METABOLISMO

Il metabolismo è l’insieme delle reazioni biochimiche che regolano tutte le attività degli esseri viventi (batteri, virus, piante e animali). Il metabolismo in genere prevede la produzione e l’utilizzo dell’energia sottoforma di ATP. Abbiamo due tipi di metabolismo: plastico ed energetico.

Quello plastico riguarda la demolizione delle proteine, utile per ottenere amminoacidi liberi che vengono riutilizzati per costruire le strutture proteiche specifiche per l’organismo.

Quello energetico prevede, invece, la demolizione degli zuccheri, lipidi e proteine per produrre energia sottoforma di ATP. La demolizione degli zuccheri produce all’incirca il 50-55% del fabbisogno energetico; i lipidi, invece, producono all’incirca il 40-45% ed infine le proteine all’incirca il 5%.

Il metabolismo energetico infine viene diviso in :

-catabolismo: produzione di energia;

-anabolismo: consumo di energia.

Ad ogni reazione catabolica ne corrisponde una anabolica perché l’energia viene prodotta soltanto quando viene richiesta dall’organismo.

Ricordiamo che in biochimica esistono due tipi di reazione:

-esoergoniche che avvengono con liberazione di energia;

-endoergoniche che avvengono con consumo di energia.

Metabolismo degli zuccheri

Gli zuccheri o carboidrati si possono trovare sottoforma di monosaccaridi (fruttosio e glucosio) o polisaccaridi. Per poter effettuare il metabolismo degli zuccheri e polisaccaridi devono essere ridotte a molecole semplici ad esempio: l’amido viene demolito dall’amilasi in maltoso e il maltoso dalla maltasi in glucosio libero.

Glicolisi

La glicolisi è il meccanismo che determina la demolizione del glucosio, avviene nel citoplasma in assenza di ossigeno, si struttura in dieci reazioni le prime delle quali sono anaboliche e servono per la fase di preparazione; le ultime vengono definite fase di recupero durante la quale si producono molecole di ATP

Ricordiamo la formula dell’ATP (nucleotide) è costituita da adenina, ribosio e in posizione 5 da tre molecole di fosfato legati tra loro da ponti fosfodiestere e quando cede il fosfato libera -30,5 KJ.

ATP ADP + P ∆ G – 30,5 KJ

Ricordiamo che in biochimica esistono 2 tipi di reazione: • esoergoniche, che avvengono con liberazione di energia, • endoergoniche, che avvengono con consumo di energia.

Nel caso della prima tappa della glicolisi, osserviamo che quando il glucosio in presenza di ATP si trasforma in glucosio 6 fosfato consuma 13.8 KJ, e il ΔG finale è pari a -16.7 KJ.

LE 10 REAZIONI DELLA GLICOLISI

LA FASE PREPARATORI A

1. Fosforilazione del glucosio

Nel caso della prima tappa della glicolisi, osserviamo che quando il glucosio in presenza di ATP si trasforma in glucosio 6 fosfato consuma 13.7 KJ, e il ΔG

finale è pari a -16.8 KJ.

Il glucosio 6 fosfato in presenza di un altro enzima chiamato fosfofruttoisomerasi si trasforma in fruttoso 6 fosfato.

L’α-glucopiranoso in presenza di ATP Mg++ e in presenza dell’enzima esochinasi che appartiene al gruppo delle transferasi (trasferisce il fosfato dall’ATP) alla posizione 6 del glucosio trasformandolo in glucosio 6fosfato.

2. Conversione del glucosio 6-fosfato in fruttosio 6-fosfato

Biochimicametabolismo glicidico - catabolismo 12

3. Fosforilazione del fruttosio 6-fosfato in fruttosio 1,6-bisfosfato

Fosfofruttochinasi-2 (PFK-2) catalizza la formazione di fruttosio 2,6-bisfosfato da fruttosio 6-fosfato

PFK-1

Come si vede l’aldolasi ha prodotto il 96% di diidrossi-acetonefosfato e il 4% di gliceraldeide 3 fosfato. Il diidrossiacetone rappresenta infatti una sorta di molecola di riserva utile al momento della richiesta di energia da parte dell’ATP. Quando avviene questa richiesta il diidrossiacetone fosfato si trasforma, in presenza della treosoisomerasi in gliceraldeide 3 fosfato.

