергія, що запасається в АТФ, є основним джерелом для фізіологічної діяльності клітини. Мітохондрії зазвичай мають подовжену паличкоподібну форму довжиною 4-7 мкм та діаметром 0,5-2 мкм. Число мітохондрій у клітині може бути різним від 500 до 1000 і залежить від ролі даного органу у процесах енергетичного обміну.

Хімічний склад мітохондрій дещо коливається. В основному це білково-ліпідні органели. Вміст білка в них становить 60-65%, причому структурні та ферментативні білки містяться приблизно в рівній пропорції, а також близько 30% ліпідів. Дуже важливо, що мітохондрії містять нуклеїнові кислоти: РНК – 1% та ДНК –0,5%. У мітохондріях є як ДНК, а й вся система синтезу білка, зокрема рибосоми.

Мітохондрії оточені подвійною мембраною. Товщина мембран складає 6-10 нм. Мембрани мітохондрій на 70% складаються з білка. Фосфоліпіди мембран представлені фосфатидтилхоліном, фосфатидилетаноламіном, а також специфічними фосфоліпідами, наприклад, кардіоліпіном. Мембрани мітохондрій не пропускають Н+ і є бар'єром для їх транспорту.

Між мембранами знаходиться заповнений рідиною перимітохондріальний простір. Внутрішній простір мітохондрій заповнює матрикс у вигляді студнеподібної напіврідкої маси. У матриксі зосереджено ферменти циклу Кребса. Внутрішня мембрана дає вирости – кристи у вигляді пластин та трубочок, вони поділяють внутрішній простір мітохондрій на окремі відсіки. У внутрішній мембрані локалізовано дихальний ланцюг (ланцюг перенесення електронів).

Характерні переважної більшості клітин. Основна функція - це окислення органічних сполук і виробництво АТФ-молекул з енергії, що звільнилася. Маленька мітохондрія є головною енергетичною станцією всього організму.

Походження мітохондрій

Серед вчених на сьогоднішній день дуже популярна думка, що мітохондрія з'явилася в клітці не самостійно в ході еволюції. Швидше за все, це сталося через захоплення примітивною клітиною, яка не здатна на той момент самостійно використовувати кисень, бактерії, яка вміла це і, відповідно, була чудовим джерелом енергії. Подібний симбіоз виявився успішним та закріпився у наступних поколіннях. На користь цієї теорії вказує наявність у мітохондріях власної ДНК.

Як влаштовані мітохондрії

Мітохондрія володіє двома мембранами: зовнішньою та внутрішньою. Головна функція зовнішньої мембрани – це відокремлення органоїду від цитоплазми клітини. Вона складається з біліпідного шару і білків, що пронизують його, через які здійснюється транспорт молекул і іонів, необхідних для роботи. У той час як гладка, внутрішня утворює численні складки – кристи, які суттєво збільшують її площу. Внутрішня мембрана здебільшого складається з білків, серед яких присутні ферменти дихального ланцюга, транспортні білки та великі АТФ-синтетазні комплекси. Саме тут відбувається синтез АТФ. Між зовнішньою та внутрішньою мембраною знаходиться міжмембранний простір з властивими йому ферментами.

Внутрішній простір мітохондрій називається матрикс. Тут розташовані ферментні системи окислення жирних кислот та пірувату, ферменти циклу Кребса, а також спадковий матеріал мітохондрій – ДНК, РНК та білоксинтезуючий апарат.

Для чого потрібні мітохондрії

Головною функцією мітохондрій є синтез універсальної форми хімічної енергії – АТФ. Також вони беруть участь у циклі трикарбонових кислот, перетворюючи піруват та жирні кислоти на ацетил-CoA, а потім окислюючи його. У цьому органоїді зберігається і передається у спадок мітохондріальна ДНК, що кодує відтворення тРНК, рРНК та деяких білків, необхідних для нормального функціонування мітохондрій.

ПРО СКЛАДНУ ПРОСТУ МОВУ.

Тема ця складна і комплексна, що зачіпає відразу ж величезну кількість біохімічних процесів, що відбуваються в нашому організмі. Але давайте спробуємо розібратися, що ж таке мітохондрії і як вони працюють.

І так, мітохондрії це одна з найважливіших складових живої клітини. Якщо говорити простою мовою, то можна сказати, що це енергетична станція клітини. Їх діяльність заснована на окислення органічних сполук і генерації електричного потенціалу (енергії молекули АТФ, що звільнилася при розпаді) для здійснення м'язового скорочення.

Всі ми знаємо, що робота нашого організму відбувається у суворій відповідності до першого закону термодинаміки. Енергія не створюється в нашому організмі, а лише перетворюється. Організм лише вибирає форму трансформації енергії, не виробляючи її, від хімічної до механічної та теплової. Основним джерелом усієї енергії на планеті Земля є Сонце. Приходячи до нас у формі світла, енергія поглинається хлорофілом рослин, там вона збуджує електрон атома водню і таким чином дає енергію живої матерії.

Своїм життям ми завдячуємо енергії маленького електрона.

Робота мітохондрії полягає в ступінчастому перенесенні енергії електрона водню між атомами металів, присутніх у групах білкових комплексів дихального ланцюга (електронно-транспортного ланцюга білків), де кожен наступний комплекс має більш високу спорідненість до електрона притягуючи його, ніж попередній, допоки електрон не з'єднатися з молекулярним киснем, що має найбільшу спорідненість до електрона.

Щоразу при передачі електрона ланцюгом вивільняється енергія яка акумулюється як електрохімічного градієнта і потім реалізовується як м'язового скорочення і виділення тепла.

Серія окислювальних процесів у мітохондрії дозволяє перенести енергетичний потенціал електрона називається «внутрішньоклітинним диханням» або часто «дихальним ланцюгом», оскільки електрон по ланцюжку передається від атома до атома до тих пір, поки не досягне своєї кінцевої мети атома кисню.

Мітохондріям потрібен кисень для перенесення енергії у процесі окислення.

Мітохондрії споживають до 80% кисню що ми вдихаємо.

Мітохондрія представляє собою постійну структуру клітини, розташовану в її цитоплазмі. Розмір мітохондрії зазвичай становить від 0,5 до 1 мкм у діаметрі. За формою вона має зернисту структуру і може зайняти до 20% об'єму клітини. Така стала органічна структура клітини називається органелла. До органел відносяться і міофібрили - скорочувальні одиниці м'язової клітини; і ядро ​​клітки це теж органела. Взагалі будь-яка постійна структура клітини є органоїдом-органелою.

Відкрив мітохондрії та вперше описав німецький анатом і гістолог Ріхард Альтман у 1894 році, а назву цій органеллі дав інший німецький гістолог К. Бенд у 1897 році. Але тільки 1920 року, знову ж таки німецький біохімік Отто Вагбург, довів, що з мітохондріями пов'язані процеси клітинного дихання.

Існує теорія, згідно з якою мітохондрії з'явилися в результаті захоплення примітивними клітинами, клітинами, які самі не могли використовувати кисень для генерації енергії, бактерій протогенотів, які могли це робити. Саме тому, що мітохондрія раніше являла собою окремий живий організм, вона і до цього дня має власну ДНК.

Мітохондрії раніше являли собою самостійний живий організм.

У ході еволюції прогеноти зрадили безліч своїх генів, що сформувався, завдяки енергоефективності, що підвищилася, ядру і перестали бути самостійними організмами. Мітохондрії присутні у всіх клітинах. Навіть у сперматозоїді є мітохондрії.

Саме завдяки їм наводиться рух хвостик сперматозоїда здійснює його рух. Але особливо багато митахондрій у тих місцях, де потрібна енергія для будь-яких життєвих процесів. І це звичайно передусім м'язові клітини.

У м'язових клітинах мітохондрії можуть об'єднуватися в групи гігантських розгалужених мітохондрій, пов'язаних один з одним за допомогою міжмітохондріальних контактів, в яких вони створюють узгоджену діючу кооперативну систему. Простір у такій зоні має підвищену електронну густину. Нові мітохондрії утворюються шляхом простого поділу попередніх органел. Найпростіший і доступний всім клітинам механізм енергетичного забезпечення найчастіше називають загальним поняттям гліколіз.

