Формування, ріст і розвиток мітохондрій в гаметогенезі та ранньому ембріогенезі хребетних

Аналіз ультраструктурних особливостей ооцитів різних стадій показав, що по мірі росту розмірів мітохондрій і протяжності мембран гранулярного ендоплазматичного ретикулуму між ними встановлюються певні структурні взаємовідношення. При переході до великого росту ооцитів їх мітохондрії тісно зближуються з мембранами ендоплазматичного ретикулуму. Між мітохондріями та мембраною завжди залишається щілина від 30 до 70 нм завширшки. Слід відмітити, що на ділянках мембрани ендоплазматичного ретикулуму, зближених з мітохондріями, кількість рибосом в 2 - 3 рази більша, ніж на інших ділянках ретикулуму. [Озернюк, 1985].

Паралельно із зростанням розмірів мітохондрій в процесі оогенезу спостерігається збільшення вмісту мітохондріального білка в ооцитах, а також активності маркерного ферменту мітохондрій - цитохромоксидази. Одна із особливостей росту мітохондрій в ооцитах полягає в тому, що розміри цих органел і їх збільшення в різних зонах ооцита різні. На ранніх стадіях оогенезу відмінності малопомітні. При переході до великого росту в навколоядерній зоні площа, яку займають ці органели, приблизно вдвічі більша, ніж на периферії ооцита. Мітохондрії цих двох зон цитоплазми ооцита відрізняються також за ультраструктурою: навколо ядра локалізовані дрібні органели з невеликою кількістю слабко виражених крист, тоді як на периферії клітини розташовані великі мітохондрії з добре розвиненими кристами [Айзенштадт, 1984]

Формування мітохондрій і їх ріст є складним багатостадійним процесом, оскільки окремі компоненти цих органел синтезуються в різних частинах клітини. Для характеристики росту мітохондрій під час оогенезу були вивчені особливості синтезу білків цих органел в ооцитах різних стадій. За результатами досліджень синтез мітохондріальних білків під час оогенезу зростає в багато разів (табл. 3)

Табл.3 Включення 14С-валіну в білки мітохондрій ооцитів в’юна різних стадій оогенезу в дослідах in vivo (Озернюк, 1976)

Найбільш суттєве посилення швидкості включення міченого попередника в білки мітохондрій спостерігається на ранніх стадіях оогенезу. Від стадії малого до початку великого росту ооцитів швидкість синтезу мітохондріальних білків зростає в 27 разів. Посилення синтезу білків мітохондрій призводить до збільшення маси цих органел в ході оогенезу.

Щільність мітохондрій є важливою структурною характеристикою, що, як правило, відображає величину співвідношення білки/фосфоліпіди у мембрані. Озернюк та Котомін [1976] використовували ооцити в’юна ранніх стадій оогенезу, до початку процесу жовткоутворення для визначення щільності мітохондрій. Щільність визначали за розташуванням піка цитохромоксидазної активності після центрифугування мітохондрій у лінійному градієнті густини сахарози (табл.4)

Табл. 4. Щільність мітохондрій ооцитів в’юна (в г/см3) (Озернюк, Котомін, 1976)

При переході від стадії малого росту до початку великого росту ооцитів співвідношення білки/фосфоліпіди зростає більш ніж на 20%. Таким чином, зростання щільності мітохондрій під час оогенезу пов’язане із збільшенням співвідношення білки/фосфоліпіди, тобто із зростанням відносного їх вмісту у мембранах мітохондрій по мірі росту цих органел.

Отже, як бачимо, кількість, розмір, ультраструктура і розташування мітохондрій в оогенезі помітно змінюється, впливаючи тим самим на швидкість поглинання ооцитом кисню, а отже і на ріст ооцита в цілому, що в свою чергу відбивається на процесах запліднення та ембріогенезу.

2)Сперматогенез

На даний час роль мітохондрій у структурі сперматозоїда пов’язують із процесом постачання енергії, необхідної для руху джгутиків (щоправда, в сперматозоїдах деяких тварин мітохондрії відсутні, як наприклад, у деяких видів червів). В сперматогенезі більшості тварин мітохондрії зазнають змін ультраструктури та розташування. У найпростішому випадку в кінці сперматогенезу спостерігається злиття мітохондрій, до цього розкиданих по цитоплазмі. При злитті мітохондрії утворюють від 1 до 10 крупних хондріосфер, які розташовуються коло центріолі [Бурнашева и др., 1982].

У деяких видів кісткових риб (Salmo salar, Lebistes reticulatus) мітохондрії формують низький комірець при основі голівки, у інших вонни витягуються і комірець стає високим [Кауфман, 1990]. У карпових риб мітохондрії, як правило, мають вигнуту підковоподібну чи видовжену форму. В середній частині сперміїв гірчака локалізоване лише одне гігантське мітохондріальне тільце, яке займає більшу частину цитоплазми і розташоване навколо каналу незімкнутим кільцем. Мітохондріальний матрикс - середньої електронної щільності, кристи численні [Емельянова, Макееваа, 1985].