Устройство
Митохондриите са универсални двумембранни органели. Външната мембрана ги отделя от цитозола. Вътрешната мембрана образува множество гънки (кристи), заграждащи матрикс (полутечна среда). Върху вътрешната мембрана са разположени ензими чрез които се изгражда АТФ- вещество, богато на енергия. В матрикса има ензими за крайните процеси от разграждането на глюкозата. (ц. Кребс)
Функция
В митохондриите се съдържа ДНК и рибозоми и нови рибозоми се образуват чрез делене. Основната функция на митохондриите е трансформирането на освободената при биологичното окисление енергия във форма, пригодна за използване от клетката.
Цикъл на Кребс
В матрикса на митохондриите се наблюдава аеробно разграждане на пирогроздената киселина (ПГК) получена при гликолизата. Процесът се нарича цикъл на Кребс (цикъл на лимонената киселина). Получената ПГК от цитозола навлиза в митохондриите и се превръща в оцетна киселина. Оцетната киселина се свързва с ко А и се превръща в ацетил ко А. Ацетил ко А влиза в цикъла на Кребс, като се свързва с оксалоцетната киселина и се превръща в лимонена киселина. Образуването на лимонена киселина е първата реакция от цикъла на Кребс. Чрез поредица от реакции, тя се превръща отново в оксалоцетна киселина и цикълът се затваря. В две от химичните реакции се отделя СО2. В четири от химичните реакции се отделя Н2 (дехидрогениране). Отделеният Н2 се пренася до О2 чрез дихателни вериги и чак накрая се свързва с него, като се получава Н2О. Междувременно пренасяйки Н2 по ДВ се отделя енергия, която се използва за синтез на АТФ (окислително фосфорилиране). Цикълът на Кребс изпълнява централна роля в метаболизма (ОВ) на аеробните еукариотни клетки. В него участват и метаболити, които могат да се получат при разграждането на липидите и белтъците. Той е високо специфичен, отворен процес. Крайното разграждане на глюкозата в аеробните клетки може да се представи със следното уравнение:
Биологично окисление (БО) и окислително фосфорилиранe (ОФ)
В кристите на митохондриите протича биологично окисление (БО). За разлика от окислението в неживата природа, окислението в организмите става чрез процеса дехидрогениране (отделяне на Н2). Н2 не се отделя свободен, а се пренася със специални вещества (преносители). Преносителите се наричат още редокс-системи (РС). Поредица от няколко редокс-системи (5 до 7) се нарича дихателна верига (ДВ). Чрез ДВ се удължава пътя на Н2 до О2 и се отделя енергия постепенно, на части, като се синтезира АТФ. Синтезирането на АТФ, свързано с окислението, се нарича окислително фосфорилиране (ОФ). Когато ДВ започва с преносителя НАДН2 се синтезират 3 молекули АТФ. Когато ДВ започва с преносителя ФАДН2 се синтезират 2 молекули АТФ. Пренасянето на Н2 по ДВ става по следния начин:
2H+ се изнасят в междумембранното пространство, а 2е- се пренасят по ДВ. По този начин от двете страни на вътрешната мембрана се създава електричен потенциал. Той активира ензима АТФ- синтеза във вътрешната мембрана, който катализира процеса на синтез на АТФ и едновременно пренася 2Н+ от междумембранното пространство, обратно в матрикса.