A questo punto devi aver capito almeno una cosa – stiamo per produrre fatti su ogni componente di una cellula – sia essa una cellula animale o una cellula vegetale. Abbiamo già coperto i fatti della membrana cellulare e abbiamo anche coperto i fatti del citoplasma.

È ora il momento di passare ad altri componenti di una cellula. Quindi, abbiamo deciso di iniziare con i fatti sui mitocondri. Il mitocondrio è popolarmente conosciuto come il POTENZIATORE di una cellula. Ma perché? Scopriamolo!

Mentre risponderemo ovviamente a questa domanda, rifletteremo anche su varie altre domande che sono solitamente collegate a questo organello cellulare essenziale. Cominciamo…

Nome Mitocondri	Origine di due parole greche – Mitos e Chondros. Mitos significa filo e Chondros significa granulo
Colore	Rosso bruno – l’unica parte della cellula che è colorata
Dimensione	0.Da 5 micron a 1 micron nelle cellule animali
Presente in	cellule animali e vegetali
Presente in	tutte le cellule eucariotiche
Genoma	I mitocondri hanno il proprio genoma e DNA
mtDNA	Il DNA mitocondriale è circolare
Capacità	Capace di auto dividersi quando necessario

1. Il mitocondrio è un organello presente all’interno di una cellula. Che tipo di cellula? È presente in ogni cellula eucariotica (le cellule eucariotiche sono quelle che hanno un nucleo al contrario delle cellule procariotiche che non hanno un nucleo). Ogni cellula di un corpo ha mitocondri.

2. All’interno di una cellula eucariotica, i mitocondri si trovano nel citoplasma. Una cosa che devi sapere è che il termine ‘Mitocondri’ è in realtà plurale. Il singolare si chiama ‘Mitocondrio’.

3. Questo ci porta a una domanda molto importante. Quanti mitocondri sono presenti in una cellula? Bene, il numero varia. Il numero di mitocondri presenti in una cellula è dettato da due fattori – il tipo di organismo in questione e il tipo di tessuto interessato.

4. Per esempio, gli organismi complessi avranno più mitocondri in una cellula rispetto agli organismi meno complessi. Anche un tessuto nel corpo di un organismo definirà il numero di mitocondri presenti in ogni cellula del tessuto. Non è chiaro? Continua a leggere…

5. I mitocondri sono noti come centrali elettriche delle cellule. Producono l’energia che una cellula richiede per svolgere le funzioni di una cellula. Quindi, se un tessuto è progettato per fare un lavoro intenso (come i tessuti muscolari negli esseri umani), le cellule del tessuto avranno più mitocondri. Quindi, quanti mitocondri sono presenti in una cellula? Il numero può essere piccolo come un singolo mitocondrio in una cellula fino a diverse migliaia di mitocondri in una singola cellula.

Fatti interessanti sui mitocondri: 6-10 | Struttura dei Mitocondri

6. Venendo alla struttura dei Mitocondri, questi organelli hanno una struttura complessa. Se vuoi sapere la forma e la dimensione dei mitocondri, nessuno può darti una risposta adeguata. Questo perché i mitocondri possono variare significativamente sia nella forma che nella dimensione.

7. Ma in generale, i mitocondri sono approssimativamente di forma ovale. Tuttavia, è interessante sapere che indipendentemente dalla forma e dalle dimensioni, la composizione generale dell’organello rimane la stessa. Ogni mitocondrio possiede una doppia membrana.

8. Il primo strato di membrana – di solito indicato come membrana esterna – è lo strato protettivo che protegge l’interno di un mitocondrio. Sia che un mitocondrio abbia un aspetto rotondo come un blob o che abbia la forma di una lunga asta, la membrana esterna sarà presente. Questa membrana esterna è liscia.

9. All’interno della membrana esterna, c’è un’altra membrana che è conosciuta come membrana interna. Questa membrana interna è unica nel senso che non è presente in altri organelli cellulari. E ancora, la membrana interna è rugosa e piegata. In realtà si ripiega più volte!

10. Ma perché sono presenti queste pieghe? Perché la membrana interna non può essere liscia come la membrana esterna? Ottima domanda! Ecco la risposta: Le pieghe sono progettate per aumentare la superficie.

Fatti interessanti sui mitocondri: 11-15 | Struttura dei mitocondri

11. Qual è la necessità di aumentare la superficie? Immagina la tua classe. Cosa succede se le dimensioni dell’aula vengono ridotte? Un numero minore di studenti può essere ospitato nella classe. Le pieghe della membrana interna aumentano la superficie e forniscono più spazio per le reazioni chimiche.

12. Questo significa che possono avvenire più reazioni chimiche. Se la membrana interna fosse liscia, il numero di reazioni chimiche che potrebbero avvenire si sarebbe ridotto notevolmente a causa della minore disponibilità di superficie. In questo contesto dobbiamo dire che ci sono molte reazioni chimiche che avvengono sulla membrana interna.

