המיטוכונדריון הוא אברון קטן ומיוחד שתפקידו העיקרי הוא לייצר את המולקולה המספקת אנרגיה לתא. לשם כך יש בתאים שפע של אברוני מיטוכנדריה (צורת הרבים) המייצרים מולקולת ATP - מטבע האנרגיה של התא.
מולקולת ה-ATP עתירת האנרגיה מאפשרת את פעילותם של אנזימים ותהליכים רבים ומגוונים בתא. אברוני המיטוכונדריה מיצרים את מולוקולות ה-ATP באמצעות מפל ריכוזים.
הרעיון שמאחורי מפלי ריכוזים הוא פשוט: התא מנצל את הנטייה של חומרים לעבור ממקום שבו הריכוז שלהם גבוה למקום שבו ריכוזם נמוך, במטרה למצוא איזון. מפלי ריכוזים נוצרים על ידי שאיבה של יונים מאזור דליל ביונים מסוג מסוים לאזור שהריכוז שלהם בו גבוה. שאיבה כזו דורשת אנרגיה שאפשר לקבל מ-ATP (כמו במשאבת נתרן/אשלגן), מאלקטרונים (כמו בשרשרת מעבר האלקטרונים) או מיונים אחרים שמועברים עם כיוון מפל הריכוזים, כמו במשחלפי יונים.
מפלי הריכוזים של המיטוכונדריה מבוססים על יוני מימן. המפל נוצר באמצעות שרשרת מעבר אלקטרונים, נוצרת האנרגיה הפוטנציאלית לייצור ATP על ידי החלבון ATP סינתאז. היא עושה זאת באמצעות על ידי ניצול מפל ריכוזים כימי. הסרטון שלפנינו מציג את המיטוכונדריה בצורה מרהיבה. לאלו שאינם מכירים את תהליך הפקת האנרגיה במיטוכנדריה מומלץ לצפות קודם בסרטונים שרשרת מעבר אלקטרונים – הכח המייצר אנרגיה בגופנו, מפלי ריכוזים כמקור אנרגיה ו ATP סינתאז – המנוע המולקולרי המושלם בהם מוסבר תהליך הפקת ה-ATP במיטוכונדריה לפרטיו. מעבר לתהליך הפקת ה-ATP, ניתן לראות בסרטון גם תהליכים תאיים אחרים. נסו לזהות את התהליכים השונים המופיעים בסרטון.
אחד הדברים אשר מייחדים את המיטוכונדריה, הינו המטען הגנטי שלה. בניגוד לשאר האברונים בתא (למעט הכלורופלסט בצמח), למיטוכונדריה יש מטען גנטי משלה (כפי שניתן לראות בסרטון), והיא עוברת חלוקה במקביל לתא. המטען הגנטי המיטוכנדריאלי הינו שריד ליצור חד תאי קדום אשר ככל הנראה פיתח יחסי סימביוזה עם תא אאוקריוטי קדום. יחסי הגומלין הללו נתנו הגנה ומזון לחיידק המיטוכנדריאלי וכמות גדולה של אנרגיה זמינה לתא האאוקריוטי. את תוצאות שיתוף הפעולה הזה אנו רואים כיום בכל התאים האאוקריוטים בטבע. אמנם המיטוכונדריה כבר איננה אורגניזם המתפקד בזכות עצמו ומקבלת חלק מהחלבונים מהתא (כפי שניתן לראות בסרטון), אך מצד שני לא ניתן לומר כי היא אברון כשאר האברונים. מאפיין מעניין נוסף הוא שהמטען הגנטי המיטוכונדריאלי עובר בתורשה אימהית בלבד, וזאת משום שהזרע, בשל גודלו, מכיל הרבה פחות מיטוכונדריה מביצית (פי 1000), מעבר לכך רוב המיטוכונדריה בזרע מרוכזות בבסיס השוטון, אשר נשאר בחוץ בעת ההפריה, ואם זה לא מספיק הDNA המיטוכונדריאלי הזכרי מסומן ומפורק בביצית המופרית.
חומרי הגלם המשמשים את המיטוכנדריה ליצירת ATP הינם תוצרי לוואי של מעגל קרבס (מעגל החומצה הציטריט) ותהליך הגליקוליזה. אותם חומרי גלם הינם למעשה חומרים מחזרים אשר מוסרים אלקטרונים לשרשרת מעבר האלקטרונים ויחד עם זאת מועברים יוני מימן (פרוטונים) מצד אחד של הממברנה לצידה השני. מפל ריכוזי יוני המימן שנוצר כתוצאה מכך משמש ככח מניע לאנזים היוצר את ה-ATP - הATP synthase. למידע נוסף אתם מוזמנים לצפות בסרטונים שרשרת מעבר אלקטרונים – הכח המייצר אנרגיה בגופנו, מפלי ריכוזים כמקור אנרגיה ו ATP סינתאז – המנוע המולקולרי המושלם.
