Mitocondri
I mitocondri (sing. mitocondrio) sono organelli, o parti di una cellula eucariote. Si trovano nel citoplasma, non nel nucleo.
Fanno la maggior parte della fornitura di adenosina trifosfato (ATP) della cellula, una molecola che le cellule usano come fonte di energia. Il loro compito principale è quello di convertire l'energia. Ossidano il glucosio per fornire energia alla cellula. Il processo produce ATP ed è chiamato respirazione cellulare. Questo significa che i mitocondri sono conosciuti come "la centrale elettrica della cellula".
Oltre a fornire energia cellulare, i mitocondri sono coinvolti in una serie di altri processi, come la segnalazione, la differenziazionecellulare, la morte cellulare, così come il controllo del ciclo di divisione cellulare e la crescita cellulare.
Due sezioni trasversali di mitocondri. Si possono vedere le criste.
Uno schema delle parti interne di un mitocondrio.
Schema di una tipica cellula animale, che mostra i componenti subcellulari. Organelli: (1) Nucleolo (2) Nucleo (3) Ribosomi (4) Vescicola (5) Reticolo endoplasmatico ruvido (ER) (6) Apparato di Golgi (7) Citoscheletro (8) ER liscio (9) Mitocondri (10) Vacuolo (11) Citoplasma (12) Lisosoma (13) Centrioli nel centrosoma
Struttura
Un mitocondrio contiene due membrane. Queste sono fatte di doppi strati di fosfolipidi e proteine. Le due membrane hanno proprietà diverse. A causa di questa organizzazione a doppia membrana, ci sono cinque compartimenti distinti all'interno del mitocondrio. Essi sono:
- la membrana mitocondriale esterna,
- lo spazio intermembrana (lo spazio tra la membrana esterna e quella interna),
- la membrana mitocondriale interna,
- lo spazio delle criste (formato da ripiegamenti della membrana interna), e
- la matrice (spazio all'interno della membrana interna). I mitocondri sono piccoli organelli sferici o cilindrici. Generalmente un mitocondrio è lungo 2,8 micron e largo circa 0,5 micron. È circa 150 volte più piccolo del nucleo. Ci sono circa 100-150 mitocondri in ogni cellula.
Funzione
Il ruolo principale dei mitocondri nella cellula è quello di prendere il glucosio e usare l'energia immagazzinata nei suoi legami chimici per fare ATP in un processo chiamato respirazione cellulare. Ci sono 3 fasi principali di questo processo: la glicolisi, il ciclo dell'acido citrico o ciclo di Krebs, e la sintesi dell'ATP. Questo ATP viene rilasciato dal mitocondrio e scomposto dagli altri organelli della cellula per alimentare le loro funzioni.
DNA
Si pensa che i mitocondri fossero un tempo batteri indipendenti e che siano diventati parte delle cellule eucariotiche venendo inglobati, un processo chiamato endosimbiosi.
La maggior parte del DNA di una cellula si trova nel nucleo, ma il mitocondrio ha il suo genoma indipendente. Inoltre, il suo DNA mostra una sostanziale somiglianza con i genomi batterici.
L'abbreviazione di DNA mitocondriale è mDNA o mtDNA. Entrambi sono stati usati dai ricercatori.
Eredità
I mitocondri si dividono per fissione binaria simile alla divisione cellulare batterica. Negli eucarioti unicellulari, la divisione dei mitocondri è legata alla divisione cellulare. Questa divisione deve essere controllata in modo che ogni cellula figlia riceva almeno un mitocondrio. In altri eucarioti (negli esseri umani per esempio), i mitocondri possono replicare il loro DNA e dividersi in risposta ai bisogni energetici della cellula, piuttosto che in fase con il ciclo cellulare.