13. Poi ci sono le Criste all’interno dei Mitocondri. Cosa sono veramente queste cose? Non sono altro che le pieghe che vengono fatte dalla membrana interna dei Mitocondri. Queste Cristae in realtà aumentano la superficie.

14. Esiste uno spazio tra la membrana esterna e la membrana interna. Questo spazio è noto come spazio intermembrana.

15. Lo spazio tra la membrana interna è riempito con un fluido. Questo fluido è noto come matrice. La maggior parte delle proteine che si trovano all’interno dei mitocondri sono presenti nella Matrice. Quindi no, Matrix non è un film. La Matrice è fatta di acqua ed enzimi (fondamentalmente proteine).

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Fatti interessanti sui mitocondri: 16-20 | Funzione dei Mitocondri

16. I mitocondri generano energia che viene utilizzata dalle cellule per svolgere tutte le funzioni. Questo significa fondamentalmente che tutto ciò che un organismo fa è dovuto all’energia prodotta dai mitocondri. Questo è il motivo per cui i mitocondri sono conosciuti come le centrali elettriche delle cellule.

17. Come viene prodotta questa energia? Il cibo che gli organismi mangiano contiene energia chimica che deve essere convertita in energia utilizzabile. È compito dei mitocondri farlo. I carboidrati (glucosio) e gli acidi grassi che sono consumati dagli organismi (come noi) sono convertiti in energia chimica dai mitocondri.

18. Il carboidrato che gli organismi consumano viene prima scomposto in ciò che è noto come piruvato. Questo avviene al di fuori dei mitocondri. È questo piruvato che poi entra nei mitocondri. Gli acidi grassi d’altra parte entrano direttamente nei mitocondri.

19. Una volta dentro i mitocondri, il piruvato e gli acidi grassi sono convertiti in acetil-CoA. L’acetil-CoA è un tipo di molecola che viene prodotta dall’organello (Mitocondri) utilizzando gli enzimi che sono presenti nella matrice.

20. Una volta che l’acetil-CoA è prodotto, diventa il punto di partenza per un secondo tipo di reazione chimica che è conosciuta come “Ciclo dell’acido citrico”. L’altro nome di questo secondo tipo di reazione chimica è ‘Ciclo di Krebs’.

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Interessanti fatti sui mitocondri: 21-25 | Funzione dei Mitocondri

21. Nel Ciclo di Krebs del Ciclo dell’Acido Citrico, gli atomi di carbonio presenti acetil-CoA sono usati per produrre CO2 (Anidride Carbonica) attraverso il metabolismo ossidativo (cioè il metabolismo che usa l’ossigeno). La CO2 è un prodotto di scarto e quindi viene rilasciata fuori dalla cellula. La cosa più importante che questo ciclo di Krebs fa è che produce elettroni ad alta energia.

22. Gli elettroni ad alta energia riducono poi due enzimi chiamati NAD+ e FAD e li convertono in NADH e FADH2, che sono anche enzimi. Una cosa da notare qui è che NAD+ e NADH sono coenzimi. Allo stesso modo, anche FAD e FADH2 sono coenzimi. Sono chiamati coenzimi perché il primo è la forma ossidata mentre il secondo è la forma ridotta. Quindi, NAD+ e FAD sono forme ossidate mentre NADH e FADH2 sono forme ridotte.

23. Gli enzimi trasportatori (le forme ridotte, cioè NADH e FADH2) sono poi trasportati dalla matrice dei mitocondri alla membrana interna dei mitocondri. Una volta raggiunta la membrana interna, inizia una terza reazione chimica. Questa reazione chimica è conosciuta come fosforilazione ossidativa.

24. Nella fosforilazione ossidativa, gli enzimi trasportatori cedono gli elettroni. Una volta ceduti gli elettroni ad alta energia, ritornano ai loro stati ossidativi, cioè NAD+ e FAD. Gli elettroni liberati passano poi attraverso la catena di trasporto degli elettroni (presente nella membrana interna dei mitocondri) e vanno all’ossigeno (che è il recettore finale degli elettroni).

25. Ora, all’interno della catena di trasporto degli elettroni, ci sono diversi accettori di elettroni. Queste molecole accettori spogliano gradualmente gli elettroni ad alta energia della loro energia in quello che è noto come rilascio controllato di energia libera.

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Fatti interessanti sui mitocondri: 26-30 | Funzione dei mitocondri

26. Quando gli elettroni ad alta energia passano attraverso la catena di trasporto degli elettroni e perdono energia, producono quello che è conosciuto come ‘gradiente elettrochimico’ attraverso la membrana interna dei mitocondri.

