Citologia - Mitocondri e cloroplasti

Mitocondri e cloroplasti

Il metabolismo energetico della cellula

I mitocondri

I mitocondri sono organelli presenti negli organismi eucarioti, animali e vegetali. Vengono considerati il centro energetico della cellula. Al loro interno avviene la respirazione cellulare: produzione di energia sotto forma di molecole ATP (adenosinatrifosfato). I mitocondri saranno presenti in quantità maggiore in cellule che richiedono un grande consumo di ATP.

Struttura

Organello cellulare di forma differente a seconda della tipologia di cellula, con diametro compreso tra 0,5-1 µm e lunghezza di 1-6 µm. È costituito da due membrane indipendenti e altamente specializzate, tra le quali vi è uno spazio: spazio intermembrana, costituito dalla matrice intermembrana.

Le parti che lo compongono sono:

• Membrana esterna
• Spazio intermembrana (camera esterna)
• Membrana interna
• Matrice mitocondriale (camera interna)

Membrana esterna

La membrana esterna (50% lipidi, 50% proteine di forma regolare) delimita il perimetro del mitocondrio. Contiene numerosi complessi proteici denominati porine: canali di membrana non selettivi che permettono la diffusione a molecole di massa inferiore a 5000 Da. Proteine di massa maggiore vengono trasportate attivamente attraverso specifici complessi di membrana: TOM (Translocase of Outer Mitochondrial membrane), che riconoscono una sequenza segnale disposta all'estremità N-terminale delle proteine da trasportare.

La concentrazione di ioni e di piccole molecole (glucosio) nello spazio intermembrana è identica a quella citoplasmatica.

Membrana interna

La membrana interna (20% lipidi, 80% proteine, selettivamente permeabile, di forma irregolare) circoscrive lo spazio occupato dalla matrice mitocondriale. La sua forma irregolare è dovuta a creste che questa genera (pieghe e introflessioni che conferiscono maggiore superficie alla membrana).

Le proteine destinate alla matrice mitocondriale vengono trasportate attraverso canali selettivi chiamati TIM (Translocase of Inner Mitochondrial membrane), un sistema analogo a quello della membrana esterna. Il trasporto di molecole e ioni è mediato da vari complessi di membrana specifici per i diversi tipi di molecole, che partecipano al trasporto degli elettroni.

La membrana interna presenta delle particelle (particelle elementari), sulle quali sono disposti in serie ordinate gli enzimi (4 complessi della catena di trasporto degli elettroni e l’enzima ATP-sintasi) della respirazione (fosforilazione ossidativa).

I 4 complessi della membrana interna

• ATP sintetasi (F₀ + F₁);
• NADH-Coenzima Q reduttasi (composto da 40 proteine che ricevono elettroni dal NADH e li trasportano al coenzima Q CoQ);
• Coenzima Q H₂-citocromo C reduttasi (11 proteine ricevono elettroni dal CoQ ridotto e trasportati al citocromo C);
• Citocromo C ossidasi (riceve elettroni dal citocromo C e li trasferisce a O₂).