I mitocondri sono spesso chiamati "centrali elettriche della cellula" perché sono responsabili di generare la maggior parte dell'energia della cellula sotto forma di ATP (adenosina trifosfato) . Questo processo è chiamato respirazione cellulare e coinvolge una serie di reazioni complesse che possono essere suddivise in quattro fasi principali:
1. Glicolisi:
- si verifica nel citoplasma, al di fuori dei mitocondri.
- Abbatti il glucosio (uno zucchero) in piruvato, una molecola più piccola.
- Produce una piccola quantità di ATP e NADH (un vettore di elettroni).
2. Ossidazione del piruvato:
- si verifica nella matrice mitocondriale.
- Converte il piruvato in acetil-CoA, un'altra molecola che entra nel ciclo dell'acido citrico.
- Produce NADH e anidride carbonica (CO2).
3. Ciclo di acido citrico (ciclo di Krebs):
- si verifica nella matrice mitocondriale.
- Una serie di reazioni che ossidano l'acetil-CoA, producendo ATP, NADH, FADH2 (un altro portatore di elettroni) e CO2.
- Questo ciclo è cruciale per generare i portatori di elettroni necessari per la fase successiva.
4. Catena di trasporto di elettroni (ecc.):
- si verifica nella membrana mitocondriale interna.
- NADH e FADH2 donano i loro elettroni a una catena di complessi proteici incorporati nella membrana.
- Mentre gli elettroni si muovono lungo la catena, l'energia viene rilasciata, utilizzata per pompare i protoni (H+) attraverso la membrana, creando un gradiente di protoni.
- Questo gradiente fornisce l'energia potenziale per ATP sintasi, un complesso proteico che utilizza il flusso di protoni per produrre ATP da ADP e fosfato inorganico.
Ecco un'analogia semplificata per capire il processo:
Immagina una ruota d'acqua. L'acqua che scorre da un serbatoio alto a uno inferiore gira la ruota, generando energia. Allo stesso modo, nei mitocondri, gli elettroni fluiscono da alti livelli di energia in NADH e FADH2 in fondo all'ETC, rilasciando energia utilizzata per "pompare" protoni attraverso la membrana. Questo crea un "serbatoio" di protoni, che poi tornano indietro attraverso ATP sintasi, trasformandolo come una ruota e generando ATP.
In sintesi, il raccolto di energia mitocondriale è un processo complesso ma efficiente che:
- Abbatti le molecole di carburante (come il glucosio) in unità più piccole.
- Utilizza i portatori di elettroni (NADH e FADH2) per trasferire l'energia.
- Utilizza un gradiente protonico per guidare la produzione di ATP tramite ATP Syntase.
Questo processo è essenziale per la vita, fornendo l'energia necessaria per tutte le attività cellulari, tra cui la contrazione muscolare, la trasmissione dell'impulso nervoso e la sintesi proteica.
