Mitocondriile
„uzinele energetice celulare”
Mitocondriile sunt organite complexe, prezente în celulele tuturor organismelor aerobe (oxibionte). Contin numeroase enzime capabile de a degrada unele substante organice pâna la dioxid de carbon si apa si de a pune în libertate o mare cantitate de energie. De aici si numele lor, sugestiv, de uzinele energetice ale celulei.
Mitocondriile au aspectul unor vezicule elongate, cu un contur neregulat, care se pot fragmenta sau , dimpotriva, pot fuziona. Diametrul redus face dificila observarea lor “in vivo” la microscop. Dupa o colorare adecvata (ex. cu solutia Lugol sau verde de Janus) ele devin vizibile sub forma unor granule sau bastonase. Într-o celula sunt numeroase mitocondrii;ansamblul lor formeaza condriomul celular.
Cercetarile electromicroscopice au relevat existenta unui plan unic de organizare al mitocondriilor. O mitocondrie prezinta 2 componente structural – functionale: învelisul si matrix mitocondrial sau condrioplasma.
Învelisul mitocondrial – separa condrioplasma de hialoplasma (citosol); este format din doua membrane distincte. Membrana externa este neteda, prezinta numerosi pori si este mult mai permeabil decât cea interna. Membrana interna se pliaza si formeaza numeroase cute numite criste. Prin formarea acestor, suprafata membranei se mareste de pâna la 10 ori. Spre deosebire de cea externa, membrana interna este înalt impermeabila si este energizanta, adica are rol în conversatia si stocarea energiei sub forma de ATP. Acest potential se datoreaza faptului ca ea contine masinaria biochimica care functioneaza în respiratia aeroba, catenele respiratori.
Matrixul mitocondrial – reprezinta o mixtura de solutii de substante organice si minerale. Dominante sunt enzimele care catalizeaza degradarea acidului piruvic în cadrul unei serii ciclice de reactii cunoscuta sub numele de ciclul Krebs.
În matrix este înglobat un întreg aparat genetic de tip procariot, reprezentat de molecule de ADN si ARN, ribozomi, enzime si alti factori implicati în replicare, transcriere si translatie, ceea ce constituie un puternic argument în sprijinul ipotezei endosimbiotice, care postuleaza originea bacteriana a mitocondriilor.
Gratie acestui aparat genetic, propriu, mitocondriile sunt definite ca organite semiautonome, capabile de a sintetiza multe din moleculele structural – functionale proprii.
Mitocondriile se perpetueaza prin diviziune (condriotomie), fragmentare sau înmugurire. Se transmit de la o generatie celulara la alta;manifesta continuitate genetica si nu se formeaza niciodata „de novo”.
Mitocondriile joaca un rol important în respiratia celulara
Mitocondriile au o compozitie chimica strict specializata, capabila de a cataliza reactiile etapei (fazei) oxigenice a procesului de respiratie. Prin urmare, functia esentiala a mitocondriei este cea legata de respiratia celulara
Respiratia celulara este un proces biologic complex în cadrul caruia sunt degradate substante organice pâna la substante minerale, printr-o serie de reactii oxidative, cu eliberarea energiei în interiorul celulei.
Energia chimica inclusa în moleculele organice nu poate fi utilizata direct pentru diversele activitati celulare, nici chiar celulele care o produc, ca urmare, este necesar ca aceasta chimica sa fie convertita într-o forma mai accesibila de „cheltuit”. Aceasta transformare are loc în timpul respiratiei, când energia rezultata din degradarea substantelor organice este utilizata pentru sinteza unei molecule speciale (o nucleosida) denumita adenozin trifosfat(ATP), din adenozin difosfat(ADP) si fosfat anorganic(P), conform reactiei:
ADP + P + E (energie conservanta) —› ATP
ATP a fost numit moneda energetica a celulei. Odata sintetizat, el este transferat de la locul de sinteza în alte compartimente ale celulei unde energia este utilizata în diverse procese celulare: absortia substantelor nutritive împotriva unui gradient de concentratie, sinteza de noi substante (proteine, glucide, acizi nucleici etc.), edificarea unor structuri celulare (ex. microtubuli, citoschelet, fus de diviziune), transportul intracelular, miscarea organitelor locomotori (flageli, cili, pseudopode) s.a.
Energia ATP este eliberata prin degradarea (hidroliza) acestuia la ADP + P, printr-o reactie inversa celei anterioare:
ATP —› ADP + P + E(energie metabolica)
În timpul unei reactii de oxidare, un atom sau o molecula pierde electroni. Întrucât în natura nu exista electroni în stare libera, înseamna ca ei vor fi luati de la un atom al altei molecule. Achizitia unui electron constituie o reactie de reducere. Reducerea este o reactie care absoarbe energie. Dimpotriva, oxidarea este o reactie care degaja energie.
În celulele vii orice reactie de oxidare formeaza „o pereche” de reactii...