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Mitocondri

I mitocondri sono le "centrali energetiche" della cellula; producono l'energia necessaria per molte funzioni cellulari, quali il movimento, il trasporto di sostanze ecc.

Essi contengono gli enzimi necessari per far avvenire le reazioni chimiche che recuperano l'energia contenuta negli alimenti e l'accumulano in speciali molecole di adenosintrifosfato (ATP), nelle quali si conserva concentrata e pronta all'uso.

I mitocondri sono organuli generalmente a bastoncello, ma possono avere anche forma granulare o filamentosa. Questi organuli sono numerosi all'interno di una cellula, ma la loro quantità può variare molto a seconda dei tessuti presi in esame: per esempio, sono estremamente numerosi nelle cellule, come quelle renali o muscolari, in cui vi è un continuo e grande consumo di energia.

Il mitocondrio, come il nucleo, è delimitato da due membrane a doppio strato lipidico, selettivamente permeabili. La membrana esterna è liscia; quella interna forma numerose pieghe, dette creste, perpendicolari alla parete e più o meno lunghe. Le due membrane racchiudono e definiscono due spazi: lo spazio intermembrana, che si trova tra le due membrane, e lo spazio della matrice, dove è presente del materiale omogeneo contenente enzimi, coenzimi, acqua, fosfati e altre molecole. La membrana esterna è molto più permeabile di quella interna: contiene infatti molte copie di una proteina, che nel suo spessore dà origine a grandi canali, permettendo il passaggio non selettivo di tutte le piccole molecole presenti nel citosol, le quali vanno a riempire lo spazio tra le due membrane.

La membrana interna, viceversa, ha una permeabilità molto selettiva: tramite proteine di trasporto, vi passano solo le piccole molecole che devono essere metabolizzate nello spazio della matrice. La membrana interna, lungo le sue creste, contiene una serie di proteine enzimatiche che funzionano in modo sequenziale, vale a dire che il prodotto di una reazione catalizzata da una proteina servirà da substrato per l'enzima successivo. Queste sono le proteine della catena di trasporto degli elettroni, essenziali per la produzione di molecole "ad alta energia".

Il compito dei mitocondri è quello di completare la demolizione delle molecole ingerite come fonte di energia. Infatti, nel citosol gli zuccheri vengono demoliti con reazioni che non utilizzano ossigeno, per cui la digestione è parziale e la resa in energia bassa. Nei mitocondri il metabolismo degli zuccheri (ma anche quello dei lipidi) si completa con la loro ossidazione (ciclo di Krebs). I prodotti di questa reazione vengono utilizzati dalla catena di trasporto degli elettroni per produrre molecole ad alta energia (ATP). In questo modo, l'energia immagazzinata nelle molecole di ATP è molto più alta: infatti da ogni molecola di glucosio vengono prodotte 36 molecole di ATP, mentre la glicolisi a livello del citosol ne produce soltanto 2.

I mitocondri hanno un'altra importante caratteristica: sono la sola struttura della cellula, oltre al nucleo, che contiene materiale genetico (DNA). Il DNA dei mitocondri è relativamente scarso, paragonabile alla quantità che troviamo nei virus, ed è costituito da molecole circolari, organizzate in aggruppamenti distinti nella matrice del mitocondrio, ancorate alla membrana interna. Il DNA mitocondriale reca il codice genetico necessario per la sintesi di alcune proteine che si trovano esclusivamente all'interno del mitocondrio stesso e, poiché la membrana interna è impermeabile alla maggior parte delle molecole, queste proteine non vengono mai rilasciate nel citosol. Queste però non sono che una piccola parte delle proteine presenti nel mitocondrio: le restanti vengono sintetizzate nel citosol e in seguito trasferite all'organulo. Si crea un flusso unidirezionale di molecole dal citosol al mitocondrio.

Non essendovi scambio di sostanze dal mitocondrio al citoplasma, l'organulo deve possedere, ed essere in grado di far funzionare, tutti i sistemi necessari per la sintesi delle proteine codificate dal proprio DNA. Al momento della duplicazione della cellula, anche i mitocondri, a differenza di altri organuli che vengono prodotti ex novo, si duplicano. La duplicazione avviene per scissione (si forma una strozzatura nell'organulo, che poi si divide in due), ed è preceduta da un accrescimento dell'organulo: proteine e lipidi, sintetizzati a livello del citoplasma, vengono aggiunti all'organulo in grande quantità. Nel frattempo vi è la duplicazione del DNA mitocondriale, che risulterà così suddiviso nei due mitocondri generati. Gli organuli completi verranno poi ereditati dalle cellule figlie, casualmente, metà in una cellula e metà nell'altra, secondo quella che viene definita eredità non mendeliana o citoplasmatica.

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I mitocondri sono le centrali energetiche della cellula.Illustrazione dei mitocondri.

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