Che cosa sono i mitocondri – Le due membrane mitocondriali, la matrice e le creste mitocondriali

Dopo aver introdotto in modo accurato l’argomento delle membrane cellulari, e la loro funzionalità nel creare delle compartimentazioni; cosa che definisce in modo categorico la diversità fra procarioti ed eucarioti, andiamo ad analizzare degli organuli spesso definiti come i più importanti per la cellula, i mitocondri.

Anche se ovviamente ogni organulo ha una sua importanza fondamentale, i mitocondri possono essere definiti ancora più essenziali, in quanto sono coloro che hanno il ruolo di creare energia in grandi quantità, in concomitanza con un elevatissima attività metabolica che si ripercuote su tutto l’organismo.

Questa affermazione è importante da comprendere; in quanto esistono diversi meccanismi all’interno delle cellule vegetali o animali per creare energia. (che ovviamente andremo ad analizzare in un modo più accurato in futuro)

Quindi partendo dalla base che esistono differenti processi per creare energia, attuati in diverse zone della cellula, è importante comprendere che nei mitocondri, avvengono quei processi che hanno una resa sotto forma di termine energetico maggiore di tutti.

Tali processi sono chiamati ciclo di krebs fosforilazione ossidativa.

 

Che cosa sono i mitocondri?

Tornando però alle basi, come possiamo definire un mitocondrio?

Il mitocondrio, è un organulo presente in ogni cellula eucariotica, ove si ritrova una fortissima attività metabolica; ovvero una grande attività di processi chimici necessari per la vita stessa della cellula.

La proprietà più importante di questi organuli, è quella di essere fortemente collegati ai procedimenti di creazione e stoccaggio d’energia, sotto forma di molecole chiamate ATP.

Le ATP, ovvero adenosin-tri-fosfato; sono dei complessi chimici in grado d’immagazzinare energia, trasportandola dove necessita; (ovviamente verranno trattati e descritti in un modo adeguato in un successivo articolo)

Tutto ciò che per adesso ci basta sapere, è che tramite la formazione di legami fra le 3 molecole di fosfato, è possibile immagazzinare energia, che poi verrà rilasciata rompendo tali legami.

Oltre ai processi energetici, i mitocondri sono in grado di elaborare molti composti, come aminoacidi e vari acidi organici, utilizzate successivamente in processi anabolici dalla cellula. (anche il termine anabolico verrà trattato in futuro, in modo adeguato)

 

La morfologia del mitocondrio

Da un punto morfologico, il mitocondrio si dimostra come un organulo molto particolare, facilmente riconoscibile, grazie alla sua struttura univoca che non differisce dalle cellule vegetali o animali.

Hanno una forma genericamente ovale, con una larghezza di 1 nanometro ed una lunghezza variabile, che può arrivare fino al triplo, ovvero a 3 nanometri.

Da un punto di vista della concentrazione, ogni cellula può avere una quantità diversa di mitocondri; il tutto in base alla funzione stessa della cellula.

Infatti, se una cellula è in un tessuto, dove avvengono molte reazioni metaboliche, nel citoplasma ci sarà una enorme concentrazione di mitocondri, che possono arrivare fino a un quinto del peso secco della cellula.

Invece in una cellula con una bassa attività metabolica, la presenza dei mitocondri sarà inferiore, in modo da adattarsi alla richiesta cellulare.

Quindi per ricapitolare, una cellula animale o vegetale, potrà avere al suo interno centinaia o decine di migliaia di mitocondri.

 

Le due membrane mitocondriali

Una delle caratteristiche strutturali più importante di questa tipologia di organuli, è la presenza di due membrane cellulari; che lo rivestono.

Tali membrane, hanno una composizione chimica differente, una forma differente, ed una superficie differente; sono banalmente chiamate membrana internamembrana esterna.

 

La membrana esterna

Da un punto di vista morfologico, la membrana esterna ha una superficie più piccola rispetto a quella interna.

Possiede anche una quantità proteica minore, specialmente a livello enzimatico; (ricordando che essendo organuli deputati al metabolismo, saranno ricchi di enzimi e complessi enzimatici).

Ha il ruolo chiave del far entrare ed uscire i prodotti da sintetizzare e sintetizzati; in pratica regola l’attività fra il citoplasma e il mitocondrio stesso.

Da un punto di vista estetico, è una semplice membrana, dalla forma ovoidale, apparentemente “liscia”.

 

La membrana interna

La membrana interna del mitocondrio risulta come una delle membrane più specializzate dell’intero corpo umano; è molto complessa, sia da un punto di vista strutturale, sia da un punto di vista di funzionalità.

Da un punto di vista estetico, è possibile riconoscere facilmente questa membrana, in quanto presenta evidenti invaginazioni, ovvero dei forti ripiegamenti presenti in tutta la membrana.

Queste invaginazioni, in termine tecnico vengono chiamate creste mitocondriali, ed hanno la funzione di aumentare la superficie utile di questa membrana.

Fra le varie funzioni di questa membrana, risultano importantissime quelle correlate alla respirazione cellulare e alla fosforilazione ossidativa.

In pratica, sono presenti a livello della membrana, dei complessi enzimatici, che in concomitanza con il trasporto di elettroni, metaboliti e cofattori, rendono possibile la creazione d’energia sotto forma di ATP.

Infatti, maggiore sarà la superficie utile, e maggiore saranno le attività metaboliche.

Lo spazio delimitato fra due creste mitocondriali, è detto spazio intracristale, che a sua volta è una piccola zona dello spazio interstiziale o intermembranale; ovvero tutto lo spazio delimitato fra la membrana interna e quella esterna.

Tale zona, è caratterizzata da un altissima attività metabolica, spiegabile dalla possente presenza di proteine al livello membranale. (ricordiamo che gli enzimi sono proteine)

 

Da un punto di vista di trasporto, la membrana esterna del mitocondrio risulta molto permeabile a piccole molecole, con un alta presenza di diffusione facilitata.

é possibile anche notare la presenza di porine, ovvero dei tubuli proteici con il compito di trasportare sostanze da un lato all’altro della membrana.

Le porine, sono molto somiglianti a quelle batteriche, infatti tale affermazione introduce il concetto dell’origine mitocondriale, sostenendo che il mitocondrio prima di essere un organulo a tutti gli effetti, era un batterio assorbito da una ipotetica cellula ancestrale.

Anche questa teoria sarà trattata adeguatamente in un futuro articolo.

 

La matrice mitocondriale

L’ultima zona ancora non trattata, è la matrice mitocondriale, ovvero quella zona delimitata dalla membrana interna.

Al suo interno, possiede una grande quantità di ribosomi, enzimi, mrna, trna e dna; in concomitanza con un elevato numero di enzimi.

Tali enzimi, sono quelli utilizzati all’interno del ciclo di krebs.

Un altro fattore estremamente rilevante, è la presenza di dna mitocondriale al livello della matrice.

Questi brevi tratti di dna, hanno la funzione di rendere questo organulo quasi autonomo, nel crearsi le proteine che necessita per i processi energetici.

Anche se da un punto di vista aminoacidico, nei mitocondri riescono a sintetizzare solamente 14 amminoacidi, confronto ai 20 definibili essenziali.

Tali amminoacidi mancanti, verranno introdotti tramite dei trasporti intermembrana, dal citoplasma all’organulo.

Un ultima nota importante è quella riguardante la divisione, infatti i mitocondri si dividono per scissione, come i batteri.

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