I mitocondri nei diversi tipi cellulari

I mitocondri sono organelli allungati di forma simile a quella di un fagiolo e vengono considerati la centrale energetica della cellula per via della loro capacità di produrre grandi quantità di ATP.

Al loro interno avvengono una grande varietà di processi metabolici, tra cui:

  • Ciclo di Krebs.
  • Beta-ossidazione degli acidi grassi.
  • Fosforilazione ossidativa.

Tutte le cellule eucariotiche possiedono mitocondri, ma il loro numero è diverso tra i diversi tipi cellulari. Questo dipende da quelle che sono le necessità energetiche della cellula: una cellula del tessuto adiposo avrà un diverso fabbisogno energetico rispetto ad una cellula dell’epitelio intestinale. Inoltre, i mitocondri non si trovano disposti in maniera uniforme all’interno della cellula.

Mitocondri dove e quanti

Le cellule hanno un numero molto variabile di mitocondri e questo dipende dalle necessità metaboliche e
dai livelli di ossigeno. La maggior parte dei mitocondri sono situati in punti della cellula dove è necessaria più energia. Spesso i mitocondri si trovano vicini alla membrana plasmatica, nei punti in cui sono presenti trasporti attivi che necessitano ATP.

Più mitocondri si trovano in cellule che necessitano più energia:

  • Cellule con motilità (spermatozoi).
  • Cellule che si contraggono (muscolo).
  • Cellule con intenso lavoro metabolico (fegato, rene).

Pochi mitocondri si trovano nelle cellule che non necessitano di tanta energia:

  • Cellule del tratto discendente dell’ansa di Henle, in cui non sono presenti trasporti attivi.
  • Cellule del tessuto adiposo bianco, deputate all’accumulo di energia sotto forma di lipidi.
  • Cellule epiteliali della pelle.

Cellule con tanti mitocondri

Negli epatociti ci sono fino a 1000 mitocondri per cellula, perché qui avvengono una grandissima quantità di processi metabolici che necessitano di energia.

Nelle cellule del muscolo scheletrico, soprattutto quelle delle fibre rosse, ci sono grandi quantità di mitocondri. Qui l’ATP serve per garantire lo scivolamento dei filamenti sottili sui filamenti spesso (e quindi la contrazione muscolare).

Gli spermatozoi necessitano di ATP per potersi muovere utilizzando il flagello.

I mitocondri sono presenti in grande quantità anche nelle cellule che presentano ciglia (mucosa respiratoria, mucosa intestinale ecc). L’ATP è necessario per il movimento delle ciglia, che aiutano il movimento del muco nella trachea o dell’oocita nella tuba uterina.

Cellule con pochi mitocondri

Oltre alle cellule metabolicamente poco attive, anche cellule che lavorano in condizione anaerobica contengono pochi mitocondri.

Nelle fibre muscolari scheletriche bianche le cellule presentano pochi mitocondri, perché qui prevale un metabolismo anaerobico che porta alla produzione di acido lattico.

Anche i neutrofili sono cellule che svolgono un lavoro anaerobiotico. Questi possono uccidere patogeni in zone poco ossigenate come tessuti infiammati o necrotici.

Tessuto adiposo bruno e termogenina

Molto interessanti sono le cellule adipose brune, che possiedono grandi quantità di mitocondri ma producono basse quantità di energia. A livello della membrana mitocondriale interna non è presente solo l’ATP sintasi, ma troviamo anche una proteina molto particolare che è la termogenina.
I protoni possono rientrare nella matrice mitocondriale sia grazie all’ATP sintasi sia grazie alla termogenina.

  • Quando passano tramite ATP sintasi si produce ATP.
  • Quando passano tramite la termogenina si rilascia calore. Per questo motivo la termogenina è detta anche proteina disaccoppiante (UCP), perché disaccoppia il rientro dei protoni dalla sintesi di ATP.

Il calore prodotto viene trasmesso ai capillari sanguigni circostanti. Il tessuto adiposo bruno è presente soprattutto nei bambini e non è coinvolto nell’immagazzinamento di lipidi ma nella termoregolazione. Qui gli acidi grassi vanno incontro al processo di beta ossidazione con l’obiettivo di produrre calore.

Le creste nei mitocondri

La membrana interna si invagina formando creste

Le creste si formano mediante invaginazioni della membrana mitocondriale interna nella matrice. Queste differiscono per lunghezza, forma e numero a seconda delle esigenze energetiche della cellula. In definitiva il metabolismo cellulare determina:

  • Il numero di mitocondri.
  • La localizzazione dei mitocondri all’interno della cellula.
  • La morfologia delle creste mitocondriali.

Nella maggioranza delle cellule le creste attraversano metà del mitocondrio. Creste corte si trovano in cellule che hanno bassa richiesta di energia, mentre nelle cellule muscolari le creste attraversano tutto il mitocondrio. Più creste ci sono più energia è richiesta dalla cellula.

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