Це процес послідовного розкладання глюкози до піровиноградної кислоти. Якщо цей процес відбувається без участі молекулярного кисню або з недостатньою його присутністю, він називається анаеробний гліколіз. При цьому глюкоза розщеплюється не до кінцевих продуктів, а до молочної та піровиноградної кислоти, яка далі зазнає подальших перетворень у ході бродіння. Тому енергії, що вивільняється, буває менше, але і швидкість отримання енергії швидше. В результаті анаеробного гліколізу з однієї молекули глюкози клітина отримує 2 молекули АТФ та 2 молекули молочної кислоти. Такий "базовий" енергетичний процес може протікати всередині будь-якої клітини без участі мітохондрій.

У присутності молекулярного кисню всередині мітохондрій здійснюється аеробний гліколіз у рамках «дихального ланцюга». Пировиноградна кислота в аеробних умовах залучається до циклу трикарбонових кислот або циклу Кребса. Внаслідок цього багатостадійного процесу з однієї молекули глюкози утворюється 36 молекул АТФ. Порівняння енергетичного балансу клітини, що має розвинені мітохондрії та клітини, де вони не розвинені показує (за достатньої кількості кисню) відмінність у повноті використання енергії глюкози всередині клітини майже в 20 разів!

У людини, волокна скелетних м'язів можна умовно розділити на три типи виходячи з механічних та метаболічних властивостей: - Повільні окислювальні; - Швидкі гліколітичні; - Швидкі окислювально-гліколітичні.

Швидкі м'язові волокна призначені для виконання швидкої та важкої роботи. Для свого скорочення вони використовують переважно швидкі джерела енергії, а саме кріатинфосфот і анаеробний гліколіз. Вміст мітохондрій у таких типах волокон значно менше, ніж у повільних м'язових волокнах.

Повільні м'язові волокна виконують повільні скорочення, але здатні працювати тривалий час. Як енергію вони використовують аеробний гліколіз і синтез енергії з жирів. Це дає набагато більше енергії ніж анаеробний гліколіз, але потребує замін більше часу, оскільки ланцюжок деградації глюкози складніший і вимагає присутності кисню, транспортування якого до місця перетворення енергії теж займає час. Повільні м'язові волокна називають червоними через міоглобін - білка, відповідальний за доставку кисню всередину волокна. Повільні м'язові волокна містять значну кількість мітохондрій.

Виникає питання, яким чином і за допомогою яких вправ можна розвинути у м'язових клітинах розгалужену мережу мітохондрій? Існують різні теорії та методики тренувань і про них у матеріалі за посиланням.

Характеристика, роль та будова мітохондрій

Функції мітохондрій як органел аеробних еукаріотичних клітин синтез молекул АТФ(аденозинтрифосфату) з АДФ. Оскільки АТФ є універсальним джерелом енергії для всіх процесів у клітині, що йдуть із споживанням енергії, то кажуть, що мітохондрії виконують функцію енергозабезпечення, або енергоутворення.

З цитоплазми в мітохондрії надходять проміжні продукти окислення органічних речовин, кисень, АДФ, фосфорна кислота. Назад виділяються вуглекислий газ, вода та молекули АТФ.

Молекули АТФ утворюються у мітохондріях. Невелика їх кількість синтезується у цитоплазмі у процесі гліколізу, який спостерігається у всіх клітинах живого. В результаті гліколізу молекула глюкози розкладається на дві молекули пірувату. У аеробних прокаріотів далі він окислюється в присутності кисню на вп'ячування цитоплазматичної мембрани. У еукаріотів же піруват надходить у мітохондрії.

Тут піруват, віддає свою ацетильну групу, що містить два атоми вуглецю, кофермент А. При цьому виділяється перша молекула CO2. Кофермент А перетворюється на ацетил-кофермент-А (ацетил-КоА).

Ацетил-КоА виходить не тільки з пірувату, але й жирних кислот, а також амінокислот. Тож не важливо, яка вихідна органічна речовина «спалюватиметься» в мітохондріях для вироблення енергії. Їхнє функціонування в будь-якому випадку універсальне.

У матриксі мітохондрій ацетил-КоА вступає в цикл Кребса, або цикл трикарбонових кислот, де ацетильна група окислюється і розкладається ще до двох молекул CO2. Її атоми водню приєднуються до коферментів НАД+ та ФАД+, з утворенням їх відновлених форм - НАД · H + Н + та ФАД · H + Н +. Саме їхнє подальше окислення призведе до синтезу АТФ.

Хоча у циклі Кребса кисень немає, за його відсутності мітохондрію перестає виконувати свою функцію вже цьому етапі, оскільки накопичуються продукти реакції.

На кристалах мітохондрій відбувається поділ електронів та протонів водню. Електрони від НАД і ФАД передаються по мембрані через ланцюг ферментів та коферментів, яку називають дихальним ланцюгом. Протони ж на початку шляху перекидаються у міжмембранний простір, на зовнішній бік христ.

Електрони зрештою передаються на молекулу кисню, вона перетворюється на негативно заряджений іон. Між зовнішньою та внутрішньою сторонами христ створюється електричний потенціал, оскільки одна заряджена позитивно, а інша – негативно. Коли досягається критичне значення H+, спрямовуються через канали АТФ-синтетази та інші ферменти на внутрішню сторону, де з'єднуються з O2- з утворенням води.

АТФ-синтетаза- Це фермент, що синтезує АТФ. У мітохондріях він вбудований в мембрану христ і використовує енергію протонів, що переміщаються для фосфорилювання АДФ.

Цикл Кребса та дихальний ланцюг - це складні багатоступінчасті процеси, що забезпечуються цілим рядом ферментів та коферментів. Кожен потребує окремого розгляду. У загальних рисах функції мітохондрій зводяться до синтезу ацетил-КоА, використання атомів водню ацетильної групи для відновлення НАД і ФАД, роздільного перенесення електронів і протонів водню на кисень, використання енергії електрохімічного градієнта протонів для синтезу АТФ.

Етапи енергетичного обміну, будова мітохондрії

Мітохондрія– це двомембранний органоїдеукаріотичної клітини, основна функція якого синтез АТФ- Джерела енергії для життєдіяльності клітини.

Кількість мітохондрій у клітинах який завжди, загалом від кількох одиниць до кількох тисяч. Там, де процеси синтезу йдуть інтенсивно, їх більше. Також варіює розмір мітохондрій та їх форма (округлі, витягнуті, спіральні, чашоподібні та ін.). Найчастіше мають округлу витягнуту форму, діаметром до 1 мікрометра та довжиною до 10 мкм. Можуть переміщатися в клітині зі струмом цитоплазми або залишатися в одному положенні. Переміщаються до місць, де найбільше потрібно вироблення енергії.

Згідно з гіпотезою симбіогенезу мітохондрії походять від аеробних бактерій, що впровадилися в іншу прокаріотичну клітину. Ці бактерії почали постачати клітину додатковою кількістю молекул АТФ, а отримувати від неї поживні речовини. У процесі еволюції вони втратили автономність, передавши частину своїх генів у ядро ​​і ставши таким чином клітинною органелою.

У клітинах нові мітохондрії з'являються в основному шляхом поділу раніше існуючих, тобто вони не синтезуються заново, що нагадує процес розмноження і говорить на користь симбіогенезу.

Будова та функції мітохондрії

Мітохондрія складається з

двох мембран - зовнішньої та внутрішньої,

міжмембранного простору,

внутрішнього вмісту - матриксу,

кріст, що являють собою вирости в матрикс внутрішньої мембрани,

власної білок-синтезуючої системи: ДНК, рибосом, РНК,

білків та їх комплексів, у тому числі великої кількості ферментів та коферментів,

інших молекул і гранул різних речовин, що знаходяться в матриксі.