Biochimica metabolismo glicidico -catabolismo 13

4. Scissione del fruttosio 1,6-bisfosfato

Biochimica metabolismo gli cidico - catabol ismo 14

5. Interconversione dei triosi fosfati

Questa è l’unica reazione ossidata della glicolisi anaerobica. In tale reazione “chiave” si forma una molecola “super energetica”. Una volta completata la fase preparatoria della glicolisi dove sono state consumate due molecole di ATP, inizia la cosiddetta fase di recupero dove la gliceraldeide 3 fosfato in presenza dello ione fosfato, del Nad+ Ox e dell’enzima gliceraldeide 3 fosfato deidrogenasi che cattura due idrogeni e si trasforma in 1,3 difosfoglicerato. L’1,3 difosfoglicerato nella reazione successiva cede il fosfato con un ΔG pari

a -49 KJ. Possiamo vedere che questa molecola possiede un contenuto energetico decisamente maggiore dell’ATP dove la liberazione del fosfato mi liberava 30,5 KJ.

Biochimica metaboli smo glicidi co - catabol ismo 16

LA FASE DI RECUPERO DELLA GLICOLISI

6. Ossidazione della gliceraldeide 3-fosfato a 1,3-bisfosfoglicerato

Questa è l’unica reazione ossidativa della glicolisi anaerobia. In tale reazione “chiave” si genera una molecola “super-energetica”.

(∆G°’ di idrolisi = -49 kJ/mole)Domandina:Quale è il ∆G°’ della completa defosforilazioneDell’1,3-Bisfosfoglicerato?

Bio chim ica m etabo lis mo g li cid i co - c atabol ism o 20

7. Trasfe rimento del gruppo fosforico da ll’1,3-bisfosfoglicerato all’ADP .

Ogni qualvolta il Nad+Ox cattura due idrogeni trasformandosi in NadH+H+ ridotto libera una quantità di energia necessaria alla produzione di 2,5 molecole di ATP.

Il 2 fosfoglicerato si trasforma in fosfoenolpiruvato in presenza dell’enzima enolasi che determina l’eliminazione di una molecola d’acqua con un ΔG d’idrolisi uguale a -62 KJ/mol.

Biochimica metabolismo glicidico - catabol ismo 21

8. Conversione del 3-fosfoglicerato in 2-fosfoglicerato.

Biochimica metabolismo glicidi co - catabol ismo 23

9. Deidratazione del 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato.

(∆G°’ di idrolisi = -62 kJ/mole)

Il fosfoenolpiruvato è un’altra molecola super-energetica

Biochimica metabolismo glicidico - catabolismo 25

Il fosfoenolpiruvato è un’altra molecola super energetica.

Biochimica metabolismo glicidico - catabol ismo 24

10. Trasferimento del gruppo fosforico dal fosfoenolpiruvato all’ADP.

Rispondere: quale è stata la variazione di energia libera dell’intero processo?E quale è il suo significato?

Reazione DG - DG +____________________________________________________

1 16,72 1,73 14,24 23,85 7,56 (x2) 12,67 (x2) 378 (x2) 8,89 (x2) 1510 (x2) 62,8

Totali 130,7 69,4Bilancio 61,3

LE VARIAZIONI ENERGETICHE NEL CORSO DELLA GLICOLISI

Bilancio energetico della glicolisi

Totale bilancio

CICLO di KREBS

Biochimica Met abolismo intermedio 16

Il piruvato prodotto nella glicolisi attraversa le membrane mitocondriali e si porta nella matrice, dove viene trasformato in acetil-coenzima A (acetil-CoA) nel processo che prende il nome di decar bossilazione ossidat iva del pir uvat o.

