Il processo di generazione di ATP nei mitocondri è chiamato respirazione cellulare, che comporta la scomposizione del glucosio, degli acidi grassi e di altre molecole organiche in presenza di ossigeno. Ecco una panoramica delle principali fasi della respirazione cellulare che si verificano all'interno dei mitocondri:
1. Glicolisi: Questo processo avviene nel citoplasma al di fuori dei mitocondri. Il glucosio, uno zucchero a sei atomi di carbonio, viene scomposto in due molecole di piruvato, una molecola a tre atomi di carbonio. Questo passaggio genera una piccola quantità di ATP e NADH, una molecola trasportatrice di elettroni.
2. Decarbossilazione del piruvato: Le molecole di piruvato provenienti dalla glicolisi entrano nei mitocondri. Vengono convertiti in acetil coenzima A (acetil-CoA), che entra nel ciclo dell'acido citrico.
3. Ciclo dell'acido citrico (ciclo di Krebs): Questa serie di reazioni chimiche avviene nella matrice mitocondriale. L'acetil-CoA si combina con l'ossalacetato per formare citrato, che subisce una serie di reazioni enzimatiche per rilasciare anidride carbonica e generare più NADH e FADH2, molecole trasportatrici di elettroni.
4. Catena di trasporto degli elettroni: Le molecole NADH e FADH2 prodotte nella glicolisi e nel ciclo dell'acido citrico donano i loro elettroni ad alta energia alla catena di trasporto degli elettroni. Questa catena si trova nella membrana mitocondriale interna ed è costituita da una serie di complessi proteici.
Mentre gli elettroni si muovono lungo la catena, la loro energia viene utilizzata per pompare gli ioni idrogeno (H+) dalla matrice mitocondriale allo spazio intermembrana. Questo crea un gradiente elettrochimico attraverso la membrana.
5. Sintesi dell'ATP: Il gradiente elettrochimico generato dalla catena di trasporto degli elettroni guida la fase finale della respirazione cellulare, la sintesi di ATP. Quando gli ioni idrogeno rifluiscono nella matrice mitocondriale attraverso un complesso proteico chiamato ATP sintasi, l'energia rilasciata viene utilizzata per sintetizzare ATP dall'ADP (adenosina difosfato).
Questo processo di chemiosmosi genera una quantità significativa di ATP, che può quindi essere utilizzata dalla cellula per varie attività che richiedono energia come il movimento cellulare, la sintesi di molecole, il trasporto attivo di ioni e molte altre funzioni cellulari.
Nel complesso, i mitocondri svolgono un ruolo cruciale nel metabolismo energetico delle cellule animali convertendo le molecole organiche in ATP attraverso il processo di respirazione cellulare. Senza mitocondri funzionali, le cellule non sarebbero in grado di produrre energia sufficiente per svolgere le loro funzioni essenziali, portando alla morte cellulare e, in definitiva, influenzando la sopravvivenza dell’organismo.
