Un mitocondrio è un organello , che possiede tutte le caratteristiche di un organismo procariotico , circondato da una doppia membrana , ciascuna composta da un doppio strato fosfolipidico, e presente nella maggior parte delle cellule eucariotiche (raro o assente negli eritrociti ). Il loro diametro varia generalmente tra 0,75 e 3 µm mentre la loro forma e struttura generale è estremamente variabile. Ce ne sono fino a 2.000 per cellula e sono localizzati preferenzialmente nelle aree cellulari che consumano ATP. Consentono la produzione di ATP , vari cofattori metabolici ( NADH , FADH 2 ) e sono coinvolti in vari processi quali comunicazione , differenziazione , apoptosi e regolazione del ciclo cellulare . I mitocondri sono anche legati ad alcune malattie umane come il ritardo mentale , i problemi cardiaci e svolgono un ruolo importante nel processo di invecchiamento .
I mitocondri sono invisibili al microscopio ottico quando non sono colorati con coloranti biologici ( rodamina 123 e verde Janus B ). Il loro studio dettagliato richiede il microscopio elettronico che ha una risoluzione molto migliore.
La teoria endosimbiotica spiega la presenza di mitocondri nelle cellule eucariotiche per incorporazione o endocitosi di un α-proteobatterio in una cellula ospite, diversi miliardi di anni fa. Il DNA dei mitocondri è quindi diverso da quello del nucleo e generalmente trasmesso dalla madre .
Il termine mitocondri deriva dal greco antico μίτος ( Mitos ) che significa "filo" e χόνδρος ( chondros ), che significa "granuli".
I mitocondri sono spesso descritti come le "centrali elettriche" delle cellule, poiché contribuiscono alla maggior parte della produzione di ATP cellulare attraverso la β-ossidazione , il ciclo di Krebs e la catena respiratoria come parte del processo. La fosforilazione ossidativa , l'ATP è la molecola energetica ubiquitariamente utilizzato in un gran numero di reazioni chimiche del metabolismo , compreso l' anabolismo ( biosintesi ). Oltre al loro ruolo nel metabolismo energetico cellulare, i mitocondri sono anche coinvolti nella segnalazione , differenziazione e morte cellulare , nonché nel controllo del ciclo cellulare e della crescita cellulare . Questi processi a loro volta influenzano la biogenesi dei mitocondri. Sono stati anche associati a diverse malattie umane, come malattie mitocondriali e varie malattie cardiache .
Diverse proprietà dei mitocondri li rendono organelli speciali. Il loro numero per cellula varia notevolmente in base alla specie , al tessuto e al tipo di cellula (l'insieme dei mitocondri è chiamato condrioma). Pertanto, i globuli rossi dei globuli (RBC) sono totalmente privi di mitocondri. Le piastrine ne contengono pochissimo, mentre le cellule epatiche e muscolari possono contenerne più di 2.000. Questo organello è costituito da diversi compartimenti specializzati in diverse funzioni fisiologiche: la membrana mitocondriale esterna , lo spazio intermembrana mitocondriale , la membrana mitocondriale interna e il matrice mitocondriale . Le proteine mitocondriali dipendono dalle specie e dai tessuti considerati. Nell'uomo, i mitocondri cardiaci contengono almeno 615 diversi tipi di proteine, mentre 940 sono stati identificati nei ratti; il proteoma mitocondriale è presumibilmente regolato dinamicamente.
Infine, i mitocondri hanno il loro genoma , chiamato genoma mitocondriale , il cui DNA ha molte analogie con il genoma dei batteri .
Ci sono circa 300-2000 mitocondri per cellula. I mitocondri hanno un diametro compreso tra 0,75 e 3 μm e una lunghezza massima di 10 μm . Sono costituiti da due membrane , una membrana mitocondriale esterna e una membrana mitocondriale interna , che delimitano tre mezzi: il mezzo extra-mitocondriale ( citoplasma della cellula ), lo spazio intermembrana mitocondriale e la matrice mitocondriale .