LA DECARBOSSI LAZI ONE OSSI DATI VA DEL PI RUVATO

L’acetilCoA, destinato nel catabolismo alla sua completa ossidazione, può formarsi anche dalla ossidazione degli acidi grassi. Si noti che l’acido grasso viene sintetizzato a partire da acetilCoA

1. Condensazione dell’acetil-CoA con l’ossalacetato

Biochimica Met abolismo i ntermedio 23

Il ciclo dell’acido citrico (scoperto da Hans Krebs) si compone di otto reazioni

2. Formazione dell’isocitrato

3. Ossidazione dell’isocitrato a α-chetoglutarato

4. Ossidazione dell’α-chetoglutarato a succinil-CoA e CO2

5. Conversione del succinil-CoA a succinato

6. Ossidazione di succinato a fumarato

7. Idratazione di fumarato a malato

8. Ossidazione di malato a ossalacetato

VIE ANFIBOLICHE e ANAPLEROTICHE del CICLO di KREBS

Biochimica Metabolismo intermedio 41

Con la sua natura spiccatamente anf i boli ca, il ciclo dell’acido c itrico è il cuore del metabolismo intermedio. Le reazioni evidenziate in rosso servono per reintegrare il cic lo dei s uoi intermedi, sottratti per sostenere le sintesi. Ta li reazioni si dicono anaplerot iche .

PERCHE’ L’OSSIDAZIONE DELL’ACETATO E’ COSI’ COMPLICATA?

Biochimica Metabolismo intermedio 40

**Il numero di moli di ATP diventa 36-38 se si calcolano 3 ATP per NADH e 2 ATP per FADH2

**

36 ATP x 30,5 kJ/mole = 1098 kJ/mole: poiché l’ossidazione completa di una mole di glucosio libera 2840 kJ/mole, significa una resa del 38%

MITOCONDRI E FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA

Il mitocondrio è un organulo cellulare di forma generalmente allungata, presente in tutti gli Eucarioti (con alcune eccezioni). I mitocondri sono organuli presenti nel citoplasma di tutte le cellule animali e vegetali a metabolismo aerobio. Mancano solo nelle cellule procariotiche, cioè i batteri, dove le funzioni respiratorie vengono espletate da proteine enzimatiche contenute nella membrana cellulare e nelle sue invaginazioni, dette mesosomi. I mitocondri sono gli organelli addetti alla respirazione cellulare, costituiti da sacchette contenenti enzimi respiratori. Sono costituiti da due membrane: la membrana interna e la membrane esterna; lo spazio fra queste due membrane è detto spazio intermembrana. Lo spazio delimitato dalla membrana interna è detto matrice mitocondriale; la membrana interna si estende nella matrice formando delle pieghe dette creste mitocondriali, dove si concentrano gli enzimi respiratori.

Il mitocondrio, isolato dalla struttura cellulare che lo circonda, assume una forma che ricorda quella di un salsicciotto ed è lungo 1-4 µm ed ha un diametro di 0,2-1 µm. Nella cellula, esso assume una forma piu complessa; ad esempio nelle piante (Arabidopsis thaliana) e nel lievito (Saccharomyces cerevisiae) è piu opportuno parlare di una rete mitocondriale in cui i mitocondri vanno incontro a fissione e fusione.È delimitato da una doppia membrana: quella esterna permette il passaggio di piccole molecole, quella interna è selettivamente

permeabile e ripiegata in estroflessioni chiamate creste mitocondriali che ne aumentano la superficie.

Le due membrane identificano due differenti regioni: lo spazio intermembrana, quello delimitato dalla membrana esterna e quella interna, e la matrice, circoscritto dalla membrana interna.

Le due membrane mitocondriali presentano differenti proprietà a causa della loro diversa composizione.