I geni mitocondriali di un individuo non vengono ereditati con lo stesso meccanismo dei geni nucleari. I mitocondri, e quindi il DNA mitocondriale, provengono di solito solo dall'uovo. I mitocondri dello spermatozoo entrano nell'uovo, ma sono segnati per la successiva distruzione. La cellula uovo contiene relativamente pochi mitocondri, ma sono questi mitocondri che sopravvivono e si dividono per popolare le cellule dell'organismo adulto. I mitocondri sono quindi, nella maggior parte dei casi, ereditati lungo la linea femminile, nota come eredità materna. Questa modalità è vera per tutti gli animali e la maggior parte degli altri organismi. Tuttavia, i mitocondri sono ereditati paternamente in alcune conifere, anche se non nei pini o nei tassi.
Un singolo mitocondrio può contenere 2-10 copie del suo DNA. Per questo motivo, si pensa che il DNA mitocondriale si riproduca per fissione binaria, producendo così copie esatte. Tuttavia, ci sono alcune prove che i mitocondri animali possono subire una ricombinazione. Se la ricombinazione non avviene, l'intera sequenza di DNA mitocondriale rappresenta un unico genoma aploide, il che lo rende utile per studiare la storia evolutiva delle popolazioni.
Studi genetici di popolazione
La quasi assenza di ricombinazione nel DNA mitocondriale lo rende utile per la genetica delle popolazioni e la biologia evolutiva. Se tutto il DNA mitocondriale è ereditato come una singola unità aploide, le relazioni tra il DNA mitocondriale di diversi individui possono essere viste come un albero genetico. I modelli in questi alberi genici possono essere usati per dedurre la storia evolutiva delle popolazioni. Il classico esempio di questo è quando l'orologio molecolare può essere usato per dare una data per la cosiddetta Evamitocondriale. Questo è spesso interpretato come un forte sostegno alla diffusione dell'uomo moderno fuori dall'Africa. Un altro esempio umano è il sequenziamento del DNA mitocondriale dalle ossa di Neanderthal. La distanza evolutiva relativamente grande tra le sequenze di DNA mitocondriale dei Neanderthal e degli esseri umani viventi è la prova di una generale mancanza di incroci tra i Neanderthal e gli esseri umani anatomicamente moderni.
Tuttavia, il DNA mitocondriale riflette solo la storia delle femmine in una popolazione. Potrebbe non rappresentare la storia della popolazione nel suo complesso. In una certa misura, le sequenze genetiche paterne del cromosoma Y possono essere utilizzate. In un senso più ampio, solo gli studi che includono anche il DNA nucleare possono fornire una storia evolutiva completa di una popolazione.
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Domande e risposte
D: Cosa sono i mitocondri?
R: I mitocondri sono organelli o parti di una cellula eucariota situati nel citoplasma, non nel nucleo.
D: Qual è la funzione principale dei mitocondri?
R: La funzione principale dei mitocondri è quella di convertire l'energia. Ossidano il glucosio per fornire energia alla cellula e producono la maggior parte delle scorte di adenosina trifosfato (ATP) che le cellule utilizzano come fonte di energia.
D: Perché i mitocondri sono conosciuti come "la centrale elettrica della cellula"?
R: I mitocondri sono conosciuti come la "centrale elettrica della cellula", perché producono la maggior parte delle scorte di ATP, una molecola che le cellule utilizzano come fonte di energia.
D: In quali altri processi sono coinvolti i mitocondri?
R: Oltre a produrre energia cellulare, i mitocondri sono coinvolti in una serie di altri processi, come la segnalazione, la differenziazione cellulare, la morte cellulare, nonché il controllo del ciclo di divisione cellulare e la crescita cellulare.
D: I mitocondri si trovano nel nucleo?
R: No, i mitocondri si trovano nel citoplasma, non nel nucleo.
D: Per quale molecola sta l'ATP?
R: ATP significa adenosina trifosfato.
D: Quale processo utilizzano i mitocondri per fornire energia alla cellula?
R: I mitocondri ossidano il glucosio per fornire energia alla cellula, in un processo chiamato respirazione cellulare che produce ATP.