La membrana mitocondriale esterna contiene l'intero organello ed ha uno spessore di circa 6-7,5 nm . Il suo rapporto di massa proteina / fosfolipide è simile alle membrane plasmatiche delle cellule degli eucarioti , generalmente vicino a 1: 1.
Contiene un gran numero di proteine di membrana integrali chiamate porine e che formano canali acquosi che consentono alle molecole idrofile di meno di 5 kDa di diffondersi liberamente attraverso il doppio strato lipidico : anioni , cationi , acidi grassi , nucleotidi . La membrana è comunque impermeabile agli ioni H⁺.
Le proteine, più massicce, possono entrare nei mitocondri dove una sequenza di segnali è attaccata alla loro estremità N- terminale , consentendo a queste proteine di legarsi a un traslocasi della membrana esterna, che garantisce il loro trasporto attivo attraverso la membrana.
La membrana esterna contiene anche enzimi coinvolti nelle attività diversi come la biosintesi degli acidi grassi (coinvolti in particolare nella costituzione della maggior parte dei lipidi ), l' ossidazione di adrenalina (un ormone e un neurotrasmettitore ) e la degradazione del triptofano (un aminoacido proteinogenici ). Questi includono monoamino ossidasi , NADH insensibile al rotenone - citocromo c riduttasi , chinurenina 7,8-idrossilasi e acil-CoA sintetasi .
La rottura della membrana esterna consente alle proteine dallo spazio intermembrana mitocondriale di diffondersi nel citosol , portando alla morte cellulare. Questi includono il citocromo C .
La membrana mitocondriale esterna può associarsi alla membrana del reticolo endoplasmatico in una struttura denominata MAM ( membrana ER associata ai mitocondri ). Questa struttura gioca un ruolo importante in qualche modo nella segnalazione cellulare del calcio ed è coinvolta nel trasferimento dei lipidi tra ER e mitocondri.
Lo spazio intermembrana mitocondriale , a volte indicato come spazio perimitocondriale, è delimitato dalle membrane mitocondriali esterne ed interne. Poiché la membrana esterna è permeabile a piccole molecole , la concentrazione di specie chimiche come oses e alcuni ioni è essenzialmente la stessa nello spazio intermembrana come nel citosol .
A causa dell'impermeabilità della membrana esterna agli ioni H⁺, lo spazio inter-membrana è saturo di protoni dai processi metabolici che avvengono nella matrice. Di procaspasi e citocromo c , coinvolti nell'apoptosi, sono presenti in quantità significativa nello spazio inter-membrana.
Le proteine che trasportano una segnalazione specifica della sequenza possono essere trasportate attraverso la membrana esterna in modo che la composizione proteica differisca nello spazio intermembrana rispetto al citosol.
La membrana mitocondriale interna è strutturata in creste caratteristiche dei mitocondri, invaginazioni lamellari e tubulari dirette verso l'interno della matrice e osservabili mediante microscopia elettronica o microscopia di ibridazione in situ a fluorescenza .
Ospitano gli enzimi della catena respiratoria , l' ATP sintasi , le permeasi e le catene di trasporto degli elettroni .
La morfologia delle creste dipende sostanzialmente dalla presenza di ATP sintasi, che assicura l'apporto di ATP alla cellula; il numero e la forma delle creste varia a seconda dell'attività dei mitocondri ( elevato fabbisogno energetico , ossidazione degli acidi grassi ).
È composto da 3/4 di proteine e 1/4 di lipidi. La sua superficie è fino a 3 volte più grande di quella della membrana esterna, a causa delle creste. La membrana interna contiene più di 151 differenti polipeptidi , ospita circa 1 / 8 di tutte le proteine nei mitocondri. Pertanto, la concentrazione di lipidi è inferiore a quella del doppio strato esterno e la sua permeabilità è inferiore.