La membrana esterna è composta per il 50% di lipidi e per il resto presenta svariati enzimi dalle molteplici attività tra cui: l'ossidazione dell'adrenalina, l'allungamento degli acidi grassi e la degradazione del triptofano. Essa, inoltre, contiene porine: canali proteici transmembrana, fomati per lo più da foglietti β, non selettivi. Ciò fa sì che la membrana esterna sia assai permeabile e permetta il passaggio di molecole di massa fino a 5000 Dalton. Quest'elevata permeabilità era già nota all'inizio del XX secolo allorché venne notato il rigonfiamento cui i mitocondri vanno soggetti a seguito della loro immersione in una soluzione ipotonica.

La membrana interna ha un rapporto proteine/lipidi che si aggira su 3:1 (che significa che per ogni 15 proteine vi è un fosfolipide) e contiene più di 100 molecole polipeptidiche. Un'altra caratteristica particolare, in quanto propria delle membrane batteriche, è la presenza di molecole di cardiolipina (difosfatidil-glicerolo) e l'assenza di colesterolo.

La membrana interna, contrariamente a quella esterna, è assai impermeabile, in quanto priva di porine, ma possedente trasportatori transmembrana altamente selettivi per ogni molecola o ione.

A seguito di ciò le due facce della membrana interna vengono chiamate, rispettivamente, versante della matrice e versante citosolico (in quanto viene facilmente raggiunto dalle piccole molecole del citosol cellulare) oppure versante N e versante P in ragione del diverso potenziale di membrana (neutro nel versante citosolico e positivo nello spazio intermembranoso interno).

La matrice mitocondriale

La matrice mitocondriale ha consistenza gelatinosa a causa della concentrazione elevata di proteine idrosolubili (circa 500 mg/ml). Essa contiene, infatti, numerosi enzimi, ribosomi (più piccoli di quelli presenti nel resto della cellula) e molecole di DNA circolare a doppio filamento.

Il genoma mitocondriale

Il genoma mitocondriale contiene 16569 coppie di basi e possiede 37 geni codificanti per due RNA ribosomiali (rRNA), 22 RNA di trasporto (tRNA) e 13 proteine che fanno parte dei complessi enzimatici deputati alla fosforilazione ossidativa. È da notare, comunque, che il numero di geni presenti sul DNA mitocondriale è variabile a seconda delle specie.

In ogni mitocondrio si trovano da due a dieci copie del genoma.

Il resto delle proteine presenti nel mitocondrio deriva da geni nucleari i cui prodotti vengono appositamente trasportati. Le proteine destinate al mitocondrio generalmente vengono riconosciute grazie ad una sequenza leader presente sulla loro parte N-terminale. Tale sequenza contiene da 20 a 90 amminoacidi, di cui nessuno carico negativamente, con all'interno alcuni motivi ricorrenti, e sembra che abbia un'elevata possibilità di dare origine ad una α-elica anfipatica.

Circa 28 dei geni mitocondriali (2 rRNA, 14 tRNA e 12 proteine) sono codificati su uno dei due filamenti di DNA (detto H, da heavy strand) mentre i rimanenti geni (8 tRNA e 1 proteina) sono codificati sul filamento complementare (detto L, da light strand).

La presenza della catena di trasporto degli elettroni con la sua capacità di produrre radicali liberi, la mancanza di istoni ed i limitati sistemi di riparo, rendono il DNA mitocondriale facilmente danneggiabile ed in effetti il suo tasso

di mutazione è circa dieci volte maggiore di quello nucleare. Ciò fa sì che si possano avere sequenza mitocondriali differenti anche all'interno di uno stesso individuo.

La presenza di ribosomi permette al mitocondrio di svolgere una propria sintesi proteica.

Una particolarità del codice genetico mitocondriale sta nel fatto che esso è leggermente diverso da quello comunemente noto. Il codone UGA, normalemente codone di stop, codifica per il triptofano. I vertebrati, inoltre, usano la sequenza AUA (e l'uomo anche AUU) per codificare la metionina (e non l'isoleucina) mentre AGA ed AGG funzionano come codoni di stop. Si è visto, inoltre, che tra specie diverse vi possono essere differenze nel codice mitocondriale che, di conseguenza, non è uguale per tutti.