27. È questo gradiente elettrochimico che fornisce tutta l’energia (spogliata dagli elettroni) per la produzione di Adinosina Trifosfato (ATP). Le molecole di ATP sono fondamentalmente le molecole di energia che vengono utilizzate dalle cellule.

28. L’energia del gradiente elettrochimico è usata per convertire Adinosina Difosfato (un composto organico) e Pi (fosfato inorganico) in ATP (un composto organico).

29. Questa conversione da ADP + Pi in ATP utilizza in realtà 5 diversi complessi enzimatici della catena respiratoria (che formano la catena di trasporto degli elettroni). Di questi 5 complessi, i primi 4 sono utilizzati per trasportare gli elettroni fino all’ossigeno molecolare che gli organismi respirano. L’ultimo complesso (cioè il 5° complesso) è quello che converte ADP + Pi in ATP. Ti stai chiedendo come si chiamano questi 5 complessi? Sono conosciuti come:

• Complesso I (NADH deidrogenasi)
• Complesso II (Succinato deidrogenasi)
• Complesso III (Citocromo-c reduttasi)
• Complesso IV (Citocromo-c ossidasi)
• Complesso V (ATP sintasi)

30. Un’altra funzione dei mitocondri è quella di controllare la concentrazione di ioni calcio (Ca2+) nelle cellule. Per questo, i mitocondri e il reticolo endoplasmatico devono lavorare molto strettamente per limitare la quantità di calcio nel citosol. Le altre funzioni dei mitocondri includono:

• Controllano il ciclo cellulare.
• Controllano la crescita cellulare.
• Sono coinvolti nella segnalazione.
• Sono anche coinvolti nella differenziazione cellulare.
• Sono coinvolti nel processo di morte cellulare.

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Interessanti fatti sui mitocondri: 31-35 | DNA dei Mitocondri

31. Ecco uno dei fatti sui mitocondri più sconcertanti per te! I mitocondri hanno un proprio DNA che è separato dal DNA dell’organismo nelle cui cellule si trovano i mitocondri. Hanno anche i propri ribosomi!

32. Il DNA dei mitocondri insieme ai ribosomi sono presenti nella matrice dei mitocondri.

33. Il DNA mitocondriale o mtDNA è responsabile della sintesi di proteine per uso proprio senza utilizzare altri componenti delle cellule. Il mtDNA è un filamento circolare.

34. È questo filamento circolare di DNA dei mitocondri che permette loro di dividersi rapidamente, prima crescendo di dimensioni e poi dividendosi per aumentare il numero di mitocondri in una cellula. Questo accade quando le cellule richiedono più energia. Nel caso in cui il fabbisogno energetico delle cellule si riduca, i mitocondri in eccesso semplicemente moriranno.

35. La presenza di DNA mitocondriale separato o mtDNA ha portato molti scienziati a credere che i mitocondri siano batteri simbiotici separati che vivono all’interno delle cellule. Infatti, il genoma mitocondriale è molto simile al genoma batterico.

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Fatti interessanti sui mitocondri: 36-40 | Fatti divertenti sui mitocondri

36. Molti scienziati dicono che i mitocondri sono endosimbionti. Che significa? La teoria dice che molti milioni di anni fa, quando la vita si è evoluta sulla Terra, l’ossigeno non c’era. Quindi, i primi organismi usavano la respirazione anaerobica. Non erano efficienti nella produzione di ATP.

37. Diversi milioni di anni dopo arrivarono le piante e gli alberi e produssero ossigeno. Questo è quando le cellule eucariotiche primitive con respirazione aerobica vennero all’esistenza. Erano efficienti nella produzione di ATP. Queste cellule eucariotiche furono poi inghiottite da altre cellule eucariotiche ospiti che dipendevano dalla respirazione anaerobica.

38. Invece di digerire questa nuova razza di cellule eucariotiche capaci di respirazione aerobica, le cellule ospiti ne fecero membri permanenti e iniziarono una relazione simbiotica in cui le cellule ingoiate producevano ATP in modo molto efficiente permettendo alle cellule ospiti di utilizzare l’ATP. In cambio, le cellule ospiti fornivano una fonte costante di cibo (proteine codificate nel nucleo dai geni e poi sintetizzate nel citosol che vengono infine inviate ai mitocondri) per le cellule ingoiate.

39. Gli spermatozoi hanno mitocondri responsabili della motilità degli spermatozoi. Tuttavia, una volta che uno spermatozoo feconda le cellule uovo, i mitocondri dello sperma vengono distrutti. Questo significa che l’mtDNA che si trova nella prole proviene effettivamente dalla parte della madre. In casi molto rari il mtDNA di un maschio entrerà nella prole.

40. I mitocondri hanno un colore rosso bruno. Nel caso in cui la melanina fosse assente nella pelle umana, gli esseri umani sarebbero stati del colore dei Mitocondri perché l’unica parte colorata presente in una cellula sono i Mitocondri.

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