La membrana interna presenta in particolare un doppio fosfolipide, la cardiolipina , sostituito da quattro acidi grassi . La cardiolipina è generalmente caratteristica delle membrane mitocondriali e delle membrane plasmatiche batteriche . Nel corpo umano, è presente principalmente nelle regioni ad alta attività metabolica o ad alta attività energetica, come i cardiomiociti contrattili , nel miocardio .
Da un doppio strato di diversa composizione, principalmente proteine, molecole, ioni e complessi proteici passano principalmente attraverso trasportatori di membrana. Pertanto, le proteine vengono trasportate dalla complessa traslocasi della membrana interna (en) ( TIM ) o proteina Oxa1.
Funzione e metabolismoA differenza della membrana esterna, non contiene porine , ma permeasi , assicurando il co-trasporto di ioni H + e molecole.
Pertanto, le proteine vengono trasportate dalla complessa traslocasi della membrana interna (en) ( TIM ) o proteina Oxa1. Pertanto, il complesso TIM 23 consente l'ingresso di proteine situate nello spazio intermembrana nella membrana interna e nella matrice mitocondriale . Il complesso TIM 22 permette l'inserimento di proteine nella membrana interna ed in particolare proteine con più domini transmembrana. Le proteine Oxa consentono l'uscita dalla matrice di alcune proteine di origine mitocondriale.
Le proteine della membrana mitocondriale interna svolgono molte funzioni fisiologiche:
La matrice mitocondriale è lo spazio incluso nella membrana mitocondriale interna . Contiene circa due terzi delle proteine totali nei mitocondri. Svolge un ruolo chiave nella produzione di ATP con l'aiuto dell'ATP sintasi incluso nella membrana interna. Contiene una miscela molto concentrata di centinaia di diversi enzimi (principalmente coinvolti nella degradazione degli acidi grassi e del piruvato ), ribosomi mitocondriali specifici, RNA di trasferimento e diverse copie del DNA del genoma mitocondriale .
I mitocondri hanno il proprio genoma e l'attrezzatura enzimatica necessaria per svolgere la propria biosintesi proteica . La sequenza del genoma mitocondriale umano consiste di 16.569 coppie di basi che codificano 37 geni : 22 RNA di trasferimento , 2 RNA ribosomiale e 13 polipeptidi . I 13 peptidi mitocondriali umani sono integrati nella membrana mitocondriale interna con proteine codificate da geni situati nel nucleo della cellula.
Un mitocondrio può nascere solo dalla crescita e dalla divisione di un altro mitocondrio già esistente. Normalmente, prima della divisione cellulare, i mitocondri raddoppiano in massa e poi si dividono a metà. Questa divisione inizia con la comparsa di un solco divisorio sulla membrana interna. Si svolge in tutta l'interfase e richiede l'intervento della proteina DRP1 (vicina alla dinamina ). La replicazione del DNA mitocondriale non si limita alla fase S del ciclo cellulare . Il numero di mitocondri per cellula è regolato dall'attività cellulare. Ad esempio, una cellula muscolare a riposo contiene da 5 a 10 volte meno mitocondri di una cellula muscolare attivata permanentemente.
Il fatto che i mitocondri abbiano un proprio DNA, come i cloroplasti , indica un'origine esogena. Gli studi molecolari mostrano che i mitocondri vengono dal endosimbiosi, ci sono circa 2 miliardi di anni fa, un alfa-Proteobacteria del ordine di Rickettsiales , dove ci sono molti parassiti obbligano intracellulare come i tipi Rickettsia (compreso il gruppo di tifo ) e Wolbachia (che infetta artropodi e nematodi ). La teoria endosimbiotica dell'origine dei mitocondri è stata sviluppata e argomentata da Lynn Margulis nel 1966 , poi è stata supportata dalla scoperta del DNA specifico dei mitocondri nel 1980 . Sembra che durante l'evoluzione il DNA originario del batterio abbia subito varie evoluzioni, perso un gran numero di geni, talvolta trasferiti nel DNA della cellula ospite. Contemporaneamente a questo trasferimento della sintesi di alcune proteine all'ospite, quest'ultimo ha sviluppato un arsenale di translocasi, enzimi che consentono il trasferimento di queste proteine alla matrice mitocondriale.