Il DNA mitocondriale umano viene ereditato per via matrilineare (eredità non mendeliana) in quanto durante il processo di fecondazione i mitocondri dello spermatozoo sono marcati con ubiquitina, una proteina che si lega ad altre proteine che devono essere degradate. In conseguenza di ciò, il genoma mitocondriale della prole sarà quasi uguale a quello materno (fatte salve eventuali mutazioni) ed, inoltre, se la madre è affetta da una malattia a trasmissione mitocondriale, la erediteranno tutti i figli, mentre se ne è affetto il padre, non la erediterà nessuno. In letteratura sono riportati rarissimi casi in cui il DNA mitocondriale sembra derivare dal padre o da entrambi i genitori

Le funzioni del mitocondrio

Il mitocondrio è in grado di svolgere molteplici funzioni. La più importante tra esse consiste nell'estrarre energia dai substrati organici che gli arrivano per produrre un gradiente ionico che viene sfruttato per produrre adenosintrifosfato (ATP). Gli altri processi in cui il mitocondrio interviene sono:

• l'apoptosi e la morte neuronale da tossicità da glutammato, • regolazione del ciclo cellulare, • regolazione dello stato redox della cellula, • sintesi dell'eme, • sintesi del colesterolo, • produzione di calore.

La produzione di energia

È la funzione principale del mitocondrio e viene svolta utilizzando i principali prodotti della glicolisi: il piruvato ed il NADH. Essi vengono sfruttati in due processi: il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa.

Il ciclo di Krebs

Le molecole di piruvato prodotte dalla glicolisi vengono trasportate all'interno della matrice mitocondriale dove vengono decarbossilate per formare gruppi acetili che vengono coniugati con il Coenzima A (CoA) per formare acetilCoA. Il tutto viene catalizzato dalla piruvato deidrogenasi: un grosso complesso multienzimatico. Successivamente l'acetilCoA viene immesso nel ciclo di Krebs o ciclo degli acidi tricarbossilici o ciclo dell'acido citrico che permette di generare 3 molecole di NADH ed una di FADH2 secondo la seguente reazione generale:

AcetilCoA + 2 H2O + FAD + 3 NAD+ + GDP + Pi → 2 CO2 + FADH2 + 3 NADH + 3 H+ + GTP + HS-CoA

Tutti gli enzimi del ciclo di Krebs si trovano liberi nella matrice, fatta esclusione per il complesso della succinato deidrogenasi che è legata alla membrana mitocondriale interna nel versante N.

Fosforilazione ossidativa: la catena di trasporto degli elettroni

Vengono utilizzati sia il NADH che il FADH2 prodotti dalla glicolisi e dal ciclo di Krebs. Attraverso un complesso multienzimatico avente le funzioni di catena di trasporto gli elettroni vengono prelevati da NADH e FADH2 e, dopo una serie di passaggi intermedi, vengono ceduti all'ossigeno molecolare (O2) che viene ridotto ad acqua. Durante il trasferimento elettronico le varie proteine trasportatrici subiscono dei cambiamenti conformazionali che consentono di trasferire dei protoni dalla matrice allo spazio intermembrana contro un gradiente di concentrazione.

Nel mitocondrio si possono isolare ben quattro complessi poliproteici responsabili del trasporto degli elettroni:

• Complesso I (NADH deidrogenasi) che contiene almeno 30 diversi polipeptidi, una flavoproteina e 9 centri ferro-zolfo e per ogni coppia di elettroni fatta passare vengono trasferiti tre o quattro protoni,

• Complesso II (Succinato deidrogenasi) che, oltre a catalizzare una reazione del ciclo di Krebs, consente il

trasferimento di elettroni al FAD ed all'ubichinone ma non permette il passaggio di protoni,

• Complesso III (Citocromo C riduttasi) che contiene circa 10 polipeptidi e gruppi eme ed un centro ferro-zolfo, permette il passaggio di elettroni dall'ubichinone ridotto al citocromo c e per ogni coppia di elettroni trasferisce quattro protoni,

• Complesso IV (Citocromo c ossidasi) che contiene almeno 13 polipeptidi permette il trasferimento di elettroni dal citocromo c all'ossigeno ed anche lo spostamento dei protoni anche se non ne è ben chiaro il numero (forse quattro per ossigeno ridotto).

