Il corpo umano è composto da migliaia di miliardi di minuscole unità viventi chiamate cellule. Ogni cellula è invisibile ad occhio nudo, eppure sono tutte in grado di svolgere centinaia di funzioni individuali, tutto ciò che è necessario al corpo per sopravvivere e crescere. Tra gli altri ruoli, piccole strutture chiamate mitocondri aiutano a trasformare l'energia immagazzinata nei carboidrati in una forma che le cellule possono utilizzare per svolgere queste numerose funzioni.
Struttura generale
I mitocondri sono membri di un gruppo di strutture all'interno di una cellula chiamate organelli, che sono separati dal resto della cellula da membrane fosfolipidiche. Inoltre, i mitocondri sono gli unici organelli a doppia membrana. La membrana interna ripiegata svolge un ruolo chiave nella produzione di energia. Lo spazio tra le due membrane è chiamato spazio intermembrana, mentre l'area all'interno della membrana interna è chiamata matrice.
Geni dei mitocondri e divisione separata
Altre due caratteristiche uniche dei mitocondri sono un genoma circolare, completamente separato dal DNA lineare trovato nel nucleo, e la capacità di dividersi indipendentemente dalla cellula circostante. Mentre i cromosomi nucleari vengono ereditati allo stesso modo da entrambi i genitori, il DNA mitocondriale viene ereditato solo dalla madre. Quando la cellula ha bisogno di più energia, può semplicemente segnalare ai suoi mitocondri di dividersi. In altre parole, ci si aspetterebbe di trovare più di questi organelli nei tessuti ad alta intensità energetica, come il cuore e altri muscoli, e meno in una cellula della pelle o in un neurone.
Produzione di energia e metabolismo delle biomolecole
I mitocondri ospitano diversi percorsi enzimatici, come i primi passaggi del ciclo dell'urea, ma il più importante è di gran lunga il ciclo dell'acido citrico o di Krebs. Gli enzimi in questa via si trovano nella matrice mitocondriale e lavorano in sequenza per convertire il piruvato dal citoplasma in molecole di anidride carbonica. Gli elettroni ad alta energia vengono trasportati dalla catena di carbonio alla catena di trasporto degli elettroni, un gruppo di complessi proteici incorporati nella membrana interna. Questi complessi usano gli elettroni per forzare gli atomi di idrogeno nello spazio intermembrana; quando gli atomi si diffondono nella matrice, l'energia cellulare viene prodotta sotto forma di adenosina trifosfato o ATP.
apoptosi
Lo spazio intermembrana ospita un importante composto chiamato citocromo c. Quando i componenti cellulari sono danneggiati, o quando la cellula riceve determinati segnali ambientali, i mitocondri rilasciano il citocromo c nel citoplasma. Questo evento avvia un torrente di attività enzimatica che alla fine porta a uno smantellamento programmato e ordinato dell'intera cellula. Questo percorso è chiamato apoptosi e generalmente non è un male per l'organismo. Fornisce all'organismo un modo conveniente per rimuovere cellule e tessuti che non sono più necessari o che stanno invecchiando e devono essere riciclati.