Vad är funktionen av mitokondrier?

Mitokondrier är cellkraftverk för eukaryota celler. Mitokondriernas huvudfunktion är produktionen av adenosintrifosfat (ATP) via en process som kallas oxidativ fosforylering. ATP är en nukleotid som lagrar energi i form av kemiska bindningar. Energi härstammar från cellnäringsämnen, mestadels från glukos och fettsyror, och frigörs när det behövs av de energikrävande funktionerna i cellerna. Dessa energikrävande cellfunktioner är membrantransport, syntes av föreningar för att driva metaboliska reaktioner och mekaniskt arbete.

Dessa strukturer är dubbelmembranbundna cytoplasmiska organeller som finns i de flesta eukaryota celler. De är flexibla och stavformade, och deras diameter varierar från 0,5 till 1,0 mikrometer. Membransystemet i en mitokondrion består av ett jämnt yttre mitokondriellt membran och ett vikt inre mitokondriell membran, åtskilda av ett smalt utrymme som kallas intermembranutrymmet. Matrix space, eller intercristal space, är det stora utrymmet som innesluts av det inre membranet. Var och en av dessa komponenter spelar betydande roller i cellfunktionen och bidrar till mitokondriernas huvudfunktion.

Det yttre mitokondriella membranet har ett stort antal porins, som är transmembranproteinkanaler som tillåter fri diffusion av stora och små molekyler. Det kan tillåta molekyler som är så stora som 10 kilodalton och så små som 6000 dalton. Detta membran är relativt permeabelt för joner och små molekyler, varför innehållet i intermembranrummet liknar cytosolen.

Icke desto mindre finns mitokondriernas huvudfunktion i det inre mitokondriella membranet och matriserummet. Det inre mitokondriella membranet viks i cristae, vilket ger en större ytarea för syntes av ATP. Detta membran har ett stort antal kardiolipiner, som är fosfolipider som gör det senare nästan ogenomträngligt för protoner, elektroner och joner. ATP-syntas- och andningskedjor, båda proteinkomplex, finns också i detta membran. ATP-syntaset ansvarar för ATP-generering, medan andningskedjorna upprätthåller protongradienten som ger energi för oxidativ fosforylering.

Matrisutrymmet fylls med en tät vätska som mestadels består av enzymer som är ansvariga för nedbrytningen av fettsyror och pyruvat till den metaboliska mellanprodukten acetylkoenzym A, och efterföljande oxidation av denna mellanprodukt i Krebs eller tricarboxylsyracykeln. Pyruvat är en initial produkt av glukosmetabolism som inträffar i cytosolen, som sedan transporteras in i mitokondrierna. Matrisutrymmet innehåller också det mitokondriska genetiska systemet, den dubbelsträngade mitokondriella cirkulära deoxiribonukleinsyran (cDNA) och de enzymer som är nödvändiga för uttryck av mitokondriellt genom. Även om det har sitt eget genetiska system, finns de nödvändiga genkodade proteinerna som behövs för att bildningen och funktionen av mitokondrier ska vara normal, lokaliseras i genomet i cellens kärna.