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Le 10 funzioni del mitocondrio: le conosci tutte?

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Approfondiamo insieme un argomento fondamentale nel programma del test di ammissione a Medicina. Scopri tutte le funzionidi un prezioso organulo cellulare: il mitocondrio.

Ti carica di 120 kg di energia al giorno

Non c’è cosa più bella di svegliarsi presto, correre nel verde della propria città e, dopo una o due docce, iniziare una giornata intensa.
Sul fatto che il jogging sia o meno tra le attività preferite tra le gente, esistono diverse correnti di pensiero, ma una cosa è certa: senza mitocondri questo non sarebbe più un problema. Nel senso che non potremmo correre. No, dico davvero, non si può.

Il muscolo, è chiaro, ha bisogno di energia per contrarsi ed il principale rifornitore di questa è proprio il mitocondrio. È capace di regalare alla cellula muscolare ben 32 molecole di ATP: energia, movimento, felicità per la cellula, come per noi un bacetto dalla ragazza che ci piace.
Il mitocondrio, che sia un organulo cellulare rivestito da una doppia membrana fosfolipidica, di cui quella interna impegnata nella formazione di numerose invaginazioni nella matrice mitocondriale, lo sai già. Vero? E sai anche che sulla sua membrana interna si vanno a collocare diversi complessi proteici, tra cui uno straordinario: si chiama “complesso quinto”, per gli amici “ATP Sintasi”.

Se ancora non conosci come funziona, beh, ti invidio, perché sarai un po’ più stupito e felice di me quando te lo dirò.
Per farla breve: hai presente quando, dopo il ciclo di Krebs, abbiamo ottenuto un bel numero di NADH e FADH2? Questi sono coenzimi in forma ridotta (cioè hanno un protone e due elettroni in più rispetto alla forma ossidata) che, quando vengono ossidati sulla membrana interna del mitocondrio, rilasciano gli elettroni e i protoni, che poi vengono separati tra di loro.
I protoni (H+ per intenderci), in particolare, vengono spostati nello spazio tra le due membrane del mitocondrio, dove si accumulano. Capirai che presto cominceranno a starci stretti! Un po’ perché sono in troppi, un po’ perché si respingono a causa della loro carica positiva e può capitare, nel peggiore dei casi, che qualcuno abbia mangiato fagioli a pranzo.

Immagina la situazione, sorridi e continua a leggere. Fatto? Bene.

Quale via di fuga possono trovare questi protoni, visto che la membrana interna del mitocondrio è impermeabile ad essi e che le pompe che ce li hanno portati non funzionano al contrario?
Caos, disperazione, protoni che bussano sui fosfolipidi… fino a che uno di loro, in lontananza, nota qualcosa: il complesso V.
Questo è un complesso proteico di almeno 16 subunità che funziona come una girandola. I protoni entrano e tornano, secondo gradiente, nella matrice mitocondriale e il movimento della girandola permette l’assemblaggio di ATP a partire da ADP e Pi.
Esatto, li attacca, proprio come noi facciamo con due mattoncini Lego, ma lui, al contrario, assembla una delle molecole più importanti per la vita.
ATP = Adenosina trifosfato: una base azotata (l’adenina), uno zucchero (il ribosio) e tre fosfati uniti tra loro.
Ogni giorno, nel nostro corpo, ne vengono consumate per un totale di 120 Kg.
Non sto scherzando, 120 Kg.

respirazione cellulare mitocondrio

Non solo ATP; tanto altro ancora!

Abbiamo già individuato due funzioni fondamentali dei Mitocondri e sono quelle che, più comunemente, vengono conosciute nel contesto del liceo.

  1. Ciclo di Krebs (o dell’acido Citirco);
  2. Fosforilazione ossidativa (assemblaggio di ATP sfruttando il gradiente protonico transmembrana);
  3. Ma, effettivamente, fa solo questo? Certo che no. Partecipa alla sintesi del gruppo EME; ebbene si, il mitocondrio, sfruttando intermedi del ciclo di Krebs è capace di sintetizzare questo componente. L’EME, come già forse saprai, è un costituente dell’emoglobina. È proprio a questo livello (cioè sul “ferro” del gruppo EME) che si lega l’ossigeno permettendone il trasporto nei globuli rossi.
  4. Partecipa alla Gluconeogenesi; questa è una via che porta alla produzione di glucosio a partire da alcuni precursori come il piruvato, il lattato, il glicerolo. È quello che avviene dopo uno sforzo intenso in palestra, ad esempio: si accumula acido lattico e, dopo un po’ di dolore fisico, i mitocondri del fegato lo trasformano il glucosio.
  5. Partecipa alla sintesi degli ormoni steroidei; il mitocondrio, non dimentichiamolo, assolve anche a questa funzione importantissima. Assieme al Reticolo Endoplasmatico Liscio assembla ormoni da Oscar come il Testosterone, gli Estrogeni o il Progesterone. Il mitocondrio, però, non fa discriminazioni. Produce un precursore comune a tutti, il Pregnenolone, e invia questa brutta parola al Reticolo Endoplasmatico. Ci penserà il REL, poi, a “decidere” quale preciso ormone ottenere.
  6. Smista gli stimoli apoptotici; al mitocondrio arrivano le informazioni molecolari che inducono l’apoptosi, la morte cellulare programmata. Esso è capace di recepire l’informazione ed esplodere, inviando al nucleo la triste notizia attraverso dei messaggeri molecolari.
  7. Deposito di cationi Ca2+ e Mg2+; attraverso il deposito ed il rilascio controllato di questi cationi, il mitocondrio assolve a funzioni interessanti. Ad esempio esso mantiene costante la concentrazione citosolica del Magnesio ( circa 1mM) che ha come fine il corretto appaiamento delle due subunità del ribosoma. Lo sapevi?

mitocondrio

Se al test avrai caldo, la colpa potrebbe essere sua

Di sicuro è importante svolgere la prova di ammissione in un luogo consono alla concentrazione.
Quando ero seduto davanti al banchetto stracolmo di fogli, il giorno del test, un altro problema mi infastidiva da morire. Un solaio proprio sopra di me mi irraggiava nemmeno dovessi fare la fotosintesi.
Dunque al test potresti avere caldo per questo motivo oppure per colpa del mitocondrio e di una sua ulteriore funzione:
8. Produzione di calore; ebbene si, esso sfrutta una proteina con una struttura simile a quella del Complesso V, la Termogenina, che non sintetizza ATP muovendosi ma, semplicemente, aumenta la temperatura corporea. Sai dove avviene, ad esempio? Nel tessuto adiposo bruno degli animali che vivono ai poli. Effettivamente ha senso.

Oltre ad essere un organulo con una certa coscienza civile ed essere socialmente impegnato, il mitocondrio non può dimenticarsi di sbrigare le faccende di casa, infatti esso:

9. Duplica il suo patrimonio genetico; il mitocondrio infatti possiede un proprio DNA, il DNA mitocondriale (mDNA), che ha una particolarità: deriva interamente dalla madre, a differenza del patrimonio genetico della cellula, che è deriva da entrambi i genitori.

10. Sintetizza autonomamente la maggior parte delle proprie proteine; grazie all’mDNA il mitocondrio sintetizza la maggior parte delle proteine deputate alla produzione di energia.

 

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