Зовнішня та внутрішня мембрани виконують різні функції, тому відрізняється їх хімічний склад. Відстань між мембранами становить 10 нм. Зовнішня мембрана мітохондрій за будовою схожа на плазмалемму, що оточує клітину, і виконує в основному бар'єрну функцію, відмежовуючи вміст органоїду від цитоплазми. Через неї проникають дрібні молекули, транспорт великих виборців. У деяких місцях зовнішня мембрана з'єднана з ЕПС, канали якої відкриваються в мітохондрію.

На внутрішній мембрані, переважно її виростах - кристах, розташовуються ферменти, утворюючи мультиферментативні системи. Тому за хімічним складом тут переважають білки, а не ліпіди. Кількість христ варіює залежно від інтенсивності процесів. Так у мітохондріях м'язів їх дуже багато.

У деяких місцях зовнішня та внутрішня мембрана з'єднуються між собою.

У мітохондрій, як і у хлоропластів, є своя білоксинтезуюча система - ДНК, РНК і рибосоми. Генетичний апарат є кільцевою молекулою – нуклеоїд, як у бактерій. Рибосоми мітохондрій рослин схожі з бактеріальними, у тварин мітохондріальні рибосоми дрібніші не лише цитоплазматичних, а й бактеріальних. Частина необхідних білків мітохондрії синтезують самі, іншу частину одержують із цитоплазми, оскільки ці білки кодуються ядерними генами.

Головна функція мітохондрій - постачати клітину енергією, яка шляхом численних ферментативних реакцій витягується з органічних сполук і запасається в АТФ. Частина реакцій відбувається за участю кисню, в інших виділяється вуглекислий газ. Реакції йдуть як у матриксі (цикл Кребса), і на кристалах (окислювальне фосфорилування).

Слід пам'ятати, що у клітинах АТФ синтезується у мітохондріях, а й у цитоплазмі у процесі гліколізу. Проте ефективність цих реакцій невисока. Особливість функції мітохондрій у цьому, що у них протікають реакції як безкисневого окислення, а й кисневий етап енергетичного обміну.

Іншими словами, функція мітохондрій – активна участь у клітинному диханні, до якого відносять безліч реакцій окислення органічних речовин, перенесення протонів водню та електронів, що йдуть з виділенням енергії, що акумулюється в АТФ.

Ферменти мітохондрій

Ферменти транслоказивнутрішньої мембрани мітохондрій здійснюють активний транспорт АДФ та АТФ.

У структурі кріст виділяють елементарні частинки, що складаються з голівки, ніжки та основи. На головках, що складаються з ферменту АТФази, відбувається синтез АТФ АТФаза забезпечує поєднання фосфорилювання АДФ з реакціями дихального ланцюга.

Компоненти дихального ланцюгазнаходяться в основі елементарних частинок в товщі мембрани.

У матриксі знаходиться більша частина ферментів циклу Кребсата окислення жирних кислот.

В результаті активності електротранспортного дихального ланцюга іони водню надходять до неї з матриксу, а вивільняються на зовнішній стороні внутрішньої мембрани. Це здійснюють певні мембранні ферменти.

Мітохондрія

Різниця в концентрації іонів водню з різних боків мембрани призводить до виникнення градієнта pH.

Енергію підтримки градієнта постачає перенесення електронів по дихальної ланцюга. Інакше іони водню дифундували б назад.

Енергія градієнта pH використовується для синтезу АТФ з АДФ:

АДФ + Ф = АТФ + H2O (реакція оборотна)

Вода, що утворюється, ферментативно видаляється. Це поряд з іншими факторами полегшує протікання реакції зліва направо.

Мітохондрії

Пластиди та мітохондрії рослинної клітини: структура, функції, особливості будови у зв'язку з біологічними функціями.

Мітохондрії рослинної клітини. Їх структура та функції

Форма− округлі або гантелеподібні тільця.

Розміри− довжина 1-5 мкм, діаметром 0,4-0,5 мкм.

Кількість у клітці− від десятків до 5 000.

Структура. Складаються в основному з білка (60-65%) та ліпідів (30%). Це двомембранні органоїди. Товщина зовнішньої та внутрішньої мембран – 5-6 нм кожна. Перімітохондріальний простір (проміжок між мемранами) заповнений рідиною типу сироватки. Внутрішня мембрана утворює різну форму складки − кристи. На внутрішній поверхні внутрішньої мембрани розташовані грибоподібні частинки – оксисоми, що містять окисні ферменти. Внутрішній вміст мітохондрій - матрикс. У матриксі містяться рибосоми та мітохондріальна ДНК (0,5 %), яка має кільцеву будову та відповідає за синтез білків мітохондрій. Мітохондрії мають усі типи РНК (1%), діляться незалежно від розподілу ядра, у клітці утворюються від передіснуючих мітохондрій шляхом поділу або брунькування. Напівперіод життя мітохондрій - 5-10 днів.

Функції. Мітохондрії є центрами енергетичної активності клітин. У мітохондріях функціонують системи аеробного дихання та окисного фосфорелювання. У внутрішній мембрані мітохондрій локалізовані компоненти електронтранспортного ланцюга та АТФ-синтетазні комплекси, що здійснюють транспорт електронів та протонів та синтез АТФ. У матриксі розташовуються системи окислення ді-і трикарбонових кислот, ряд систем синтезу ліпідів, амінокислот та ін.

Мітохондрії здатні пересуватися до місць посиленого споживання енергії. Вони можуть порівнювати один з одним шляхом тісного зближення або за допомогою тяжів. При анаеробному диханні мітохондрії зникають.

Мітохондріїмають округлу та довгасту форму діаметром 0,4–0,5 мкм та довжиною 1–5 мкм (рис. 1.3).

Кількість мітохондрій варіює від одиниць до 1500-2000 на рослинну клітину.

Мітохондрії обмежені двома мембранами: зовнішньою та внутрішньою, товщина кожної з них 5–6 нм. Зовнішня мембрана виглядає розтягнутою, а внутрішня утворює складки, які називають гребенями (христами), різної форми. Простір між мембранами, до складу якого входить також внутрішній простір кріст, називається міжмембранним (перімітохондріальним) простором. Воно служить середовищем для внутрішньої мембрани та матриксу мітохондрій.

Мітохондрії загалом містять 65–70 % білка, 25–30 % ліпідів та невелику кількість нуклеїнових кислот. 70% від загального вмісту ліпідів складають фосфоліпіди (фосфатидилхолін та фосфатидилетаноламін). Жирнокислотний склад характеризується високим вмістом насичених жирних кислот, що забезпечують жорсткість мембрани.

У мітохондріях локалізовані системи аеробного дихання та окисного фосфорилювання. В результаті дихання розщеплюються органічні молекули, і енергія з передачею її на молекулу АТФ.

Мітохондрії містять білки, РНК, тяжі ДНК, рибосоми, подібні до бактеріальних, і різні розчинені речовини. ДНК існує у вигляді кільцевих молекул, що знаходяться в одному або декількох нуклеотидах.

Пластиди,поряд з вакуолями та клітинною оболонкою – характерні компоненти рослинних клітин. Кожна пластида оточена власною оболонкою, що складається із двох елементарних мембран. Усередині пластид розрізняють мембранну систему і більш менш гомогенну речовину - строму. Внутрішня структура хлоропласту є досить складною. Строма пронизана розвиненою системою мембран, що мають форму плоских бульбашок, званих тилакоїдами. Тилакоїди зібрані в стопки - грани, що нагадують стовпчики монет.

Хлоропласти, у яких протікає фотосинтез, містять хлорофіли та каротиноїди. Розмір – 4-5 мкм. В одній клітині мезофілу листа може міститися 40–50 хлоропластів, у мм2 листа – близько 500 000. У цитоплазмі хлоропласти зазвичай розташовуються паралельно клітинній оболонці.

Хлорофіли та каротиноїди вбудовані в тилакоїдні мембрани. Хлоропласти зелених рослин та водоростей часто містять зерна крохмалю та дрібні ліпідні (жирові) краплі. Крохмальні зерна – це тимчасові сховища продуктів фотосинтезу. Вони можуть зникнути з хлоропластів, що знаходяться в темряві лише 24 години і з'явитися знову вже через 3-4 години після перенесення рослин на світло.

