1. Παραγωγή ενέργειας (σύνθεση ΑΤΡ): Τα μιτοχόνδρια παράγουν ΑΤΡ μέσω κυτταρικής αναπνοής, που είναι ένα σύνολο μεταβολικών αντιδράσεων που διασπούν τη γλυκόζη και άλλα οργανικά μόρια παρουσία οξυγόνου. Η γλυκόζη χωρίζεται μέσω της γλυκόλυσης και του κύκλου κιτρικού οξέος (κύκλος Krebs) για την παραγωγή ηλεκτρόνων υψηλής ενέργειας. Αυτά τα ηλεκτρόνια περνούν κατά μήκος της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη, οδηγώντας στην άντληση ιόντων υδρογόνου κατά μήκος της μεμβράνης. Η προκύπτουσα κλίση πρωτονίων οδηγεί τη σύνθεση του ΑΤΡ μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται οξειδωτική φωσφορυλίωση.
2. Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων και η οξειδωτική φωσφορυλίωση: Η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων είναι μια σειρά συμπλοκών πρωτεϊνών ενσωματωμένων στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη. Λειτουργεί ως οδός μεταφοράς ηλεκτρονίων, που διέρχονται ηλεκτρόνια από μόρια δότη υψηλής ενέργειας (όπως NADH και FADH2) σε μόρια αποδέκτη χαμηλής ενέργειας (όπως οξυγόνο). Καθώς τα ηλεκτρόνια ρέουν μέσω της αλυσίδας, η ενέργεια τους χρησιμοποιείται για την αντλία ιόντων υδρογόνου κατά μήκος της μεμβράνης, δημιουργώντας μια κλίση πρωτονίων. Η ροή των πρωτονίων πίσω στη μήτρα μέσω της συνθετάσης ΑΤΡ οδηγεί τη σύνθεση του ΑΤΡ από την ADP.
3. Κύκλος κιτρικού οξέος: Ο κύκλος του κιτρικού οξέος, γνωστός και ως κύκλος Krebs, είναι μια σειρά χημικών αντιδράσεων που εμφανίζονται στη μιτοχονδριακή μήτρα. Διαδραματίζει κεντρικό ρόλο στην κυτταρική αναπνοή συμπληρώνοντας την κατανομή της γλυκόζης και άλλων οργανικών μορίων για τη δημιουργία διοξειδίου του άνθρακα, NADH και FADH2. Αυτά τα ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας χρησιμοποιούνται στη συνέχεια στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων για την παραγωγή ΑΤΡ.
4. Τα μιτοχόνδρια παίζουν ρόλο στη ρύθμιση των επιπέδων ασβεστίου εντός του κυττάρου. Μπορούν να αναλάβουν και να αποθηκεύσουν ασβέστιο από το κυτοσόλιο, συμβάλλοντας στη διατήρηση των κατάλληλων συγκεντρώσεων ασβεστίου που είναι απαραίτητες για διάφορες κυτταρικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της συστολής των μυών, της μετάδοσης των νεύρων και της ρύθμισης των ενζύμων.
5. απόπτωση (προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος): Τα μιτοχόνδρια εμπλέκονται στην έναρξη και την εκτέλεση της απόπτωσης, μια μορφή προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου. Σε απόκριση σε ορισμένα σήματα, οι πρωτεΐνες απελευθέρωσης των μιτοχονδρίων στο κυτοσόλιο, όπως το κυτοχρώμιο c. Το κυτοχρώμιο C ενεργοποιεί την ενεργοποίηση των κασπασών, μια οικογένεια ενζύμων που οδηγούν στον καταρράκτη των γεγονότων που τελικά προκαλούν κυτταρικό θάνατο.
6. Παραγωγή αντιδραστικών ειδών οξυγόνου (ROS): Τα μιτοχόνδρια αποτελούν σημαντική πηγή αντιδραστικών ειδών οξυγόνου (ROS) ως υποπροϊόν της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης. Ενώ τα ROS είναι απαραίτητα για την κυτταρική σηματοδότηση και τη ρύθμιση, η υπερβολική παραγωγή μπορεί να προκαλέσει οξειδωτικό στρες και να συμβάλλει στη γήρανση, τη βλάβη των ιστών και σε διάφορες ασθένειες.
7. Θερμική παραγωγή (θερμογένεση): Σε ορισμένους ιστούς, όπως ο καφέ λιπώδης ιστός, τα μιτοχόνδρια παίζουν ρόλο στη θερμογένεση, τη διαδικασία δημιουργίας θερμότητας. Αυτό επιτυγχάνεται με την αποσύνδεση της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων από τη σύνθεση ΑΤΡ, οδηγώντας στην απελευθέρωση ενέργειας ως θερμότητας αντί του ΑΤΡ.
Επιπλέον, τα μιτοχόνδρια εμπλέκονται σε διάφορες άλλες κυτταρικές λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένης της σύνθεσης ορισμένων λιπιδίων, αμινοξέων και HEME (συστατικό της αιμοσφαιρίνης). Συμμετέχουν επίσης σε κυτταρικές οδούς σηματοδότησης, κυτταρική ανάπτυξη και ρύθμιση του κυτταρικού μεταβολισμού. Συνολικά, τα μιτοχόνδρια είναι απαραίτητα οργανίδια που ενορχηστίζουν διάφορες κρίσιμες λειτουργίες για να διατηρήσουν την κυτταρική ομοιόσταση και την παραγωγή ενέργειας.