Mitokondrierna kallas ofta cellens "kraftverk" eftersom de är ansvariga för att generera det mesta av den kemiska energi som cellen behöver för att fungera. Denna energi produceras i form av adenosintrifosfat (ATP), en liten molekyl som fungerar som en universell energivaluta för celler.

Processen för ATP-generering i mitokondrier kallas cellandning, vilket innebär nedbrytning av glukos, fettsyror och andra organiska molekyler i närvaro av syre. Här är en översikt över de viktigaste stegen i cellandning som sker inom mitokondrierna:

1. Glykolys: Denna process äger rum i cytoplasman utanför mitokondrierna. Glukos, ett socker med sex kolatomer, bryts ner i två molekyler av pyruvat, en trekolsmolekyl. Detta steg genererar en liten mängd ATP och NADH, en elektronbärarmolekyl.

2. Pyruvatdekarboxylering: Pyruvatmolekyler från glykolys kommer in i mitokondrierna. De omvandlas till acetylkoenzym A (acetyl-CoA), som går in i citronsyracykeln.

3. Citronsyracykel (Krebs-cykel): Denna serie av kemiska reaktioner äger rum i mitokondriematrisen. Acetyl-CoA kombineras med oxaloacetat för att bilda citrat, som genomgår en rad enzymatiska reaktioner för att frigöra koldioxid och generera mer NADH och FADH2, elektronbärarmolekyler.

4. Elektrontransportkedja: NADH- och FADH2-molekylerna som produceras i glykolys och citronsyracykeln donerar sina högenergielektroner till elektrontransportkedjan. Denna kedja är belägen i det inre mitokondriella membranet och består av en serie proteinkomplex.

När elektroner rör sig genom kedjan, används deras energi för att pumpa vätejoner (H+) från mitokondriematrisen till intermembranutrymmet. Detta skapar en elektrokemisk gradient över membranet.

5. ATP-syntes: Den elektrokemiska gradienten som genereras av elektrontransportkedjan driver det sista steget av cellandning, ATP-syntes. När vätejoner strömmar tillbaka in i mitokondriella matrisen genom ett proteinkomplex som kallas ATP-syntas, används den energi som frigörs för att syntetisera ATP från ADP (adenosin difosfat).

Denna process av kemiosmos genererar en betydande mängd ATP, som sedan kan användas av cellen för olika energikrävande aktiviteter såsom cellulär rörelse, syntes av molekyler, aktiv transport av joner och många andra cellulära funktioner.

Sammantaget spelar mitokondrier en avgörande roll i energimetabolismen av djurceller genom att omvandla organiska molekyler till ATP genom processen med cellandning. Utan funktionella mitokondrier skulle celler inte kunna producera tillräckligt med energi för att utföra sina väsentliga funktioner, vilket leder till celldöd och i slutändan påverkar organismens överlevnad.