Mitokondrier är eukaryota cellers cellkraftverk. Huvudfunktionen hos mitokondrier är produktionen av adenosintrifosfat (ATP) via en process som kallas oxidativ fosforylering. ATP är en nukleotid som lagrar energi i form av kemiska bindningar. Energi härrör från cellnäringsämnen, mestadels från glukos och fettsyror, och frigörs närhelst den behövs av cellernas energikrävande funktioner. Dessa energikrävande cellulära funktioner är membrantransport, syntes av föreningar för att driva metaboliska reaktioner och mekaniskt arbete.
Dessa strukturer är dubbelmembranbundna cytoplasmatiska organeller som finns i de flesta eukaryota celler. De är flexibla och stavformade, och deras diameter sträcker sig från 0.5 till 1.0 mikrometer. Membransystemet i en mitokondrie består av ett slätt yttre mitokondriemembran och ett veckat inre mitokondriemembran, åtskilda av ett smalt utrymme som kallas intermembranutrymmet. Matrisutrymme, eller interkristalt utrymme, är det stora utrymmet som omges av det inre membranet. Var och en av dessa komponenter spelar betydande roller i cellulär funktion och bidrar till mitokondriernas huvudfunktion.
Det yttre mitokondriella membranet har ett stort antal poriner, som är transmembranproteinkanaler som tillåter fri diffusion av stora och små molekyler. Det kan tillåta molekyler som är så stora som 10 kilodalton och så små som 6,000 XNUMX dalton. Detta membran är relativt permeabelt för joner och små molekyler, så innehållet i intermembranutrymmet liknar cytosolen.
Ändå finns mitokondriernas huvudfunktion i det inre mitokondriella membranet och matrisutrymmet. Det inre mitokondriella membranet viks till cristae, som ger en större yta för syntes av ATP. Detta membran har ett stort antal kardiolipiner, som är fosfolipider som gör de senare nästan ogenomträngliga för protoner, elektroner och joner. ATP-syntas och andningskedjor, båda proteinkomplex, finns också i detta membran. ATP-syntasen är ansvarig för ATP-genereringen, medan andningskedjorna upprätthåller protongradienten som ger energi för oxidativ fosforylering.
Matrisutrymmet är fyllt med en tät vätska som mestadels består av enzymer som ansvarar för nedbrytningen av fettsyror och pyruvat till den metaboliska intermediären acetylkoenzym A, och efterföljande oxidation av denna intermediär i Krebs- eller trikarboxylsyracykeln. Pyruvat är en initial produkt av glukosmetabolism som sker i cytosolen, som sedan transporteras in i mitokondrierna. Matrisutrymmet innehåller också det mitokondriella genetiska systemet, den dubbelsträngade mitokondriella cirkulära deoxiribonukleinsyran (cDNA) och de enzymer som är nödvändiga för uttryck av mitokondriella genom. Även om det har sitt eget genetiska system, finns de nödvändiga genkodade proteinerna som behövs för att bildandet och funktionen av mitokondrier ska vara normala i genomet av cellens kärna.