1. Proizvodnja energije (sinteza ATP -a): Mitohondrije proizvode ATP kroz stanično disanje, što je skup metaboličkih reakcija koje razgrađuju glukozu i druge organske molekule u prisutnosti kisika. Glukoza se razgrađuje kroz glikolizu i ciklus limunske kiseline (KREBS ciklus) za stvaranje visokoenergetskih elektrona. Ti se elektroni prolaze duž lanca transporta elektrona u unutarnjoj mitohondrijskoj membrani, što dovodi do pumpanja vodikovih iona preko membrane. Rezultirajući gradijent protona pokreće sintezu ATP -a procesom nazvanim oksidativnom fosforilacijom.
2. Lanac elektrona i oksidativna fosforilacija: Lanac elektrona je niz proteinskih kompleksa ugrađenih u unutarnju mitohondrijsku membranu. Djeluje kao put prijenosa elektrona, prolazeći elektrone iz molekula visokoenergetskih davatelja (poput NADH i FADH2) do molekula niskoenergetskih akceptora (poput kisika). Dok elektroni teče kroz lanac, njihova se energija koristi za pumpanje vodikovih iona preko membrane, stvarajući gradijent protona. Protok protona natrag u matricu kroz ATP sintazu pokreće sintezu ATP -a iz ADP -a.
3. Ciklus limunske kiseline: Ciklus limunske kiseline, poznat i kao Krebs ciklus, niz je kemijskih reakcija koje se javljaju u mitohondrijskoj matrici. Igra središnju ulogu u staničnom disanju dovršavanjem raspada glukoze i drugih organskih molekula za stvaranje ugljičnog dioksida, NADH -a i FADH2. Ti se visokoenergetski elektroni zatim koriste u lancu transporta elektrona za proizvodnju ATP-a.
4. Homeostaza kalcija: Mitohondrije igraju ulogu u regulaciji razine kalcija unutar stanice. Oni mogu preuzeti i pohraniti kalcij iz citosola, pomažući u održavanju odgovarajućih koncentracija kalcija potrebnih za različite stanične procese, uključujući kontrakciju mišića, prijenos živaca i regulaciju enzima.
5. Apoptoza (programirana stanična smrt): Mitohondrije su uključeni u pokretanje i izvršavanje apoptoze, oblika programirane stanične smrti. Kao odgovor na određene signale, mitohondrije oslobađaju proteine u citosol, poput citokroma C. Citohrom C pokreće aktivaciju kaspaza, obitelj enzima koji dovode do kaskade događaja koji u konačnici uzrokuju staničnu smrt.
6. Proizvodnja reaktivnih kisikovih vrsta (ROS): Mitohondrije su glavni izvor reaktivnih kisikovih vrsta (ROS) kao nusproizvod oksidativne fosforilacije. Iako je ROS bitan za staničnu signalizaciju i regulaciju, prekomjerna proizvodnja može uzrokovati oksidativni stres i pridonijeti starenju, oštećenju tkiva i različitim bolestima.
7. Proizvodnja topline (termogeneza): U određenim tkivima, poput smeđeg masnog tkiva, mitohondrije igraju ulogu u termogenezi, procesu stvaranja topline. To se postiže uklanjanjem lanca transporta elektrona iz ATP sinteze, što dovodi do oslobađanja energije kao topline umjesto ATP -a.
Uz to, mitohondrije su uključeni u nekoliko drugih staničnih funkcija, uključujući sintezu određenih lipida, aminokiselina i hema (komponenta hemoglobina). Oni također sudjeluju u staničnim signalnim putovima, rastu stanica i regulaciji staničnog metabolizma. Općenito, mitohondrije su neophodne organele koje orkestriraju različite ključne funkcije za održavanje stanične homeostaze i proizvodnje energije.