В ізольованих хлоропластах здійснюється синтез РНК, який зазвичай контролюється лише хромосомною ДНК. Утворення хлоропластів і синтез пігментів, що знаходяться в них, значною мірою контролюється хромосомною ДНК, що малозрозумілим чином взаємодіє з ДНК хлоропластів. Тим не менш, відсутність власної ДНК хлоропласти не формуються.

23. Ультраструктура мітохондрій, функції

Вони беруть участь у синтезі амінокислот та жирних кислот, служать сховищем тимчасових запасів крохмалю.

Хромопласти(Від грецького сhroma – колір) – пігментовані пластиди. Різноманітні за формою хромопласти не містять хлорофілу, але синтезують і накопичують каротиноїди, які надають жовтого, помаранчевого та іншого забарвлення. Коренеплоди моркви, плоди томатів пофарбовані пігментами, що у хромопластах.

Лейкопластиє місцем накопичення запасної речовини – крохмалю. Особливо багато лейкопластів у клітинах бульб картоплі. На світлі лейкопласти можуть перетворюватися на хлоропласти (клубні картоплі зеленіють). Восени хлоропласти перетворюються на хромопласти та зелене листя, і плоди жовтіють та червоніють.

Велика. За своєю будовою вони є зазвичай сферичні органели, які у еукаріотичної клітині у кількості від кількох сотень до 1-2 тисяч і займають 10-20 % її внутрішнього обсягу. Сильно варіюють так само розміри (від 1 до 70 мкм) та форма мітохондрій. Залежно від того, в яких ділянках клітини в кожний конкретний момент відбувається підвищене споживання енергії, мітохондрії здатні переміщатися цитоплазмою в зони найбільшого енергоспоживання, використовуючи для руху структури цитоскелета еукаріотичної клітини. У клітинах рослин і тварин одночасно існують приблизно в рівних кількостях три типи мітохондріальних органел: молоді протомітохондрії, зрілі мітохондрії та старі постмітохондрії, що деградують у ліпофусцинові гранули.

Структура мітохондрій

: неправильне або відсутнє зображення

Зовнішня мембрана

Зовнішня мембрана мітохондрії має товщину близько 7 нм, не утворює вп'ячування і складок, і замкнута сама на себе. На зовнішню мембрану припадає близько 7% площі поверхні всіх мембран клітинних органел. Основна функція - відмежування мітохондрії від цитоплазми. Зовнішня мембрана мітохондрії складається з ліпідів із вкрапленнями білків (співвідношення 2:1). Особливу роль грає порин - каналообразующий білок: він формує у зовнішній мембрані отвори діаметром 2-3 нм, якими можуть проникати невеликі молекули і іони вагою до 5 кДа. Великі молекули можуть перетинати зовнішню мембрану тільки активним транспортом через транспортні білки мітохондріальних мембран. Для зовнішньої мембрани характерна присутність ферментів: монооксигенази, ацил-СоА-синтетази та фосфоліпази А2. Зовнішня мембрана мітохондрії може взаємодіяти з мембраною ендоплазматичного ретикулуму; це відіграє важливу роль у транспортуванні ліпідів та іонів кальцію.

Міжмембранний простір

Міжмембранний простір являє собою простір між зовнішньою та внутрішньою мембранами мітохондрії. Його товщина – 10-20 нм. Так як зовнішня мембрана мітохондрії проникна для невеликих молекул та іонів, їх концентрація в периплазматичному просторі мало відрізняється від такої в цитоплазмі. Навпаки, великим білкам для транспорту з цитоплазми до периплазматичного простору необхідно мати специфічні сигнальні пептиди; тому білкові компоненти периплазматичного простору та цитоплазми різні. Одним із білків, що містяться не тільки у внутрішній мембрані, а й у периплазматичному просторі, є цитохром c .

Внутрішня мембрана

Енергетичний потенціал (запас енергії) у молекулі убіхінолу істотно нижчий, ніж у молекулі НАДН, а різниця у подібній енергії тимчасово запасається у вигляді електрохімічного протонного градієнта. Останній виникає внаслідок того, що перенесення електронів по простетичних групах комплексу I, що веде до зниження енергетичного потенціалу електронів, супроводжується трансмембранним перенесенням двох протонів з матриксу в міжмембранний простір мітохондрії.

Відновлений убіхінол мігрує у площині мембрани, де досягає другого ферменту дихального ланцюга – комплексу III (цитохром bc 1 ). Останній є димером з молекулярною масою більше 300 кДа, сформований з восьми поліпептидних ланцюгів і містить атоми заліза як у вигляді залізосерних центрів, так і у вигляді комплексів з гемами b(I), b(II) та c 1 - Складними гетероциклічними молекулами з чотирма атомами азоту, розташованими по кутах металозв'язуючого квадрата. Комплекс III каталізує реакцію окислення двох убіхінолів до убіхінонів, відновлюючи дві молекули цитохрому c (гемсодержащий переносник, що знаходиться в міжмембранному просторі). Чотири протони, що відщеплюються при цьому від убіхінолів, звільняються в міжмембранний простір, продовжуючи формування електрохімічного градієнта.

Остання стадія каталізується комплексом IV (цитохром c-оксидаза) з молекулярною масою близько 200 кДа, що складається з 10-13 поліпептидних ланцюгів і крім двох різних гемів, що включає також кілька атомів міді, міцно пов'язаних з білками. При цьому електрони, що відбираються у відновленого цитохрому c, пройшовши по атомах заліза та міді у складі комплексу IV, потрапляють на пов'язаний в активному центрі цього ферменту кисень, що призводить до утворення води.

Таким чином, сумарна реакція, що каталізується ферментами дихального ланцюга, полягає в окисленні НАДН киснем з утворенням води. По суті цей процес полягає в ступінчастому перенесенні електронів між атомами металів, присутніх в простетичних групах білкових комплексів дихального ланцюга, де кожен наступний комплекс має більшу спорідненість до електрона, ніж попередній. При цьому самі електрони передаються по ланцюгу до тих пір, поки не з'єднаються з молекулярним киснем, що має найбільшу спорідненість до електронів. Звільнена при цьому енергія запасається у вигляді електрохімічного (протонного) градієнта по обидва боки внутрішньої мембрани мітохондрій. При цьому вважається, що в процесі транспорту дихальним ланцюгом пари електронів перекачується від трьох до шести протонів.

Завершальним етапом функціонування мітохондрії є генерація АТФ, що здійснюється вбудованим у внутрішню мембрану спеціальним макромолекулярним комплексом з молекулярною масою 500 кДа. Цей комплекс, який називається АТФ-синтазою, якраз і каталізує синтез АТФ шляхом конверсії енергії трансмембранного електрохімічного градієнта протонів водню в енергію макроергічного зв'язку молекули АТФ.

АТФ-синтаза

У структурно-функціональному плані АТФ-синтазу і двох великих фрагментів, позначених символами F 1 і F 0 . Перший (фактор сполучення F 1) звернений у бік матриксу мітохондрії і помітно виступає з мембрани у вигляді сферичного утворення висотою 8 нм і шириною 10 нм. Він складається з дев'яти субодиниць, представлених п'ятьма типами білків. Поліпептидні ланцюги трьох субодиниць α і стільки ж субодиниць β укладені в схожі за будовою білкові глобули , які разом утворюють гексамер (αβ) 3 , що має вигляд трохи плескатої кулі. Подібно до щільно укладених часточок апельсина, послідовно розташовані субодиниці α і β утворюють структуру, що характеризується віссю симетрії третього порядку з кутом повороту 120°. У центрі цього гексамеру знаходиться субодиниця γ, яка утворена двома протяжними поліпептидними ланцюгами і нагадує деформований вигнутий стрижень довжиною близько 9 нм. При цьому нижня частина субодиниці γ виступає з кулі на 3 нм у бік мембранного комплексу F0. Також усередині гексамеру знаходиться мінорна субодиниця ε, пов'язана з γ. Остання (дев'ята) субодиниця позначається символом і розташована на зовнішній стороні F 1 .

