1. Energieproduktion (ATP -Synthese): Mitochondrien produzieren ATP durch zelluläre Atmung, bei dem es sich um eine Reihe von Stoffwechselreaktionen handelt, die Glukose und andere organische Moleküle in Gegenwart von Sauerstoff abbauen. Die Glukose wird durch die Glykolyse und den Zitronensäurezyklus (Krebszyklus) abgebaut, um energiereiche Elektronen zu erzeugen. Diese Elektronen werden entlang der Elektronentransportkette in der inneren mitochondrialen Membran übergeben, was zum Pumpen von Wasserstoffionen über die Membran führt. Der resultierende Protonengradient treibt die Synthese von ATP durch einen Prozess an, der als oxidative Phosphorylierung bezeichnet wird.
2. Elektronentransportkette und oxidative Phosphorylierung: Die Elektronentransportkette ist eine Reihe von Proteinkomplexen, die in die innere mitochondriale Membran eingebettet sind. Es fungiert als Elektronentransferweg und übergeht Elektronen von hochenergetischen Spendermolekülen (wie NADH und FADH2) bis zu energiearmen Akzeptormolekülen (wie Sauerstoff). Wenn die Elektronen durch die Kette fließen, wird ihre Energie verwendet, um Wasserstoffionen über die Membran zu pumpen und einen Protonengradienten zu erzeugen. Der Protonenfluss zurück in die Matrix durch ATP -Synthase treibt die Synthese von ATP von ADP an.
3. Zitronensäurezyklus: Der Zitronensäurezyklus, auch als Krebszyklus bekannt, ist eine Reihe von chemischen Reaktionen, die in der mitochondrialen Matrix auftreten. Es spielt eine zentrale Rolle bei der Zellatmung, indem es den Abbau von Glukose und anderen organischen Molekülen abschließt, um Kohlendioxid, NADH und FADH2 zu erzeugen. Diese energiereichen Elektronen werden dann in der Elektronentransportkette zur Herstellung von ATP verwendet.
4. Calciumhomöostase: Mitochondrien spielen eine Rolle bei der Regulierung der Calciumspiegel innerhalb der Zelle. Sie können Kalzium aus dem Cytosol aufnehmen und lagern, um die ordnungsgemäßen Kalziumkonzentrationen aufrechtzuerhalten, die für verschiedene zelluläre Prozesse erforderlich sind, einschließlich Muskelkontraktion, Nervenübertragung und Enzymregulation.
5. Apoptose (programmierter Zelltod): Mitochondrien sind an der Initiierung und Ausführung von Apoptose, einer Form des programmierten Zelltods, beteiligt. Als Reaktion auf bestimmte Signale füllen Mitochondrien Proteine in das Cytosol wie Cytochrom c. Cytochrom C löst die Aktivierung von Caspasen aus, einer Familie von Enzymen, die zur Kaskade von Ereignissen führen, die letztendlich den Zelltod verursachen.
6. Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) Produktion: Mitochondrien sind eine Hauptquelle für reaktive Sauerstoffspezies (ROS) als Nebenprodukt der oxidativen Phosphorylierung. Während ROS für die zelluläre Signalübertragung und -regulation wesentlich sind, kann eine übermäßige Produktion oxidativer Stress verursachen und zu Alterung, Gewebeschäden und verschiedenen Krankheiten beitragen.
7. Wärmeerzeugung (Thermogenese): In bestimmten Geweben wie braunem Fettgewebe spielen Mitochondrien eine Rolle bei der Thermogenese, dem Erzeugungsprozess der Erzeugung von Wärme. Dies wird erreicht, indem die Elektronentransportkette aus der ATP -Synthese entkoppelt wird, was zur Freisetzung von Energie als Wärme anstelle von ATP führt.
Zusätzlich sind Mitochondrien an mehreren anderen zellulären Funktionen beteiligt, einschließlich der Synthese bestimmter Lipide, Aminosäuren und Häm (eine Komponente von Hämoglobin). Sie nehmen auch an Zellsignalwegen, Zellwachstum und der Regulation des zellulären Metabolismus teil. Insgesamt sind Mitochondrien unverzichtbare Organellen, die verschiedene wichtige Funktionen orchestrieren, um die zelluläre Homöostase und die Energieerzeugung aufrechtzuerhalten.