CITOLOGIA

Mitocondri

I mitocondri, presenti in maniera cospicua sia nelle cellule  animali sia in quelle vegetali, sono gli organuli citoplasmatici al cui interno avvengono i processi di respirazione cellulare. Sono considerati la centrale energetica della cellula, in quanto ricavano energia dalle sostanze di nutrimento, attraverso il processo denominato respirazione cellulare. Essi hanno una struttura particolare, osservabile al microscopio elettronico: ciascun mitocondrio si presenta come un corpuscolo dalla caratteristica forma a fagiolo, lungo non più di 7 micrometri, delimitato da due membrane concentriche: una esterna, liscia, e una interna, ripiegata a formare numerose pieghe che prendono il nome di creste. All'interno di questa membrana è contenuto un liquido denso (matrice) in cui sono immerse proteine di vario tipo tra cui almeno quaranta diversi enzimi  attivi che servono a rendere più veloci, cioè a catalizzare, le diverse reazioni.

I mitocondri sono presenti a centinaia sia nelle cellule,  animali sia in quelle vegetali. Questo organulo può essere considerato come la centrale energetica della cellula: infatti esso ricava energia, dalle sostanze di nutrimento attraverso il processo denominato respirazione cellulare. Le reazioni, chimiche di trasformazione, delle sostanze nutritive in energia sono molto complesse. L'energia ricavata viene accumulata dentro a molecole, di rifornimento che costituiscono la valuta energetica" della cellula.

Una volta ottenuto l'Atp, che è come una cassaforte piena di energia, per aprirla, è necessario l'intervento di un particolare enzima, detto Atpasi. Questo favorisce la rottura di legami chimici all'interno della molecola, liberando così l'energia che serve alla cellula per svolgere numerose funzioni vitali. Ogni molecola di Atp fornisce ben 7,5 chilocalorie.

I mitocondri hanno anche il privilegio (che condividono con i cloroplasti, presenti solo nelle cellule vegetali) di possedere una molecola di Dna autonoma da quella principale della cellula, presente nel nucleo. Inoltre, questo Dna mitocondriale ha forma circolare, come avviene solo nei batteri. " Ciò ha fatto pensare che i mitocondri derivino da un organismo autonomo, simile a una attuale cellula batterica, inglobato miliardi di anni fa da una primitiva cellula eucariote con la quale ha stabilito un rapporto di reciproco aiuto. La cellula infatti ottiene dai mitocondri l'energia per svolgere le sue funzioni, e nello stesso tempo gli fornisce i nutrienti necessari. Il Dna mitocondriale ha anche un'altra particolarità: si trasmette solo per via materna e per questo subisce un numero di mutazioni minori rispetto a quelle subite dal Dna principale.

Le reazioni chimiche di trasformazione delle sostanze nutritive in energia sono molto complesse. L'energia ricavata viene accumulata dentro a molecole, di rifornimento che costituiscono la valuta energetica" della cellula.

(Lo studio, condotto da Rosario Rizzuto insieme a Paolo Pinton e Tullio Pozzan, in collaborazione con ricercatori americani dell’Università del Massachussetts, utilizzando un approccio tecnologico innovativo (ossia un microscopio a fluorescenza ultrarapido che permette di acquisire 30 immagini in meno di un secondo), ha ottenuto per la prima volta un’immagine tridimensionale di questi organelli in cellule viventi. I risultati di questo lavoro cambiano una nozione ormai consolidata in biologia: i mitocondri non sono infatti piccoli organelli “a forma di sigaro” distinti e indipendenti, come si era creduto finora, ma un intricato reticolo interconnesso, in rapido e continuo movimento all’interno della cellula. Questo nuovo concetto può servire a comprendere non solo processi importanti nella vita di questi organelli, ma anche come si sviluppano le malattie dovute a mutazioni del DNA mitocondriale. Inoltre è stato possibile dimostrare che i mitocondri sono a strettissimo contatto con un’altra struttura della cellula, il reticolo endoplasmatico, e grazie a questa vicinanza ricevono, al momento opportuno, il segnale di attivazione. Quando una cellula viene stimolata, infatti, il reticolo endoplasmatico rilascia ioni calcio nelle immediate vicinanze dei mitocondri, che li captano prontamente e vengono così attivati. Questo raffinato meccanismo di segnalazione e il ruolo fondamentale degli ioni calcio nel controllo della funzione mitocondriale aprono l’affascinante prospettiva di poterne “modulare” l’attività grazie allo sviluppo di nuovi farmaci che agiscano sul trasporto del calcio.)

I mitocondri sono gli organuli responsabili della produzione di energia necessaria alla cellula per crescere e riprodursi; l'energia proviene dagli ultimi passaggi delle vie metaboliche che portano alla completa demolizione degli alimenti. Queste reazioni, che nel loro insieme costituiscono il processo di "respirazione cellulare", comportano il consumo di ossigeno e la produzione di anidride carbonica. In assenza di mitocondri molti organismi eucarioti non sarebbero in grado di utilizzare l'ossigeno per ricavare dagli alimenti tutta l'energia necessaria alle loro funzioni vitali. Diversamente dagli organismi aerobi, che non possono vivere in assenza di ossigeno, gli organismi anaerobi prosperano anche, o solo, in assenza di questo gas e le loro cellule sono prive di mitocondri.