Мембранна частина АТФ-синтази, звана фактором сполучення F 0 являє собою гідрофобний білковий комплекс, що пронизує мембрану наскрізь і має в собі два напівканалу для проходження протонів водню. Усього до складу комплексу F 0 входить одна білкова субодиниця типу а, дві копії субодиниці b, а також від 9 до 12 копій дрібної субодиниці c. Субодиниця а(молекулярна маса 20 кДа) повністю занурена в мембрану, де утворює шість α-спіральних ділянок, що її перетинають. Субодиниця b(молекулярна маса 30 кДа) містить лише один порівняно короткий занурений в мембрану -спіральний ділянку, а решта її частина помітно виступає з мембрани у бік F 1 і закріплюється за розташовану на її поверхні субодиницю δ. Кожна з 9-12 копій субодиниці c(молекулярна маса 6-11 кДа) являє собою порівняно невеликий білок із двох гідрофобних α-спіралей, з'єднаних один з одним короткою гідрофільною петлею, орієнтованою у бік F 1 , а всі разом утворюють єдиний ансамбль, що має форму зануреного в мембрану циліндра. Виступає з комплексу F 1 у бік F 0 субодиниця γ якраз і занурена всередину цього циліндра і досить міцно зачеплена за нього.

Таким чином, в молекулі АТФ-синтази можна виділити дві групи білкових субодиниць, які можуть бути уподібнені до двох деталей двигуна: ротора і статора. «Статор» нерухомий щодо мембрани і включає кулястий гексамер (αβ) 3 , що знаходиться на його поверхні і субодиницю δ, а також субодиниці aі bмембранного комплексу F0. Рухливий щодо цієї конструкції «ротор» складається з субодиниць γ і ε, які, помітно виступаючи з комплексу (αβ) 3 , з'єднуються з зануреним у мембрану кільцем із субодиниць c.

Здатність синтезувати АТФ - властивість єдиного комплексу F 0 F 1 , сполученого з перенесенням протонів водню через F 0 до F 1 , в останньому з яких розташовані каталітичні центри, що здійснюють перетворення АДФ і фосфату в молекулу АТФ. Рушійною силою до роботи АТФ-синтази є протонний потенціал, створюваний на внутрішній мембрані мітохондрій внаслідок роботи ланцюга електронного транспорту.

Сила, що приводить в рух «ротор» АТФ-синтази, виникає при досягненні різниці потенціалів між зовнішньою і внутрішньою сторонами мембрани > 220 мВ і забезпечується потоком протонів, що протікають через спеціальний канал F 0 розташований на межі між субодиницями aі c. При цьому шлях перенесення протонів включає наступні структурні елементи:

1. Два розташовані неспіввісно «напівканалу», перший з яких забезпечує надходження протонів з міжмембранного простору до істотно важливих функціональних груп F 0 , а інший забезпечує їх вихід у матрикс мітохондрії;
2. Кільце із субодиниць c, кожна з яких у своїй центральній частині містить карбоксильну групу, що протонується, здатну приєднувати H + з міжмембранного простору і віддавати їх через відповідні протонні канали. В результаті періодичних зсувів субодиниць з, обумовлених потоком протонів через протонний канал відбувається поворот субодиниці γ, зануреної в кільце з субодиниць з.

Таким чином, каталітична активність АТФ-синтази безпосередньо пов'язана з обертанням її «ротора», при якому поворот субодиниці γ викликає одночасну зміну конформації всіх трьох каталітичних субодиниць β, що в кінцевому рахунку забезпечує роботу ферменту. При цьому у разі утворення АТФ «ротор» крутиться за годинниковою стрілкою зі швидкістю чотири оберти на секунду, а саме подібне обертання відбувається дискретними стрибками по 120 °, кожен з яких супроводжується утворенням однієї молекули АТФ.

Безпосередня функція синтезу АТФ локалізована на β-субодиницях сполучного комплексу F 1 . При цьому найпершим актом у ланцюзі подій, що призводять до утворення АТФ, є зв'язування АДФ і фосфату з активним центром вільної β-субодиниці, що знаходиться в стані 1. За рахунок енергії зовнішнього джерела (струму протонів) в комплексі F 1 відбуваються конформаційні зміни, внаслідок яких АДФ і фосфат стають міцно пов'язаними з каталітичним центром (стан 2), де стає можливим утворення ковалентного зв'язку між ними, що веде до утворення АТФ. На даній стадії АТФ-синтази ферменту практично не потрібна енергія, яка буде необхідна на наступному етапі для звільнення міцно пов'язаної молекули АТФ з ферментативного центру. Тому наступний етап роботи ферменту полягає в тому, щоб в результаті енергозалежної структурної зміни комплексу F 1 каталітична β-субодиниця, що містить міцно пов'язану молекулу АТФ, перейшла в стан 3, в якому АТФ зв'язок з каталітичним центром ослаблена. В результаті цього молекула АТФ залишає фермент, а β-субодиниця повертається у вихідний стан 1, завдяки чому забезпечується циклічність роботи ферменту.

Робота АТФ-синтази пов'язані з механічними рухами її окремих елементів, що дозволило віднести цей процес до особливого типу явищ, названих «обертальним каталізом». Подібно до того, як електричний струм в обмотці електродвигуна приводить в рух ротор щодо статора, спрямований перенесення протонів через АТФ-синтазу викликає обертання окремих субодиниць фактора сполучення F 1 щодо інших субодиниць ферментного комплексу, внаслідок чого цей унікальний енергоутворюючий пристрій здійснює хімічну роботу - синтезує молекули АТФ. Надалі АТФ надходить до цитоплазми клітини, де витрачається на найрізноманітніші енергозалежні процеси. Подібне перенесення здійснюється спеціальним вбудованим у мембрану мітохондрій ферментом АТФ/АДФ-транслоказою, який обмінює новостворену синтезовану АТФ на цитоплазматичну АДФ, що гарантує збереження фонду аденілових нуклеотидів усередині мітохондрій.

Мітохондрії та спадковість

ДНК мітохондрій успадковуються майже виключно по материнській лінії. Кожна мітохондрія має кілька ділянок нуклеотидів у ДНК, ідентичних у всіх мітохондріях (тобто в клітині багато копій мітохондріальних ДНК), що дуже важливо для мітохондрій, нездатних відновлювати ДНК від пошкоджень (спостерігається висока частота мутацій). Мутації в мітохондріальній ДНК є причиною цілого ряду спадкових захворювань людини.

Див. також

Напишіть відгук про статтю "Мітохондрія"

Примітки

Література

• М. Б. Беркінбліт, С. М. Глаголєв, В. А. Фуральов. Загальна біологія. - М: МІРОС, 1999.
• Д. Тейлор, Н. Грін, У. Стаут. Біологія - М: СВІТ, 2006.
• Е. Віллет. Генетика без таємниць. - М: ЕКСМО, 2008.
• Д. Г. Дерябін. Функціональна морфологія клітки. - М: КДУ, 2005.
• Білякович А.Г.Вивчення мітохондрій та бактерій за допомогою солі тетразолію п-НТФ. - Пущино: ОНТІ НЦБІ АН СРСР, 1990.
• Н. Л. Векшин. Флуоресцентна спектроскопія біополімерів Пущино, Фотон, 2009.

