Jaka jest funkcja mitochondriów?
Mitochondria są komórkową siłą napędową komórek eukariotycznych. Główną funkcją mitochondriów jest wytwarzanie trifosforanu adenozyny (ATP) w procesie znanym jako fosforylacja oksydacyjna. ATP jest nukleotydem, który magazynuje energię w postaci wiązań chemicznych. Energia pochodzi z składników odżywczych komórek, głównie z glukozy i kwasów tłuszczowych, i jest uwalniana, gdy jest potrzebna z powodu funkcji energetycznych komórek. Te wymagające energetycznie funkcje komórkowe to transport błon, synteza związków do napędzania reakcji metabolicznych i praca mechaniczna.
Struktury te są podwójnie związanymi z błoną organellami cytoplazmatycznymi występującymi w większości komórek eukariotycznych. Są elastyczne i mają kształt pręta, a ich średnica wynosi od 0,5 do 1,0 mikrometra. System błon mitochondriów składa się z gładkiej zewnętrznej błony mitochondrialnej i złożonej wewnętrznej błony mitochondrialnej, oddzielonej wąską przestrzenią zwaną przestrzenią międzybłonową. Przestrzeń macierzy lub przestrzeń między kryształami to duża przestrzeń zamknięta przez wewnętrzną membranę. Każdy z tych składników odgrywa znaczącą rolę w funkcji komórkowej i przyczynia się do głównej funkcji mitochondriów.
Zewnętrzna błona mitochondrialna ma dużą liczbę porin, które są przezbłonowymi kanałami białkowymi, które umożliwiają swobodną dyfuzję dużych i małych cząsteczek. Może to pozwolić cząsteczkom o wielkości nawet 10 kilodaltonów i tak małej jak 6000 daltonów. Membrana ta jest stosunkowo przepuszczalna dla jonów i małych cząsteczek, dlatego zawartość przestrzeni międzybłonowej przypomina cytosol.
Niemniej jednak główna funkcja mitochondriów znajduje się w wewnętrznej błonie mitochondrialnej i przestrzeni macierzy. Wewnętrzna błona mitochondrialna jest złożona w cristae, które zapewniają większą powierzchnię do syntezy ATP. Ta membrana ma dużą liczbę kardiolipin, które są fosfolipidami, co czyni je prawie nieprzepuszczalnymi dla protonów, elektronów i jonów. W tej błonie znajdują się również syntaza ATP i łańcuchy oddechowe, oba kompleksy białkowe. Syntaza ATP jest odpowiedzialna za wytwarzanie ATP, podczas gdy łańcuchy oddechowe utrzymują gradient protonów, który zapewnia energię do oksydacyjnej fosforylacji.
Przestrzeń matrycy jest wypełniona gęstym płynem złożonym głównie z enzymów odpowiedzialnych za degradację kwasów tłuszczowych i pirogronianu do metabolicznego pośredniego acetylokoenzymu A, a następnie utlenienia tego związku pośredniego w cyklu Krebsa lub kwasu trikarboksylowego. Pirogronian jest początkowym produktem metabolizmu glukozy występującym w cytozolu, który jest następnie transportowany do mitochondriów. Przestrzeń macierzy zawiera także mitochondrialny układ genetyczny, dwuniciowy mitochondrialny okrągły kwas dezoksyrybonukleinowy (cDNA) i enzymy niezbędne do ekspresji genomu mitochondrialnego. Chociaż ma on swój własny system genetyczny, niezbędne kodowane przez geny białka potrzebne do prawidłowego tworzenia i funkcjonowania mitochondriów znajdują się w genomie jądra komórkowego.