1. energiproduksjon (ATP -syntese): Mitokondrier produserer ATP gjennom cellulær respirasjon, som er et sett med metabolske reaksjoner som bryter ned glukose og andre organiske molekyler i nærvær av oksygen. Glukose brytes ned gjennom glykolyse og sitronsyresyklusen (Krebs Cycle) for å generere høyenergielektroner. Disse elektronene føres langs elektrontransportkjeden i den indre mitokondrielle membranen, noe som fører til pumping av hydrogenioner over membranen. Den resulterende protongradienten driver syntesen av ATP gjennom en prosess som kalles oksidativ fosforylering.
2. elektrontransportkjede og oksidativ fosforylering: Elektrontransportkjeden er en serie proteinkomplekser innebygd i den indre mitokondrielle membranen. Den fungerer som en elektronoverføringsvei, og passerer elektroner fra donormolekyler med høy energi (for eksempel NADH og FADH2) til lavenergi-akseptormolekyler (for eksempel oksygen). Når elektronene strømmer gjennom kjeden, brukes energien deres til å pumpe hydrogenioner over membranen, og skaper en protongradient. Strømmen av protoner tilbake i matrisen gjennom ATP -syntase driver syntesen av ATP fra ADP.
3. sitronsyresyklus: Sitronsyresyklusen, også kjent som Krebs -syklusen, er en serie kjemiske reaksjoner som oppstår i mitokondriell matrise. Det spiller en sentral rolle i cellulær respirasjon ved å fullføre nedbrytningen av glukose og andre organiske molekyler for å generere karbondioksid, NADH og FADH2. Disse elektronene med høy energi blir deretter brukt i elektrontransportkjeden for å produsere ATP.
4. Kalsiumhomeostase: Mitokondrier spiller en rolle i å regulere kalsiumnivåer i cellen. De kan ta opp og lagre kalsium fra cytosol, og bidra til å opprettholde riktige kalsiumkonsentrasjoner som er nødvendige for forskjellige cellulære prosesser, inkludert muskelsammentrekning, nerveoverføring og enzymregulering.
5. apoptose (programmert celledød): Mitokondrier er involvert i initiering og utførelse av apoptose, en form for programmert celledød. Som svar på visse signaler frigjør mitokondrier proteiner i cytosol, for eksempel cytokrom c. Cytokrom C utløser aktivering av caspaser, en familie av enzymer som fører til kaskade av hendelser som til slutt forårsaker celledød.
6. reaktive oksygenarter (ROS) produksjon: Mitokondrier er en viktig kilde til reaktive oksygenarter (ROS) som et biprodukt av oksidativ fosforylering. Mens ROS er essensielle for cellulær signalering og regulering, kan overdreven produksjon forårsake oksidativt stress og bidra til aldring, vevsskader og forskjellige sykdommer.
7. varmeproduksjon (termogenese): I visse vev, for eksempel brunt fettvev, spiller mitokondrier en rolle i termogenese, prosessen med å generere varme. Dette oppnås ved å koble fra elektrontransportkjeden fra ATP -syntese, noe som fører til frigjøring av energi som varme i stedet for ATP.
I tillegg er mitokondrier involvert i flere andre cellulære funksjoner, inkludert syntese av visse lipider, aminosyrer og heme (en komponent i hemoglobin). De deltar også i cellesignaliseringsveier, cellevekst og regulering av cellulær metabolisme. Totalt sett er mitokondrier uunnværlige organeller som orkestrerer forskjellige viktige funksjoner for å opprettholde cellulær homeostase og energiproduksjon.