Посилання

• Ченців Ю. С., 1997

Уривок, що характеризує Мітохондрія

Отримавши від Миколи звістку про те, що її брат перебуває з Ростовими, в Ярославлі, княжна Мар'я, незважаючи на відмовляння тітки, відразу ж зібралася їхати, і не тільки одна, але з племінником. Чи важко, неважко, можливо чи неможливо це було, вона не питала і не хотіла знати: її обов'язок був не тільки самої бути біля, можливо, вмираючого брата, але й зробити все можливе для того, щоб привезти йому сина, і вона піднялася. їхати. Якщо князь Андрій сам не повідомляв її, то княжна Мар'я пояснювала те, що він був занадто слабкий, щоб писати, або тим, що він вважав для неї і для свого сина цей довгий переїзд занадто важким і небезпечним.
Кілька днів княжна Мар'я зібралася в дорогу. Екіпажі її складалися з величезної князівської карети, в якій вона приїхала до Вороніжа, брички та візки. З нею їхали m lle Bourienne, Миколка з гувернером, стара няня, три дівчини, Тихін, молодий лакей і гайдук, якого тітка відпустила з нею.
Їхати звичайним шляхом на Москву не можна було й думати, і тому манівця, яку мала зробити княжна Марія: на Липецьк, Рязань, Володимир, Шую, був дуже довгий, за відсутністю скрізь поштових коней, дуже важкий і біля Рязані, де, як говорили, показувалися французи, навіть небезпечні.
Під час цієї важкої подорожі m lle Bourienne, Десаль та прислуга княжни Марії були здивовані її твердістю духу та діяльністю. Вона пізніше за всіх лягала, раніше за всіх вставала, і ніякі труднощі не могли зупинити її. Завдяки її діяльності та енергії, які збуджували її супутників, до кінця другого тижня вони під'їжджали до Ярославля.
Останнім часом свого перебування у Воронежі княжна Марія зазнала кращого щастя у своєму житті. Любов її до Ростова вже не мучила, не хвилювала її. Любов ця наповнювала всю її душу, стала нероздільною частиною її самої, і вона не боролася більше проти неї. Останнім часом княжна Мар'я переконалася, – хоч вона ніколи ясно словами напевно не казала собі цього, – переконалася, що вона була кохана та кохала. У цьому вона переконалася в останнє своє побачення з Миколою, коли він приїхав їй оголосити про те, що її брат був із Ростовими. Микола жодним словом не натякнув на те, що тепер (у разі одужання князя Андрія) колишні стосунки між ним та Наталкою могли відновитися, але княжна Марія бачила по його обличчю, що він знав і думав це. І, незважаючи на те, його ставлення до неї – обережні, ніжні та любовні – не тільки не змінилися, але він, здавалося, радів тому, що тепер спорідненість між ним і княжною Марією дозволяло йому вільніше висловлювати їй свою дружбу любов, як іноді думала княжна Марія. Княжна Мар'я знала, що вона любила вперше і востаннє у житті, і відчувала, що вона кохана, і була щаслива, спокійна щодо цього.
Але це щастя одного боку душевної не тільки не заважало їй у всій силі відчувати горе про брата, але, навпаки, цей душевний спокій в одному відношенні давав їй велику можливість віддаватися цілком почуття до брата. Почуття це було так сильно в першу хвилину виїзду з Воронежа, що ті, хто проводжав її, були впевнені, дивлячись на її змучене, відчайдушне обличчя, що вона неодмінно занедужає дорогою; але саме труднощі та турботи подорожі, за які з такою діяльністю взялася княжна Мар'я, врятували її на якийсь час від її горя і надали їй сили.
Як і завжди це буває під час подорожі, княжна Мар'я думала лише про одну подорож, забуваючи про те, що було її метою. Але, під'їжджаючи до Ярославля, коли відкрилося знову те, що могло бути їй, і вже не через багато днів, а нині ввечері, хвилювання княжни Марії дійшло до крайніх меж.
Коли посланий вперед гайдук, щоб дізнатися в Ярославлі, де стоять Ростові і в якому положенні знаходиться князь Андрій, зустрів біля застави велику карету, що в'їжджала, він жахнувся, побачивши страшно бліде обличчя княжни, яке висунулося йому з вікна.
- Все дізнався, ваше сіятельство: ростовські стоять на площі, у будинку купця Броннікова. Недалеко над самою над Волгою, – сказав гайдук.
Княжна Марія злякано запитливо дивилася на його обличчя, не розуміючи, що він казав їй, не розуміючи, чому він не відповідав на головне запитання: що брат? M lle Bourienne зробила це питання за княжну Марію.
– Що князь? - Запитала вона.
– Їхнє сяйво з ними в тому ж будинку стоять.
"Отже, він живий", - подумала княжна і тихо запитала: що він?
- Люди казали, все в тому ж становищі.
Що означало «все в тому ж становищі», княжна не стала питати і мигцем тільки, непомітно глянувши на семирічного Миколушку, що сидів перед нею і тішився на місто, опустила голову і не піднімала її доти, доки важка карета, тремтячи, тремтячи і колихаючись, не зупинилася десь. Загриміли підніжки, що відкидаються.
Відчинилися дверцята. Зліва була вода – річка велика, праворуч був ґанок; на ганку були люди, прислуга і якась рум'яна, з великою чорною косою, дівчина, яка неприємно удавано посміхалася, як здалося князівні Мар'ї (це була Соня). Княжна збігла сходами, дівчина, що удавана усміхнулася, сказала: - Сюди, сюди! – і княжна опинилась у передній перед старою жінкою зі східним типом обличчя, яка з розчуленим виразом швидко йшла їй назустріч. То була графиня. Вона обійняла князівну Марію і почала цілувати її.
- Mon enfant! - промовила вона, - je vous aime et vous connais depuis longtemps. [Дитино моє! я вас люблю і знаю давно.
Незважаючи на все своє хвилювання, княжна Мар'я зрозуміла, що це була графиня і що треба було їй сказати щось. Вона, сама не знаючи як, промовила якісь поштиві французькі слова, у тому ж тоні, в якому були ті, які їй говорили, і запитала: що він?
- Лікар каже, що немає небезпеки, - сказала графиня, але в той час, як вона говорила це, вона зітхнувши підняла очі догори, і в цьому жесті був вираз, який суперечив її словам.
- Де він? Чи можна його бачити, можна? - Запитала княжна.
- Зараз, княжна, зараз, мій друже. Це його син? - Сказала вона, звертаючись до Миколушці, який входив з Десалем. - Ми всі помістимося, будинок великий. О, який чарівний хлопчик!
Графиня ввела князівну у вітальню. Соня розмовляла з m lle Bourienne. Графиня пестила хлопчика. Старий граф увійшов до кімнати, вітаючи князівну. Старий граф надзвичайно змінився з того часу, як його востаннє бачила князівна. Тоді він був жвавий, веселий, самовпевнений дідок, тепер він здавався жалюгідною, загубленою людиною. Він, говорячи з княжною, безперестанку оглядався, ніби питаючи у всіх, чи він робить, що треба. Після руйнування Москви та його маєтку, вибитий зі звичної колії, він, мабуть, знепритомнів свого значення і відчував, що йому вже немає місця в житті.
Незважаючи на те хвилювання, в якому вона перебувала, незважаючи на одне бажання скоріше побачити брата і на досаду за те, що в цю хвилину, коли їй одного хочеться - побачити його, - її займають і вдавано хвалять її племінника, княжна помічала все, що робилося навколо неї, і відчувала необхідність на якийсь час підкоритися цьому новому порядку, в який вона вступала. Вона знала, що все це необхідно, і їй це було важко, але вона не досадувала на них.
- Це моя племінниця, - сказав граф, уявляючи Соню, - ви не знаєте її, князівна?
Княжна повернулася до неї і, намагаючись загасити вороже почуття до цієї дівчини, що піднялося в її душі, поцілувала її. Але їй ставало важко від того, що настрій усіх оточуючих був такий далекий від того, що був у її душі.
- Де він? - спитала вона ще раз, звертаючись до всіх.
- Він унизу, Наташа з ним, - відповіла Соня, червоніючи. - Пішли довідатися. Ви, я думаю, втомилися, княжна?
У княжни виступили на очі сльози досади. Вона відвернулась і хотіла знову спитати у графині, де пройти до нього, як у дверях почулися легкі, стрімкі, наче веселі кроки. Княжна озирнулася і побачила Наташу, що майже вбігала, ту Наташу, яка в те давнє побачення в Москві так не сподобалася їй.
Але не встигла княжна глянути на обличчя цієї Наталки, як вона зрозуміла, що це був її щирий товариш по горю, і тому її друг. Вона кинулася їй назустріч і, обійнявши її, заплакала на її плечі.
Як тільки Наташа, що сиділа біля князя Андрія, дізналася про приїзд княжни Мар'ї, вона тихо вийшла з його кімнати тими швидкими, як здалося княжне Мар'ї, ніби веселими кроками і побігла до неї.
На схвильованому обличчі її, коли вона вбігла в кімнату, був тільки один вираз - вираз любові, безмежної любові до нього, до неї, до всього того, що було близько коханій людині, вираження жалю, страждання за інших і пристрасного бажання віддати себе всю для того, щоб допомогти їм. Видно було, що цієї хвилини жодної думки про себе, про свої стосунки до нього не було в душі Наташі.
Чуйна княжна Мар'я з першого погляду на обличчя Наташі зрозуміла все це і з сумною насолодою плакала на її плечі.
- Ходімо, ходімо до нього, Марі, - промовила Наталка, відводячи її в іншу кімнату.
Княжна Мар'я підняла обличчя, витерла очі й звернулася до Наталки. Вона відчувала, що від неї все зрозуміє і дізнається.
– Що… – почала вона запитання, але раптом зупинилася. Вона відчула, що словами не можна ні спитати, ні відповісти. Обличчя та очі Наташі мали сказати все ясніше і глибше.
Наталка дивилася на неї, але, здавалося, була в страху та сумніві – сказати чи не сказати все те, що вона знала; вона ніби відчула, що перед цими променистими очима, що проникали в глиб її серця, не можна не сказати всю, всю істину, якою вона її бачила. Губа Наташі раптом затремтіла, потворні зморшки утворилися навколо її рота, і вона, заридавши, закрила обличчя руками.
Княжна Мар'я зрозуміла все.
Але вона все ж таки сподівалася і запитала словами, в які вона не вірила:
- Але як його рана? Взагалі, в якому він положенні?
– Ви, ви… побачите, – тільки-но могла сказати Наталя.
Вони посиділи кілька днів унизу біля його кімнати, щоб перестати плакати і увійти до нього зі спокійними обличчями.
- Як ішла вся хвороба? Чи давно йому погіршало? Коли це сталося? – питала княжна Марія.
Наташа розповідала, що спочатку була небезпека від спекотного стану та від страждань, але в Трійці це минуло, і лікар боявся одного – антонова вогню. Але й ця небезпека минула. Коли приїхали до Ярославля, рана почала гноитися (Наташа знала все, що стосувалося нагноєння тощо), і лікар казав, що нагноєння може піти правильно. Стала лихоманка. Лікар казав, що лихоманка ця не така небезпечна.
– Але два дні тому, – почала Наталка, – раптом це сталося… – Вона втримала ридання. - Я не знаю чому, але ви побачите, якою він став.
- Ослаб? схуд?.. – питала княжна.
- Ні, не те, але гірше. Ви побачите. Ах, Марі, Марі, він надто гарний, він не може, не може жити… бо…

