Le cellule sono i componenti di base degli organismi viventi. I due principali tipi di cellule sono cellule procariotiche ed eucariotiche. Le cellule eucariotiche hanno una membrana legata organelli che svolgono funzioni cellulari essenziali. Mitocondri sono considerati i "motori" delle cellule eucariotiche. Cosa significa dire che i mitocondri sono i produttori di energia della cellula? Questi organelli generano energia convertendo l'energia in forme utilizzabili dal cellula. Situato nel citoplasma, i mitocondri sono i siti di respirazione cellulare. La respirazione cellulare è un processo che alla fine genera carburante per le attività della cellula dagli alimenti che mangiamo. I mitocondri producono l'energia necessaria per eseguire processi come divisione cellulare, crescita e morte cellulare.
I mitocondri hanno una caratteristica forma oblunga o ovale e sono delimitati da una doppia membrana. La membrana interna è piegata creando strutture note come creste. I mitocondri si trovano in entrambi
cellule animali e vegetali. Si trovano in tutto tipi di cellule del corpo, ad eccezione di maturo globuli rossi. Il numero di mitocondri all'interno di una cellula varia a seconda del tipo e della funzione della cellula. Come accennato, i globuli rossi non contengono affatto i mitocondri. L'assenza di mitocondri e altri organelli nei globuli rossi lascia spazio a milioni di molecole di emoglobina necessarie per trasportare ossigeno in tutto il corpo. Le cellule muscolari, d'altra parte, possono contenere migliaia di mitocondri necessari per fornire l'energia necessaria per l'attività muscolare. Anche i mitocondri sono abbondanti cellule adipose e fegato le cellule.I mitocondri hanno il loro DNA, ribosomi e può fare il proprio proteine. DNA mitocondriale (mtDNA) codifica per le proteine coinvolte trasporto di elettroni e fosforilazione ossidativa, che si verificano nella respirazione cellulare. Nella fosforilazione ossidativa, l'energia sotto forma di ATP viene generata all'interno della matrice mitocondriale. Le proteine sintetizzate dal mtDNA codificano anche per la produzione delle molecole di RNA trasferire RNA e RNA ribosomiale.
Il DNA mitocondriale differisce dal DNA presente nella cellula nucleo in quanto non possiede i meccanismi di riparazione del DNA che aiutano a prevenire mutazioni nel DNA nucleare. Di conseguenza, mtDNA ha un tasso di mutazione molto più elevato rispetto al DNA nucleare. Anche l'esposizione all'ossigeno reattivo prodotto durante la fosforilazione ossidativa danneggia il mtDNA.
I mitocondri sono delimitati da una doppia membrana. Ognuna di queste membrane è a fosfolipidi doppio strato con proteine incorporate. Il membrana più esterna è liscio mentre il membrana interna ha molte pieghe. Queste pieghe sono chiamate creste. Le pieghe aumentano la "produttività" della respirazione cellulare aumentando la superficie disponibile. All'interno della membrana mitocondriale interna si trovano una serie di complessi proteici e molecole portatrici di elettroni, che formano il catena di trasporto degli elettroni (ECCETERA). L'ETC rappresenta il terzo stadio della respirazione cellulare aerobica e lo stadio in cui viene generata la stragrande maggioranza delle molecole di ATP. ATP è la principale fonte di energia del corpo e viene utilizzata dalle cellule per svolgere importanti funzioni, come la contrazione muscolare e la divisione cellulare.
Le doppie membrane dividono il mitocondrio in due parti distinte: la spazio intermembrana e il matrice mitocondriale. Lo spazio intermembrana è lo spazio stretto tra la membrana esterna e la membrana interna, mentre la matrice mitocondriale è l'area che è completamente chiusa dalla membrana più interna. Il matrice mitocondriale contiene DNA mitocondriale (mtDNA), ribosomi ed enzimi. Numerosi passaggi della respirazione cellulare, incluso il Ciclo dell'acido citrico e la fosforilazione ossidativa si verifica nella matrice a causa della sua alta concentrazione di enzimi.
I mitocondri sono semi-autonomi in quanto dipendono solo parzialmente dalla cellula per replicarsi e crescere. Hanno il loro DNA, ribosomi, producono le loro proteine e hanno un certo controllo sulla loro riproduzione. Simile ai batteri, i mitocondri hanno DNA circolare e si replicano con un processo riproduttivo chiamato fissione binaria. Prima della replicazione, i mitocondri si fondono insieme in un processo chiamato fusione. La fusione è necessaria per mantenere la stabilità poiché, senza di essa, i mitocondri si ridurranno man mano che si dividono. Questi mitocondri più piccoli non sono in grado di produrre una quantità sufficiente di energia necessaria per il corretto funzionamento delle cellule.