I mitocodri sono organuli cellulari di forma allungata, essenziali per le cellule eucariote.
Sono la centrale energetica della cellula, infatti in essi avviene la respirazione cellulare, nella quale si genera energia, immagazzinata sotto forma di ATP (adenosina trifosfato).
I mitocondri sono gli unici organelli cellulari che contengono un proprio genoma, oltre ai cloroplasti, infatti si ritiene che si siano originati per incorporazione di organismi unicellurari batterici da parte delle cellule eucariotiche ancestrali, con cui si sia creata un’endosibiosi, cioè una collaborazione dalla quale entrambi le parti traggono beneficio.
Struttura dei mitocondri
Il mitocondrio è un piccolo organello lungo 1-4 µm, circondato da due membrane specializzate e indipendenti, divise dallo spazio intermembrana.
La membrana esterna è regolare, liscia, mentre quella interna presenta numerose introflessioni, creste, che ne aumentano la superficie.
La membrana esterna è costituita da lipidi e proteine nelle stesse percentuali e da porine, cioè canali di membrana.
La membrana interna ha invece un contenuto maggiore di proteine (80%) e la sua permeabilità è selettiva. Nelle creste vi sono gli enzimi di membrana necessari per la respirazione cellulare.
All’interno del mitocondrio vi è una sostanza denominata matrice mitocondriale, delimitata dalla membrana interna e sede di enzimi, DNA mitocondriale e ribosomi di tipo batterico.
Il DNA mitocondriale, ereditato solo per via materna, codifica per la maggior parte delle proteine coinvolte nei vari processi del mitocondrio, oltre che per i ribosomi. Le proteine mancanti giungono dalla cellula mediante i canali adattibdi membrana.
Il genoma è formato da un unico doppio filamento circolare, presente in varie copie nel mitocondrio.
Funzioni principali
Le funzioni principali dei mitocondri sono quelle inerenti la produzione di energia. Esse sono:
- Ciclo di Krebs, anche definito ciclo dell’acido citrico, è il processo metabolico che produce energia mediante l’ossidazione dell’Acetil Coenzima A, che proviene dalla degradazione dei lipidi, glucidi e amminoacidi, ad anidride carbonica. L’energia si produce mediante fosforilazione di GTP e riduzione dei coenzimi NAD e FAD;
- Fosforilazione ossidativa, l’ultima parte della respirazione cellulare, dove si producono le molecole di ATP, divisa in due fasi. Gli elettroni generati nelle vie metaboliche, vengono ceduti dai coenzimi NADH e FADH2 ridotti ai complessi della catena di trasporto degli elettroni, situati sulle creste della membrana interna, e si genera un gradiente nello spazio intermembrana. Nella seconda fase il gradiente creatosi viene utilizzato per attivare l’enzima di membrana ATP Sintasi che procede con la sintesi di ATP, mediante fosforilazione di ADP;
- Beta ossidazione, in cui gli acidi grassi vengono degradatia Acetil Coenzima A, che servirà poi per il ciclo di Krebs. Si tratta di reazioni cicliche in cui la molecola di acido grasso viene accorcata ogni volta di due atomi di carbonio, che formeranno ad ogni ciclo una molecola di Acetil Coenzima A.
Funzioni secondarie
Oltre alle funzioni principali il mitocondrio possiede funzioni, non legate alla formazione di energia, come produzione di calore, allungamento di acidi grassi, ossidazione dell’adrenalina, sintesi del gruppo eme, produzione dei radicali liberi. Inoltre è coinvolto nell’omeostasi cellulare e nell’apoptosi (morte cellulare programmata).