Коли Наташа звичним рухом відчинила його двері, пропускаючи вперед себе князівну, князівна Марія відчувала вже в горлі своєму готові ридання. Скільки вона ні готувалася, ні намагалася заспокоїтись, вона знала, що не в силах буде без сліз побачити його.
Княжна Мар'я розуміла те, що розуміла Наташа словами: знім трапилося це два дні тому. Вона розуміла, що це означало те, що він раптом пом'якшав, і що пом'якшення, розчулення ці були ознаками смерті. Вона, підходячи до дверей, уже бачила в уяві своєму обличчя Андрійка, яке вона знала з дитинства, ніжне, лагідне, зворушене, яке так рідко бувало в нього і тому так сильно завжди на неї діяло. Вона знала, що він скаже їй тихі, ніжні слова, як ті, які сказав батько перед смертю, і що вона не винесе цього і розридається над ним. Але рано чи пізно це мало бути, і вона зайшла до кімнати. Ридання все ближче й ближче підступали їй до горла, тоді як вона своїми короткозорими очима ясніше й ясніше розрізняла його форму і знаходила його риси, і ось вона побачила його обличчя і зустрілася з ним поглядом.
Він лежав на дивані, обкладений подушками, у хутряному біличному халаті. Він був худий і блідий. Одна худа, прозоро біла рука його тримала хустку, а другою він, тихими рухами пальців, торкався тонких вусів. Очі його дивилися на тих, хто входив.
Побачивши його обличчя і зустрівшись з ним поглядом, княжна Мар'я раптом стримала швидкість свого кроку і відчула, що сльози раптом пересохли і ридання зупинилися. Вловивши вираз його обличчя й погляду, вона раптом зніяковіла і відчула себе винною.
«Та в чому ж я винна?» - Запитала вона себе. «У тому, що живеш і думаєш про живе, а я!..» – відповів його холодний, суворий погляд.
В глибокому, не з себе, але в погляді, що дивився, була майже ворожість, коли він повільно оглянув сестру і Наташу.
Він поцілувався з сестрою рука в руку, за їхньою звичкою.
- Доброго дня, Марі, як це ти дісталася? – сказав він голосом таким самим рівним і чужим, яким був його погляд. Якби він заверещав відчайдушним криком, то цей крик менш би жахнув князівну Мар'ю, ніж звук цього голосу.
– І Миколушку привезла? - Сказав він також рівно і повільно і з очевидним зусиллям спогаду.
- Як твоє здоров'я тепер? – казала княжна Марія, сама дивуючись, що вона казала.
- Це, мій друже, у лікаря питати треба, - сказав він, і, мабуть, зробивши ще зусилля, щоб бути ласкавим, він сказав одним ротом (видно було, що він зовсім не думав того, що говорив): - Merci, chere amie , d"etre venue. [Дякую, милий друже, що приїхала.]
Княжна Марія знизала його руку. Він трохи помітно скривився від потиску її руки. Він мовчав, і вона не знала, що казати. Вона зрозуміла, що сталося з ним за два дні. У словах, у тоні його, особливо у цьому погляді – холодному, майже ворожому погляді – відчувалася страшна для живої людини відчуженість від усього мирського. Він, певне, насилу розумів тепер усе живе; але разом з тим відчувалося, що він не розумів живого не тому, щоб він був позбавлений сили розуміння, але тому, що він розумів щось інше, таке, чого не розуміли і не могли зрозуміти живі і що поглинало його всього.
- Так, ось як дивно доля звела нас! - Сказав він, перериваючи мовчання і вказуючи на Наташу. - Вона все ходить за мною.
Княжна Мар'я слухала і не розуміла того, що він казав. Він, чуйний, ніжний князь Андрій, як міг він говорити це за ту, яку він любив і яка його любила! Якби він думав жити, то не таким холодно образливим тоном сказав би це. Якби він не знав, що помре, то як йому не шкода було її, як він міг при ній говорити це! Одне пояснення тільки могло бути цьому, це те, що йому було все одно, і все одно через те, що щось інше, найважливіше, було відкрито йому.
Розмова була холодна, нескладна і переривалася безперервно.
- Марі проїхала через Рязань, - сказала Наталка. Князь Андрій не помітив, що вона називала його сестру Марі. А Наталя, при ньому назвавши її так, уперше сама це помітила.
- Ну що ж? - сказав він.
– Їй розповідали, що Москва вся згоріла, зовсім, ніби…
Наталка зупинилася: не можна було говорити. Він, очевидно, робив зусилля, щоб слухати, та все ж не міг.
- Так, згоріла, кажуть, - сказав він. - Це дуже шкода, - і він почав дивитися вперед, пальцями розсіяно розправляючи вуса.
- А ти зустрілася з графом Миколою, Марі? - Сказав раптом князь Андрій, мабуть бажаючи зробити їм приємне. - Він писав сюди, що ти йому дуже полюбилася, - продовжував він просто, спокійно, мабуть, не в змозі розуміти всього того складного значення, яке мали його слова для живих людей. – Якби ти його полюбила теж, то було б дуже добре… щоб ви одружилися, – додав він трохи швидше, ніби зрадів словами, які він довго шукав і знайшов нарешті. Княжна Мар'я чула його слова, але вони не мали для неї ніякого іншого значення, крім того, що вони доводили те, наскільки страшно далекий він був тепер від усього живого.
– Що про мене казати! - Сказала вона спокійно і глянула на Наташу. Наташа, відчуваючи її погляд, не дивилася на неї. Знову всі мовчали.
– Andre, ти хоч… – раптом сказала княжна Мар'я тремтячим голосом, – ти хочеш бачити Миколушку? Він увесь час згадував про тебе.
Князь Андрій трохи помітно посміхнувся вперше, але княжна Мар'я, яка так знала його обличчя, з жахом зрозуміла, що це була посмішка не радості, не ніжності до сина, але тихого, лагідного глузування з того, що княжна Марія вживала, на її думку. , останній засіб для приведення його до тями.
- Так, я дуже радий Миколошці. Він здоровий?

