I mitocondri

Introduzione ai mitocondri.
 I mitocondri sono degli organelli filamentosi o granulari presenti in tutti i tipi di cellule animali e vegetali caratterizzati da speciali capacità tintoriali, da una specifica organizzazione strutturale,e da un contenuto elevato di enzimi capaci di degradare i prodotti che ivi giungono in acqua ed anidride carbonica liberando energia, successivamente convertita in energia chimica (ADP) (ATP) mediante i processi della fosforilazione. I mitocondri sono strutture molto delicate che in presenza di particolari stress, fisici o chimici, perdono la propria funzionalità e in casi estremi vengono inattivati

I mitocondri sono visibili all'interno della cellula adoperando esclusivamente il microscopio elettronico; i mitocondri, per poter essere esaminati, hanno bisogno di specifici fissativi poiché l'utilizzo di fissativi eccessivamente forti li potrebbe distruggere. La distribuzione cellulare dei mitocondri è, normalmente, uniforme salvo in luoghi ove si necessita una diseguale ripartizione mitocondriale.    

Composizione chimica dei mitocondri.
La composizione dei mitocondri è strettamente lipoproteica con una percentuale di proteine pari al 70% e il restante 30% di lipidi. Sono presenti tracce di acido ribonucleico (RNA) e acido desossiribonucleico (DNA mitocondriale). L'elevata presenza proteica è giustificata dalla moltitudine di enzimi presenti all'interno del mitocondrio. Gli enzimi mitocondriali sono circa settanta e sono classificabili in enzimi solubili ed insolubili in acqua.
Molte proteine sono sintetizzate all'interno stesso del mitocondrio e sono poche le proteine ad essere importate dall'esterno e più precisamente dal citoplasma. I mitocondri sono molto sensibili ai cambiamenti chimici e hanno poca resistenza a fenomeni interni di avvelenamento.

Struttura ed ultrastruttura dei mitocondri.
Le parti fondamentali del mitocondrio sono le due membrane (interna ed esterna) e la matrice. Le due membrane, in maniera simile alla membrana plasmatica, sono formata da un doppio strato di molecole lipidiche che incapsulano molecole proteiche e non sono identiche tra loro.
La membrana esterna è, di norma liscia ed uniforme, sempre contigua e serve al transito di molecole dall'esterno verso l'interno e viceversa.
La membrana interna è rugosa e presenta invaginazioni, per tal motivo la si definisce "cresta mitocondriale"; esse sono generalmente orientate trasversalmente all'asse maggiore del mitocondrio e possono formare delle complesse ramificazioni. Il numero di creste mitocondriali non è fisso ma può variare a seconda delle condizioni fisiologiche della cellula. Nella parete esterna del mitocondrio vi sono alcuni siti ideali per l'aggancio di ATP-sintetasi, proteine di trasporto e numerosi enzimi. In particolare: l'enzima fosforilativo catalizza la sintesi di ATP partendo da ADP e Pi (fosfato inorganico).
Tra le due membrane vi è uno spazio, definito spazio intermembrana.
A seconda dell'attività lavorativa del mitocondrio si assiste ad una regressione o meno delle creste mitocondriali. Quando il mitocondrio è in piena attività, per non essere d'intralcio ai processi di chemiosmosi, le creste mitocondriali si ritirano facendo assumere al mitocondrio la posizione denominata "posizione condensata del mitocondrio", quando l'organulo è a riposo le creste mitocondriali si ramificano conferendo la "forma ortodossa del mitocondrio".

Respirazione cellulare.
I mitocondri contengono un elevato numero di enzimi attraverso i quali si svolgono processi di natura biochimica. Gli enzimi sono raggruppati in parti ben definite del mitocondrio stesso e possono essere classificati in tre grandi categorie che operano in sequenza.

Gli enzimi ossidativi o enzimi servono a preparare l'Acetil-Coenzima-A che entra nel ciclo di Krebs e sono situati nella matrice mitocondriale. Essi agiscono sul piruvato che è il prodotto finale della glicolisi, trasformandolo in Acetil-Coenzima A attraverso la decarbossilazione ossidativa del piruvato. I processi biochimici convogliano energia verso le molecole trasportatrici che sono FAD ed NAD+ trasformandole in FADH2 e NADH.

Gli enzimi della catena respiratoria sono situati nella membrana mitocondriale interna. Ad essi arrivano i trasportatori di elettroni in forma ridotta NADH e FADH₂ nelle vie ossidative (glicolisi, ciclo di Krebs). Nei processi di respirazione mitocondirale i trasportatori vengono ossidati e l'energia ceduta passa attraverso alcuni sistemi generando un gradiente protonico che serve per la biosintesi dell'ATP.L'enzima fosforilativo (ATP sintetasi) è situtato nella membrana mitocondriale interna e serve a catalizzare la sintesi di ATP partendo da ADP. La respirazione avviene finchè c'è sufficiente ossigeno altrimenti il piruvato non entra nel ciclo di crebs ma viene trasformato in acido lattico.