Mitocondri e Plastidi: Struttura, Funzioni e Ruolo Essenziale nella Cellula

Mitocondri: Centrali Energetiche della Cellula

I mitocondri sono organelli essenziali per la vita cellulare, noti come le "centrali energetiche" della cellula. Sono responsabili della produzione di ATP attraverso la respirazione cellulare.

Struttura dei Mitocondri

• Matrice Mitocondriale: Contiene un materiale semi-fluido con la consistenza di gel. Al suo interno si trovano:
  1. Molecole di DNA mitocondriale, che nella maggior parte delle cellule di mammifero è circolare, a doppia elica e presente in diverse copie nucleari.
  2. Molecole di RNA mitocondriale.
  3. Enzimi per la replicazione, la trascrizione e la traduzione del DNA mitocondriale.
  4. Enzimi coinvolti nel ciclo di Krebs e nella β-ossidazione degli acidi grassi.
  5. Ioni di Ca, P e ribonucleoproteine.
• Spazio Intermembrana: Si trova tra la membrana esterna ed interna. Contiene enzimi che utilizzano ATP per fosforilare AMP o altri nucleotidi.
• Membrana Mitocondriale Interna: Presenta numerose pieghe chiamate creste mitocondriali. Questa membrana è ricca di proteine (circa l'80%) e contiene circa il 20% di lipidi.
• Membrana Mitocondriale Esterna: Limita il mitocondrio. La sua struttura a doppio strato lipidico e proteico è associata a porine. Contiene circa il 40% di lipidi (inclusi colesterolo) e il 60% di proteine.
• Particelle Elementari F (F-ATPasi): Si trovano sulla parte esterna delle creste, orientate verso la matrice. Sono costituite da una testa sferica o complesso F1, che è una proteina globulare, un gambo e una base idrofoba.

Funzioni dei Mitocondri

I mitocondri sono complessi enzimatici diversi perché in essi si svolgono molteplici funzioni vitali:

• Ciclo di Krebs:

  Si verifica nella matrice mitocondriale ed è un processo di grande importanza per il catabolismo cellulare.

• Catena Respiratoria:

  Durante il ciclo di Krebs vengono rilasciati elettroni, che sono trasportati e organizzati in 3 complessi nella membrana mitocondriale interna.

• Fosforilazione Ossidativa:

  Viene eseguita sulle particelle F1 nelle creste mitocondriali. La testa di questa particella permette di fosforilare ADP ad ATP.

• β-Ossidazione degli Acidi Grassi:

  Gli enzimi che catalizzano questo processo si trovano nella matrice mitocondriale.

• Concentrazione di Sostanze:

  La matrice mitocondriale concentra diverse sostanze come proteine, ferro, coloranti, grassi, ecc.

Plastidi: Organelli Unici delle Cellule Vegetali

I plastidi sono organelli unici delle cellule vegetali. Possiedono pigmenti (come clorofilla e carotenoidi) e sono in grado di sintetizzare e accumulare sostanze di riserva (amido, olio, ecc.). Sono classificati in due gruppi principali:

Classificazione dei Plastidi

1. Leucoplasti:

   Sono privi di pigmenti e conservano sostanze come amido, grassi e proteine. Si trovano nelle cellule delle piante del fusto e delle parti della radice.

2. Cromoplasti:

   Contengono pigmenti che conferiscono colore. Quelli che contengono clorofilla sono verdi e sono chiamati cloroplasti, mentre quelli che contengono ficoeritrina sono rossi e si chiamano rodoplasti.

Cloroplasti: Struttura e Importanza Biologica

I cloroplasti sono i plastidi biologicamente più importanti, dal momento che eseguono la fotosintesi per trasformare l'energia luminosa in energia chimica. La loro morfologia è varia. Nelle piante superiori sono solitamente di forma ovale, ma in alcune alghe hanno forme diverse: a forma di elica, a coppa, ecc. Ogni cellula ne contiene in genere 20-40, anche se esiste un caso estremo (Ricinus con 400.000 cloroplasti per mm²). Le dimensioni variano da specie a specie. Si trovano nel citoplasma, anche se non sono fissi e possono muoversi come amebe, senza subire flussi di ciclosi.

Componenti dei Cloroplasti

I cloroplasti sono formati da una doppia membrana, lo spazio intermembrana e lo stroma, all'interno del quale si trovano i tilacoidi.

• Membrane del Cloroplasto:

  La membrana esterna e quella interna hanno una struttura simile ad altre membrane cellulari. Quella esterna ha una maggiore permeabilità, mentre quella interna è quasi impermeabile.

• Tilacoidi:

  Sono sacchi appiattiti impilati tra loro che formano una struttura membranosa. Ogni pila è chiamata grana (plurale: grani), e lo spazio tra due grana è chiamato intergrana. Qui avvengono i processi della fotosintesi che richiedono luce.

• Stroma:

  Ha al suo interno una molecola di DNA circolare a doppio filamento e ribosomi, chiamati plastoribosomi. Qui avviene la fase oscura della fotosintesi.

Funzioni dei Cloroplasti

• Fotosintesi:

  I cloroplasti sono responsabili di questo processo, e durante questo processo si ottengono ATP e NADPH.

• Biosintesi degli Acidi Grassi:

  Utilizzando carboidrati, NADPH e ATP.

• Riduzione dei Nitrati:

  Riduzione dei nitrati in nitriti, e dei nitriti in ammoniaca, che è la fonte di azoto per formare amminoacidi e nucleotidi.