Коли привели до князя Андрія Миколушку, який злякано дивився на батька, але не плакав, бо ніхто не плакав, князь Андрій поцілував його і, очевидно, не знав, що говорити з ним.
Коли Миколушку вели, княжна Мар'я підійшла ще раз до брата, поцілувала його і, не маючи сил утримуватися більше, заплакала.
Він пильно глянув на неї.
- Ти про Миколушку? - сказав він.
Княжна Мар'я, плачучи, схвально нагнула голову.
– Марі, ти знаєш Єване… – але він раптом замовк.
- Що ти говориш?
– Нічого. Не треба плакати тут, – сказав він, тим самим холодним поглядом дивлячись на неї.

Коли княжна Мар'я заплакала, він зрозумів, що вона плакала, що Миколушко залишиться без батька. З великим зусиллям над собою він постарався повернутися назад у життя і перенісся на їхню точку зору.
«Так, їм це здається шкода! – подумав він. – А як це просто!»
«Птахи небесні ні сіють, ні жнуть, але ваш батько живить їх», – сказав він сам собі і хотів те саме сказати князівні. «Але ні, вони зрозуміють це по-своєму, вони не зрозуміють! Цього вони не можуть розуміти, що всі ці почуття, якими вони дорожать, всі наші, всі ці думки, які здаються нам такі важливі, що вони не потрібні. Ми не можемо розуміти одне одного». – І він замовк.

Маленькому синові князя Андрія було сім років. Він ледве вмів читати, нічого не знав. Він багато чого пережив після цього дня, набуваючи знань, спостережливості, досвідченості; але якби він володів тоді всіма цими після набутими здібностями, він не міг би краще, глибше зрозуміти все значення тієї сцени, яку він бачив між батьком, княжною Мар'єю та Наталкою, ніж він її зрозумів тепер. Він усе зрозумів і, не плачучи, вийшов із кімнати, мовчки підійшов до Наталки, що вийшла за ним, сором'язливо глянув на неї задуманими прекрасними очима; піднята рум'яна верхня губа його здригнулася, він притулився до неї головою і заплакав.
З цього дня він уникав Десаля, уникав графиню, що пестила його, або сидів один, або несміливо підходив до князівни Мар'ї і до Наташі, яку він, здавалося, полюбив ще більше своєї тітки, і тихо і сором'язливо пестився до них.
Княжна Мар'я, вийшовши від князя Андрія, цілком зрозуміла все те, що сказала їй обличчя Наташі. Вона більше не говорила з Наталкою про надію на порятунок його життя. Вона чергувалася з нею біля його дивана і не плакала більше, але безперестанку молилася, звертаючись душею до того вічного, незбагненного, якого присутність така відчутна була тепер над людиною, що вмирала.

Князь Андрій не тільки знав, що він помре, але відчував, що він вмирає, що вже помер наполовину. Він відчував свідомість відчуженості від усього земного та радісної та дивної легкості буття. Він, не кваплячись і не турбуючись, чекав того, що треба було йому. То грізне, вічне, невідоме і далеке, присутність якого він не переставав відчувати протягом усього свого життя, тепер для нього було близьке і - за тією дивною легкістю буття, яку він відчував, - майже зрозуміле і відчутне.
Раніше він боявся кінця. Він двічі відчув це страшне болісне почуття страху смерті, кінця, і тепер уже не розумів його.
Перший раз він відчув це почуття тоді, коли граната дзиґою крутилася перед ним і він дивився на стерні, на кущі, на небо і знав, що перед ним була смерть. Коли він опритомнів після рани і в душі його, миттєво, ніби звільнений від утримуючого його гніту життя, розпустилася ця квітка кохання, вічного, вільного, не залежного від цього життя, він уже не боявся смерті і не думав про неї.
Чим більше він, у ті часи страждальницької усамітнення і напівмавки, які він провів після своєї рани, вдумувався в новий, відкритий йому початок вічного кохання, тим більше він, сам не відчуваючи того, зрікався земного життя. Все, всіх любити, завжди жертвувати собою для любові, означало нікого не любити, означало не жити цим земним життям. І чим більше він переймався цим початком любові, тим більше він зрікався життя і тим досконаліше знищував ту страшну перешкоду, яка без любові стоїть між життям і смертю. Коли він, це спочатку, згадував про те, що йому треба було померти, він казав собі: ну що ж, тим краще.
Але після тієї ночі в Митищах, коли в напівбреді перед ним з'явилася та, яку він хотів, і коли він, притиснувши до своїх губ її руку, заплакав тихими, радісними сльозами, любов до однієї жінки непомітно закралася в його серці і знову прив'язала його до життя. І радісні та тривожні думки почали приходити йому. Згадуючи ту хвилину на перев'язувальному пункті, коли він побачив Курагіна, він тепер не міг повернутися до того почуття: його мучило питання про те, чи він живий? І він не смів спитати цього.

Хвороба його йшла своїм фізичним порядком, але те, що Наталя називала: це сталося з ним, сталося з ним два дні перед приїздом княжни Марії. Це була остання моральна боротьба між життям і смертю, в якій смерть здобула перемогу. Це була несподівана свідомість того, що він ще дорожив життям, яке представлялося йому в любові до Наташі, і останній, підкорений напад страху перед невідомим.
Це було ввечері. Він був, як завжди після обіду, у легкому гарячковому стані, і думки його були надзвичайно зрозумілі. Соня сиділа за столом. Він задрімав. Раптом відчуття щастя охопило його.
"А, це вона увійшла!" – подумав він.
Справді, на місці Соні сиділа Наталка, що тільки-но нечутними кроками увійшла.
Відколи вона почала ходити за ним, він завжди відчував це фізичне відчуття її близькості. Вона сиділа на кріслі, боком до нього, затуляючи собою від нього світло свічки, і в'язала панчоху. (Вона навчилася в'язати панчохи з тих пір, якраз князь Андрій сказав їй, що ніхто так не вміє ходити за хворими, як старі няні, які в'яжуть панчохи, і що у в'язанні панчохи є щось заспокійливе.) Тонкі пальці її швидко перебирали зрідка. стикаються спиці, і задумливий профіль її опущеного обличчя був ясно видно йому. Вона зробила рух - клубок скотився з її колін. Вона здригнулася, озирнулася на нього і, затуляючи свічку рукою, обережним, гнучким і точним рухом зігнулася, підняла клубок і сіла в колишнє становище.
Він дивився на неї, не рухаючись, і бачив, що їй треба було після свого руху зітхнути на всі груди, але вона не наважувалася цього зробити і обережно переводила дихання.
У Троїцькій лаврі вони говорили про минуле, і він сказав їй, що, якби він був живий, він би дякував вічно бога за свою рану, яка звела його знову з нею; але з того часу вони ніколи не говорили про майбутнє.
«Могло чи не могло це бути? - думав він тепер, дивлячись на неї і прислухаючись до легкого сталевого звуку спиць. - Невже тільки потім так дивно звела мене з нею доля, щоб мені померти?.. Невже мені відкрилася істина життя тільки для того, щоб я жив у брехні? Я люблю її найбільше у світі. Але що робити мені, якщо я люблю її?» - Сказав він, і він раптом мимоволі застогнав, за звичкою, яку він придбав під час своїх страждань.
Почувши цей звук, Наташа поклала панчоху, перегнулась ближче до нього і раптом, помітивши його очі, що світяться, підійшла до нього легким кроком і нахилилася.
- Ви не спите?
- Ні, я давно дивлюся на вас; я відчув, коли ви ввійшли. Ніхто, як ви, але дає мені ту м'яку тишу... того світу. Мені так хочеться плакати від радості.