Gli scienziati hanno fatto questa ipotesi perché:
Uno studio suggerisce che una simbiosi tra Asgardarchaeota , idrogeno eterotrofico e che rifiuta così come altri composti ridotti, e α-proteobatteri specializzati nel metabolismo dell'idrogeno avrebbe preceduto l'endosimbiosi.
Secondo la teoria endosimbiotica , i mitocondri hanno un'origine monofiletica unica. Una cellula procariota primitiva avrebbe integrato un endosimbionte circa 1,5-2 miliardi di anni fa, quando l'atmosfera primitiva si arricchì di ossigeno. Studi filogenetici indicano che questo endosimbionte è correlato agli alfaproteobatteri , il parente più stretto dei mitocondri attualmente noto per essere Rickettsia prowazekii , un parassita intracellulare obbligato (cioè un batterio che può sopravvivere, svilupparsi e riprodursi solo all'interno delle cellule del suo ospite, utilizzando il risorse di quest'ultimo). Durante l'evoluzione, la maggior parte dei geni dell'endosimbionte originale sarebbe andata persa o sarebbe stata trasferita al nucleo della cellula eucariotica ospite. In effetti, i numerosi pseudogeni mitocondriali presenti nel genoma attestano un processo di trasferimento durante l'evoluzione.
Il materiale genetico ( DNA mitocondriale ) dei mitocondri (che è l'unica parte delle cellule animali che ha il proprio DNA , oltre al nucleo ) è spesso utilizzato nella ricerca filogenetica . Il genoma mitocondriale umano (mtDNA) è circolare, privo di introni ed è costituito da 16.569 coppie di basi (piccolo genoma), inclusi 13 cistroni che codificano per RNA messaggeri , 22 geni che codificano per RNA di trasferimento e 2 geni che codificano per RNA ribosomiale .
Il genoma mitocondriale può essere molto diverso da una specie all'altra, è estremamente dinamico, ed è spesso eteroplasmico, vale a dire che diverse forme coesistono all'interno della stessa cellula. Può essere trovato in forma circolare o lineare, a doppio o singolo filamento. Questo genoma ha da 5 a 10 copie nei mitocondri. Queste diverse forme sono, tra le altre, i prodotti della replicazione del genoma mitocondriale mediante un meccanismo a cerchio rotante, ma anche di un meccanismo di replicazione dipendente dalla ricombinazione, simile alla replicazione del fago T4 . I genomi mitocondriali sono solitamente rappresentati in una forma circolare, il "cerchio principale" che corrisponde alla molecola che meglio descrive il genoma.
I ribosomi mitocondriali o mitoribosomi sono diversi dai ribosomi nella cellula: sono più piccoli (70S invece di 80S).
Il codice genetico utilizzato per la sintesi proteica può essere diverso da quello utilizzato per le sintesi citosoliche . Nei vertebrati 4 codoni su 64 hanno un significato diverso, compreso il codone UGA che viene trascritto nel citosol come codone di stop ma nella matrice UGA è trascritto come triptofano (Trp / W), AGG e AGA codificano un codone di STOP invece di 'un'arginina (Arg / R) e AUA codifica per metionina (Met / M) invece di isoleucina (Ile / I). Anche il DNA mitocondriale può replicarsi.
Negli animali, durante la riproduzione sessuale, i mitocondri dello spermatozoo potrebbero passare nell'ovocita , ma il numero di mitocondri così trasferiti rimane molto basso rispetto a quelli già presenti nell'ovocita. I mitocondri dello spermatozoo rimangono localizzati sul flagello che verrà distrutto dall'autofagia quando lo sperma si trova nell'ovocita. In altre parole, quasi tutti i mitocondri nella cellula uovo provengono dal gamete femminile. Lo studio del DNA mitocondriale umano consente quindi di risalire alle relazioni genealogiche tra individui solo secondo il percorso materno. Alcuni studi sono stati così in grado di descrivere un genoma mitocondriale ancestrale da cui discendono tutti i genomi mitocondriali dell'umanità. La presunta donna che portava questo genoma veniva chiamata Eva mitocondriale . Questo termine biblico rimane tuttavia fuorviante, è davvero molto improbabile che l'umanità abbia una sola antenata femminile e studi recenti, che dimostrano il trasferimento dei mitocondri dallo sperma durante la fecondazione, mettono in dubbio questa teoria.