Successivamente i protoni vengono rifatti passare attraverso la membrana interna, in un processo di diffusione facilitata, tramite l'enzima ATP sintetasi che ottiene così l'energia sufficiente per produrre molecole di ATP, trasferendo un gruppo fosfato a dell'ADP. Si è visto che una coppia di elettroni, prelevati da NADH, è in grado di rilasciare un quantitativo d'energia sufficiente a produrre tre molecole di ATP mentre con una coppia elettronica ottenuta dal FADH2 se ne ottengono due.

Sia la glicolisi che la fosforilazione ossidativa permettono di ottenere ben trentotto molecole di ATP per ogni glucosio utilizzato (anche se questo valore può anche variare a seconda del rapporto [ATP]/[ADP] intracellulare).

L'importanza del trasferimento dei protoni attraverso la membrana mitocondriale interna nella sintesi di ATP, meccanismo definito chemioosmotico, venne individuato nel 1961 da Peter Mitchell il quale ottenne, per questo, il premio Nobel per la chimica nel 1978. Nel 1997 a Paul D. Boyer e John E. Walker venne consegnato le stesso premio per aver chiarito il meccanismo d'azione della ATP sintetasi

Mitocondrio e l'apoptosi

Il mitocondrio funziona da centrale d'integrazione degli stimoli apoptotici. Essi possono essere di molteplice natura (caspasi, ceramide, vari tipi di chinasi, ganglioside GD3, ecc...) e sono in grado di determinare l'apertura di un complesso poliproteico chiamato poro di transizione mitocondriale (Permeability Transition Pore Complex, PTPC) localizzato in alcuni punti di contatto tra le due membrane mitocondriali. Quest'evento che fa cadere la differenza di potenziale, per uscita dei protoni, ed ingresso di molecole prima interdette all'ingresso. Come risultato finale, il mitocondrio si riempe di liquido e la membrana esterna scoppia liberando nel citoplasma fattori stimolanti l'apoptosi come AIF, (Apoptosis Inducing Factor) che è in grado di raggiungere il nucleo ed attiva una via indipendente dalle caspasi in grado di degradare il DNA, ed il citocromo c che si lega alle proteine Apaf-1 (apoptotic protease activating factor) e caspasi 9 ed una molecola di ATP formando un complesso definito apoptosoma. La caspasi 9 presente diviene in grado di attivare altre caspasi che danno il via ad una cascata molecolare che si conclude con la degradazione del DNA ad opera di fattori nucleari e conseguente morte cellulare (è tipico delle cellule dell’endometrio)

La sintesi dell'eme

La sintesi delle porfirine è un processo enzimatico altamente conservato che nell'uomo determina la sintesi del gruppo eme mentre in altri organismi serve anche a produrre composti strutturalmente simili, come la cobalamina, le clorine e le batterioclorine. All'interno del mitocondrio avvengono parte delle reazioni che portano alla sintesi dell'eme che poi viene portato fuori nel citoplasma dove viene coniugato con le catene polipeptidiche.

La sintesi del colesterolo

La sintesi del colesterolo è un fenomeno che avviene a livello del citoplasma cellulare e che parte con l'acetilCoA il quale viene prodotto a livello mitocondriale durante il ciclo di Krebs.

