I mitocondri e la respirazione cellulare
Il mitocondrio
Questi organelli si ritrovano molto numerosi soprattutto nelle cellule in attività potendo arrivare fino a 1000 x cellula. Sono globulari ed hanno un diametro di poco più di 1 micrometro, occupano un'area molto grande del citoplasma che può arrivare anche al 20%! Le loro membrane interna ed esterna differiscono per composizione in lipidi e per attività enzimatica: la membrana esterna è più simile alla membrana plasmatica della cellula eucariote, mentre quella interna assomiglia alla membrana plasmatica di un procariote.
La matrice mitocondriale, è ricca di enzimi, ribosomi propri del mitocondrio simili a quelli delle cellule procariote) e possiede una propria zona nucleare (con un cromosoma circolare).
funzione
I mitocondri sono le centrali elettriche della cellula, in cui i carboidrati (parte dei lipidi e parte dei protidi) sono ossidati a CO2 e H2O dall'ossigeno molecolare, e l'energia liberata è convertita in ATP. Gli enzimi del trasporto degli elettroni e della conversione dell'energia sono localizzati sulla membrana interna.
respirazione cellulare
Per respirazione cellulare intendiamo il processo di degradazione (catabolismo ossidativo) di sostanze organiche complesse (per esempio una molecola di monosaccaride) in sostanze semplici che vengono espulse dalla cellula.
Nel caso delle cellule animali l'ossigeno è un elemento fondamentale della respirazione, senza il quale la cellula muore.
In termini chimici possiamo scrivere la seguente reazione chimica esotermica:
C6H12O6 + 6 O2 = 6 CO2 + 6 H2O
Il processo si svolge a due riprese:
una prima fase nel citoplasma della cellula con divisione della molecola organica del monosaccaride in due parti e produzione di una piccola quantità di energia (4 molecole di ATP);
una seconda fase nel mitocondrio dove una molecola con tre atomi di carbonio viene ossidata completamente fino a CO2 con produzione di ben 15 molecole di ATP!
In totale abbiamo quindi da una molecola di monosaccaride la produzione di 36 molecole di ATP ed un efficienza teorica del recupero di energia (contenuta nella molecola con sei atomi di carbonio) del 38%.

Il processo di ossidazione degli atomi di carbonio è accoppiato nel mitocondrio all'espulsione di protoni o ioni H+ nello spazio tra le due membrane del mitocondrio, questo corrisponde ad un eccesso di acidità (gradiente o potenziale di energia) che viene utilizzato per la sintesi di ATP accoppiandolo alla riduzione di molecole di ossigeno. In questo processo di ossidazione intervengono i citocromi, molecole organiche complesse che possiedono legate un atomo di rame o di ferro.
Il cianuro, forte veleno per ogni essere aerobio, si lega (o "avvelena") il ferro ed il rame presente nei citocromi disattivandoli. In tale situazione la respirazione nel mitocondrio si blocca portando spesso alla morte della cellula per mancanza di energia.

Bibliografia
Albert H. Lehninger "Biochimica" II ed. Zanichelli