Il codice genetico dei mitocondri è diverso da quello del nucleo. In effetti, il codone AUA codifica per un'isoleucina nel nucleo e una metionina nei mitocondri. Il codone UGA è un codone di arresto (che arresta la traduzione) ma codifica il triptofano nei mitocondri.
Nelle piante verdi, il DNA mitocondriale è molto più grande e di dimensioni molto variabili, codifica circa sessanta proteine conosciute, sebbene nelle piante e negli animali la stragrande maggioranza delle proteine mitocondriali sia codificata nel genoma nucleare. Il genoma mitocondriale e il genoma dei cloroplasti contengono introni di tipo II ( introni di gruppo II ). Gli introni di tipo II condividono un'origine evolutiva con lo spliceosoma . Questi introni di tipo II hanno una sequenza che è degenerata durante l'evoluzione e molti hanno perso la capacità di auto-giuntarsi in modo indipendente. Hanno bisogno di fattori codificati nel nucleo per essere uniti e talvolta anche di fattori codificati all'interno di questi organelli (chiamati maturasi).
Il proteoma mitocondriale è l'insieme di proteine presenti nei mitocondri di una cellula eucariotica in un dato momento. Il proteoma è un insieme dinamico definito nel tempo (momento considerato: stadio di sviluppo, mattina o sera) e nello spazio (campione considerato: cellula, tessuto, organismo). Per descrivere tutte le proteine che possono essere presenti in un mitocondrio in qualsiasi momento della vita dell'organismo, verrà utilizzato il termine proteoma totale.
Il proteoma mitocondriale è composto da proteine prodotte nei mitocondri e codificate nel genoma mitocondriale e da proteine prodotte nel citoplasma e codificate nel genoma nucleare. La maggior parte dei complessi enzimatici (esempio: ATP-sintasi) sono formati dalla giustapposizione di polipeptidi sintetizzati nei mitocondri e nel citosol (il fluido interno della cellula).
Sebbene i mitocondri siano discendenti di batteri, non tutte le proteine nel loro proteoma sono di origine batterica. Pertanto, nel lievito dal 50 al 60% delle proteine mitocondriali ha omologhi nei procarioti mentre dal 40 al 50% no.
E 'interessante notare che grazie alle associazioni di proteine kinesin e dynein in microtubuli che i mitocondri sono in grado di muoversi.
A seconda dell'organismo, dall'1 al 10% delle proteine mitocondriali viene sintetizzato direttamente nella matrice dai mitoribosomi, dal DNA mitocondriale.
Proteine mitocondriali possiedono un procariota omologo probabilmente derivano dal trasferimento di geni dal endosimbionte al nucleare, mentre le proteine non omologhe alle proteine procariotiche risultato di un fenomeno di "arricchimento" della mitocondriale proteoma da nuove proteine e quindi di nuove proteine. Nuove funzioni .
Le proteine mitocondriali codificate dal genoma nucleare (o proteine mitocondriali nucleari) vengono importate all'interno della matrice mitocondriale da vari possibili meccanismi:
La differenza di potenziale su entrambi i lati della membrana può far passare le proteine attraverso la matrice.
La dimensione del proteoma mitocondriale umano è stimata in oltre mille proteine, di cui circa l'1% sono codificate dal genoma mitocondriale (13 proteine), metà delle quali sono attualmente identificate. Solo 13 proteine sono codificate dal DNA mitocondriale, un residuo del genoma endosimbionte . Tutte le altre proteine sono codificate dal genoma nucleare .
