Cosa sono i mitocondri?

I mitocondri sono le centrali elettriche di cellule animali e vegetali. Trasformano NADH e NADPH trasportati dal sangue in ATP (adenosina trifosfato), la valuta energetica comune dei macchinari cellulari. Il singolare dei mitocondri è il mitocondrio. Si sospetta fortemente che i mitocondri derivino dalle prime cellule simbiotiche che vivono in collaborazione con altre cellule. Questi organelli hanno il loro DNA e l'evoluzione ha già impiegato milioni di anni a trasferire progressivamente il DNA dai mitocondri al nucleo della cellula, dove risiede il resto del DNA.

Una cellula media ha 2.000 mitocondri, che occupano circa il 20% del volume totale. L'interno di un mitocondrio, osservabile al microscopio quando macchiato, contiene una membrana altamente piegata. Queste pieghe sono chiamate criste. Esistono criteri per massimizzare la superficie di questa membrana, rendendo possibile un alto rendimento di ATP. I mitocondri sono uno dei pochi organelli ad avere una struttura a doppia membrana. La sua membrana esterna utilizza doppi strati e proteine ​​di fosfolipidi per tenere fuori qualsiasi molecola di peso atomico maggiore di 5000. Proteine ​​speciali più grandi di questa possono raggiungere l'interno del mitocondrio solo attraverso il trasporto attivo. La membrana interna è la più impermeabile di tutte, lasciando entrare e uscire gli atomi solo attraverso il trasporto attivo.

I mitocondri svolgono ruoli critici in molti aspetti del metabolismo e possono avere funzioni specializzate a seconda della cellula. Ad esempio, nel fegato, i mitocondri specializzati trasformano l'ammoniaca, un prodotto di scarto cellulare. Quando alcuni mitocondri si rompono a causa di mutazioni genetiche, ne conseguono malattie mitocondriali.

I mitocondri sono insoliti perché invece di ereditare metà del loro materiale genetico dal padre e metà dalla madre, l'eredità mitocondriale è esclusivamente materna. Invece di solo due copie dei geni, come nel nucleo cellulare, i geni mitocondriali arrivano in cinque o dieci copie. Sebbene un mitocondrio contenga circa 3000 proteine, il suo genoma degenerato può codificare solo circa 37. La degenerazione mitocondriale svolge un ruolo importante nel processo di invecchiamento e viene definita una delle sette principali cause dell'invecchiamento. Come tale, alcune terapie anti-invecchiamento propongono di "evacuare" il DNA mitocondriale e di spostarlo nel nucleo cellulare, un processo che l'evoluzione è iniziata ma non completata.

Ci sono solo poche cellule eucariotiche (che possiedono un nucleo) che mancano di mitocondri: i microsporidi, le metamonadi e le archamoebae. Gli studi hanno esaminato le cellule procariotiche (prive di nucleo) alla ricerca di possibili versioni odierne di antiche cellule mitocondriali a galleggiamento libero, ma i mitocondri si sono evoluti così ampiamente nel loro tempo nelle cellule eucariotiche che probabilmente sono indistinguibili dai loro cugini dei nostri giorni .