La produzione di calore

Alcuni composti sono in grado di creare un disaccoppiamento tra il gradiente protonico e la sintesi di ATP. Ciò avviene in quanto hanno la capacità di trasporatare essi stessi i protoni attraverso la membrana mitocondriale interna. Il disaccoppiamento creatosi aumenta il consumo di ossigeno e la velocità con cui il NADH si ossida. Questi composti hanno permesso di indagare meglio sulla fosforilazione ossidativa ed hanno anche permesso di capire che il fenomeno del disaccoppiamento ha la funzione di produrre calore, in diverse condizioni, al fine di mantenere costante la temperatura corporea: in animali in letargo, cuccioli appena nati (tra cui anche l'uomo) ed in mammiferi che si sono adattati ai climi freddi.Il disaccoppiamento avviene in un tessuto specializzato: il tessuto adiposo bruno. Esso è, infatti, ricco di una proteina disaccoppiante chiamata termogenina, formata da due subunità, che ha la capacità di formare una via in cui i protoni possono transitare per entrare nella matrice mitocondriale e ciò determina produzione di calore. Questo fenomeno è attivato dalla presenza di acidi grassi che vengono liberati, in risposta a segnali ormonali, dai trigliceridi cui si trovano attaccati.

Analisi del DNA mitocondriale

Vista la matrilinearità dell'ereditarietà del genoma mitocondriale, i genetisti e gli antropologi hanno utilizzato il DNA del mitocondrio in studi di genetica delle popolazioni e d'evoluzionistica ma esso viene anche impiegato nel campo delle scienze forensi specie in casi in cui il materiale biologico sia molto degradato. L'analisi del DNA del mitocondrio permette di far luce sui gradi di parentela, sulle migrazioni e discendenze delle popolazioni e può venir usato anche per dirimere casi di determinazione del sesso.

L'origine del mitocondrio: la teoria endosimbiotica

Come si è visto precedentemente, il mitocondrio presenta alcune caratteristiche tipiche dei batteri: presenza di molecole di cardiolipina ed assenza di colesterolo nella membrana interna, la presenza di un DNA circolare a doppia elica e la presenza di ribosomi propri e di una doppia membrana. Come i batteri, i mitocondri non hanno istoni ed i loro ribosomi sono sensibili ad alcuni antibiotici (come il cloramfenicolo). In più i mitocondri sono organelli semiautonomi in quanto replicano, per scissione binaria, autonomamente rispetto alla cellula.

Stante queste similitudini, la teoria endosimbiotica afferma che i mitocondri deriverebbero da ancestrali batteri, dotati di metabolismo ossidativo, che sarebbero stati inglobati dalle cellule eucariote con conseguente mutuo beneficio. Successivamente i batteri avrebbero trasferito gran parte del loro materiale genetico a quello cellulare, divenendo così, mitocondri.

Dopo traumi, mitocondri scambiati per batteri e attaccati da sistema immunitario

Sono i mitocondri i responsabili delle infiammazioni che seguono agli infortuni. Lo afferma uno studio del Beth Israel Deaconess Medical Center (Bidmc) pubblicato dalla rivista Nature. Secondo lo studio, in caso di trauma i mitocondri, le “fabbriche di energia” del corpo umano, vengono rilasciati nel sangue, e vengono attaccati dal sistema immunitario perche’ scambiati per batteri. Per testare l’ipotesi i ricercatori hanno

prima di tutto cercato il DNA mitocondriale nel sangue di un gran numero di pazienti, trovando livelli anche migliaia di volte maggiori del normale. Con degli altri esperimenti, tra cui l’iniezione di mitocondri nel sangue di cavie, che hanno sviluppato infiammazioni, i biologi hanno dimostrato che proprio la presenza di questi e’ la causa della risposta immunitaria. “Questo studio suggerisce che i mitocondri assomigliano abbastanza ai batteri da suscitare una risposta immunitaria – hanno affermato i ricercatori nell’articolo – questo lavoro, oltre ad aver scoperto dettagli sconosciuti sulla risposta dell’organismo umano ai traumi, puo’ dare vita a nuove strategie contro la sepsi. Quella che viene trattata come un’infezione batterica, infatti, potrebbe essere invece causata dai mitocondri”.