È considerata la “centrale elettrica” della cellula, perché è lì che avvengono le ultime fasi del ciclo respiratorio che converte l'energia delle molecole organiche derivanti dalla digestione ( glucosio ) in energia direttamente utilizzabile dalla cellula ( ATP ) . In assenza di ossigeno la cellula utilizza la fermentazione nel citoplasma per produrre l'energia necessaria al suo funzionamento, ma è un sistema molto meno efficiente, che degrada il substrato in modo incompleto. L'aumentata concentrazione di ioni H + nelle cellule muscolari è uno dei motivi dell'affaticamento dopo un'attività faticosa. Questi ioni H + infatti modificano il pH intracellulare e di fatto modificano le condizioni di funzionamento enzimatico della cellula che non può più funzionare correttamente.
È nei mitocondri che avvengono le ultime due fasi della respirazione cellulare : il ciclo di Krebs (nella matrice ) e la catena di trasporto degli elettroni (a livello della membrana interna). Infatti, la produzione di ATP comprende 3 fasi principali:
Durante queste 3 fasi, tramite il ciclo di Krebs (quindi in condizioni aerobiche ), i mitocondri consentono, da una molecola di glucosio, la produzione teorica di 36 o 38 molecole di ATP (questo dipende dalla navetta usata per trasportare il NAD della glicolisi) - in In pratica, la resa è un po 'inferiore, vicino a una trentina di molecole di ATP per molecola di glucosio ossidato, alcuni studi danno il valore di 29,85 ATP / glucosio .
L' Acetil CoA può essere ottenuto anche per trasformazione dell'acetoacetil-CoA dalla trasformazione dei corpi chetonici prodotti dal fegato dagli acidi grassi (dieta chetonica a digiuno). Nel caso del cervello, questa filiera energetica ha il vantaggio di attraversare la barriera ematoencefalica senza coadiuvanti (insulina o proteine specifiche) che possono modificarla a lungo termine e potrebbero prevenire i meccanismi infiammatori derivanti dalla scarsa qualità del cibo. Inoltre, l'approvvigionamento energetico è più veloce ed efficiente (migliore disponibilità, nessuna glicolisi).
I mitocondri partecipano all'apoptosi (morte cellulare) con il citocromo c . Inoltre, hanno anche una funzione di concentrazione e immagazzinamento degli ioni calcio, sodio e potassio dove vengono immagazzinati sotto forma di granuli opachi. Si trovano anche oro, ferro e osmio.
I risultati di uno studio dei ricercatori dell'INSERM pubblicato nel 2018 suggeriscono che i mitocondri possono avvicinarsi a una temperatura di 50 ° C , o almeno 10 ° superiore alla temperatura corporea, il che potrebbe aprire strade promettenti per combattere alcune malattie. Tuttavia, le eterogeneità di temperatura all'interno della cellula sono generalmente considerate impossibili, con studi precedenti che suggerivano una differenza di temperatura tra la cellula ei mitocondri di appena un millesimo di grado. Una lettura critica dello studio INSERM suggerisce che l'esistenza di una differenza di temperatura di 10 ° C su pochi micron porterebbe a un consumo energetico irragionevole per la cella. Infine, questi risultati controversi potrebbero essere dovuti a un'errata interpretazione della sonda molecolare fluorescente, il cui grado di fluorescenza dipende dalla temperatura ma anche dal movimento.
Obiettivi velenosi | Veleni |
---|---|
Complesso I | rotenone , barbiturici , derivati del mercurio |
Complesso II | malonato ( acido malonico ), SDHI ( pesticida ) |
Complesso III | antimicina , strobilurina ( pesticida ) |
Complesso IV | monossido di azoto , cianuro , monossido di carbonio |
Complesso V (F0 / F1ATPase) | oligomicina , aurovertine |
Scambiatore ATP / ADP | atrattiloside , acido bongkrekico (in) |
Permeabilità della membrana interna | dinitrofenolo , valinomicina |
In agricoltura i mitocondri sono il bersaglio privilegiato dei pesticidi, prima rotenone, utilizzati e poi banditi perché legati al morbo di Parkinson . Attualmente, gli SDHI , gli inibitori della succinato deidrogenasi sono ampiamente utilizzati allo scopo di eliminare le muffe. Alcuni veleni non hanno il ruolo di impedire il funzionamento dei diversi complessi, vale a dire che vengono effettuati i trasferimenti di elettroni della catena respiratoria ma queste proteine, i decouplants o gli UCP bypasseranno il complesso V. ( ATP sintasi ) da creando un canale attraverso la membrana interna. Questo poro consente ai protoni di passare dallo spazio intermembrana verso la matrice nella direzione del loro gradiente, che si traduce nel rilascio di calore ma non nella produzione di ATP. Si può qui menzionare l'esempio del dinitrofenolo .
I mitocondri, dallo stadio fetale, svolgono un ruolo essenziale (in particolare per il metabolismo intermedio, lo sviluppo neurologico perinatale, l'immunità, la bioenergetica, il metabolismo dei neurotrasmettitori). Qualsiasi disfunzione mitocondriale (MD) può quindi avere effetti deleteri che possono in particolare indurre malattie neurologiche (o contribuirvi) o che possono peggiorare le conseguenze e la morbilità di altre anomalie ( autismo o schizofrenia per esempio).
Inoltre, nel corso della vita, l'accumulo di danni mitocondriali contribuisce all'invecchiamento e alle malattie neurodegenerative.
Nel 1857 , Kölliker descrisse aspetti dei mitocondri nel muscolo . Nel 1890 , Altmann descrisse una tecnica per colorare i mitocondri che chiamò bioblasti e postulò la loro autonomia metabolica e genetica . Ma fu il microbiologo ed endocrinologo Carl Benda che, riprendendo queste osservazioni sui preparati colorati con violetto cristallino , propose nel 1898 di chiamare queste strutture mitocondri .
Nel 1937 , uno scienziato tedesco, Hans Adolf Krebs , sviluppò un modello di un percorso metabolico noto come ciclo di Krebs che si svolge negli eucarioti nei mitocondri. Nel 1940 - 1943 , Claude isolato i mitocondri nel fegato le cellule . Nel 1948 - 1950 , Kennedy e Lehninger (en) mostrano che il ciclo di Krebs, la β-ossidazione e la fosforilazione ossidativa tutti si svolgono nei mitocondri. Nel 1978 , Peter Mitchell ha vinto il Premio Nobel per la sua teoria chemiosmotica . Nel 1981 , Anderson e il suo team hanno scoperto la struttura genetica del DNA mitocondriale umano . Alla fine, Boyer e Walker hanno anche vinto il Premio Nobel per i loro studi sulla struttura e la funzione dell'ATP sintasi .
Nel 2016, solo un eucarioto era noto per aver perso tutti i suoi mitocondri: Monocercomonoides (en) sp. PA203.
La rete dei microtubuli consente ai mitocondri di spostarsi rapidamente dove la cellula ha bisogno di energia. Nella cellula del tessuto muscolare striato scheletrico, saranno disposti vicino al materiale contrattile.
I mitocondri sono comunque immobili nello spermatozoo perché sono disposti attorno all'assonema (struttura che compone il flagello).
Si trovano anche nei cardiomiociti e quando la cellula è in mitosi.
Nel 2020, Alain Thierry, Direttore della ricerca Inserm presso il Montpellier Cancer Research Institute, ha pubblicato sulla rivista scientifica FASEBW i risultati della sua ricerca sulla scoperta dei mitocondri extracellulari. Durante sette anni, ha analizzato con il suo team un centinaio di campioni di plasma sanguigno, in cui hanno rilevato mitocondri liberi. Questa scoperta permette di prevedere nuove vie terapeutiche riguardanti le diagnosi e le risposte immunitarie dell'organismo. Grazie a questa scoperta è allo studio anche una nuova ipotesi sulla comunicazione tra le cellule.