O mitocondrie este un organit , care posedă toate caracteristicile unui organism procariot , înconjurat de o membrană dublă , fiecare compusă dintr-un strat dublu de fosfolipide și care se găsește în majoritatea celulelor eucariote (rare sau absente în eritrocite ). Diametrul lor variază în general între 0,75 și 3 µm, în timp ce forma și structura lor generală sunt extrem de variabile. Există până la 2.000 pe celulă și sunt localizate preferențial în zonele celulare care consumă ATP. Acestea permit producerea de ATP , diverși cofactori metabolici ( NADH , FADH 2 ) și sunt implicați în diverse procese, cum ar fi comunicarea , diferențierea , apoptoza și reglarea ciclului celular . Mitocondriile sunt, de asemenea, legate de anumite boli umane, cum ar fi retardul mintal , problemele cardiace și joacă un rol important în procesul de îmbătrânire .
Mitocondriile sunt invizibile la microscopie cu lumină atunci când nu sunt colorate cu coloranți biologici ( rodamina 123 și verde Janus B ). Studiul lor detaliat necesită microscopul electronic, care are o rezoluție mult mai bună.
Teoria endosymbiotic explică prezența mitocondriilor în celulele eucariote prin încorporarea sau endocitoză unui α-proteobacterium , într - o celulă gazdă în urmă cu câteva miliarde de ani. ADN-ul mitocondriilor este astfel diferit de cel al nucleului și, în general, transmis de mamă .
Termenul mitocondrie provine din greaca veche μίτος ( mitos ) care înseamnă „fir” și χόνδρος ( chondros ) care înseamnă „granule”.
Mitocondriile sunt adesea descrise ca „puteri” ale celulelor, deoarece contribuie la cea mai mare parte a producției de ATP celular prin β-oxidare , ciclul Krebs și lanțul respirator ca parte a procesului. Fosforilarea oxidativă , ATP este molecula de energie omniprezentă utilizat într-un număr mare de reacții chimice ale metabolismului , inclusiv anabolismul ( biosinteza ). Pe lângă rolul lor în metabolismul energiei celulare, mitocondriile sunt implicate și în semnalizarea celulară , diferențierea și moartea , precum și în controlul ciclului celular și al creșterii celulare . Aceste procese influențează la rândul lor biogeneza mitocondriilor. Acestea au fost, de asemenea, legate de mai multe boli umane, cum ar fi bolile mitocondriale și diferite boli de inimă .
Mai multe proprietăți ale mitocondriilor le fac organite speciale. Numărul lor pe celulă variază considerabil în funcție de specie , de țesut și de tipul de celulă (setul de mitocondrii se numește condriom). Astfel, celulele roșii din sânge ale globulelor sanguine (RBC) sunt total lipsite de mitocondrii. Trombocitele conțin foarte puțin din ea, în timp ce ficatul si celulele musculare pot conține mai mult de 2.000 Acest. Organelle este alcătuit din mai multe compartimente specializate în mai multe funcții fiziologice: a membranei mitocondriale exterioara , spatiul intermembrane mitocondriale , membranei mitocondriale interioare , iar matricea mitocondrială . Proteinele mitocondriale depind de speciile și țesuturile luate în considerare. La om, mitocondriile cardiace conțin cel puțin 615 tipuri diferite de proteine, în timp ce 940 au fost identificate la șobolani; mitocondrial proteomul este probabil reglată dinamic.
În cele din urmă, mitocondriile au propriul lor genom , numit genom mitocondrial , al cărui ADN are multe analogii cu genomul bacteriilor .
Există aproximativ 300 până la 2000 de mitocondrii pe celulă. Mitocondriile au diametrul de 0,75 până la 3 μm și lungimea de până la 10 μm . Ele constau din doua membrane , o membrana mitocondrială exterioară și o membrana mitocondrială interior , care delimitează trei medii: mediul extra-mitocondriale ( citoplasmă a celulei ), spatiul intermembrane mitocondriale , iar matricea mitocondrială .
Membrana mitocondrială exterioară conține întreaga organelle și este de aproximativ 6-7,5 nm gros . Său raport de masă de proteină / fosfolipidă este similară cu membranele plasmatice ale celulelor de eucariotelor , în general , aproape de 1: 1.
Acesta conține un număr mare de proteine membranare integrale numite porine și care formează canale apoase, permițând moleculelor hidrofile mai mici de 5 kDa să se difuzeze liber prin stratul bilid lipidic : anioni , cationi , acizi grași , nucleotide . Membrana este totuși impermeabilă la ionii H⁺.
Proteinele, mai masive, pot intra în mitocondrii unde o secvență semnal este atașată la capătul lor N- terminal , permițând acestor proteine să se lege de o translocază a membranei exterioare, care asigură transportul lor activ prin membrană.
Membrana exterioara contine de asemenea enzime implicate în activități diverse precum biosinteza acizilor grași (implicat în special în constituția majorității lipidelor ), oxidarea de adrenalină (un hormon de și un neurotransmițător ) și degradarea de triptofan (un proteinogenici aminoacizi ). Acestea includ monoaminooxidaza , NADH insensibilă la rotenonă - citocrom c reductază , kinurenină 7,8-hidroxilază și acil-CoA sintetază .
Ruptura membranei exterioare permite proteinelor din spațiul intermembranar mitocondrial să se răspândească în citosol , ducând la moartea celulară. Acestea includ citocrom C .
Membrana mitocondrială externă se poate asocia cu membrana reticulului endoplasmatic într-o structură denumită MAM ( membrană ER asociată mitocondriei ). Această structură joacă un rol important în anumite moduri de semnalizare celulară a calciului și este implicată în transferul de lipide între ER și mitocondrii.
Spațiul intermembranar mitocondrial , uneori denumit spațiul perimitocondrial, este delimitat de membranele mitocondriale exterioare și interioare. Deoarece membrana exterioara este permeabilă la molecule mici , concentrația de specii chimice , cum ar fi oze și unii ioni este în mod esențial aceeași în spațiul intermembrane ca în citosol .
Datorită impermeabilității membranei exterioare la ionii H⁺, spațiul inter-membrană este saturat cu protoni din procesele metabolice care au loc în matrice. Dintre procaspaze și citocrom c , implicate în apoptoză, sunt prezente în cantitate semnificativă în spațiul inter-membranar.
Cele Proteinele care transporta o secvență specifică de semnalizare poate fi transportată prin membrana exterioară , astfel încât compoziția de proteine diferă în spațiul intermembrane comparativ cu citosol.
Membrana mitocondrială interior este structurata in crestele caracteristice mitocondriilor, lamelare si invaginations tubulare îndreptate spre interiorul matricei și observabile prin microscopie electronică sau prin fluorescenta in situ hibridizare in microscopie .
Acestea găzduiesc enzimele lanțului respirator , ATP sintaza , permeazele și lanțurile de transport ale electronilor .
Morfologia crestelor este în mod substanțial dependentă de prezența ATP sintazei, care asigură furnizarea de ATP către celulă; numărul și forma crestelor variază în funcție de activitatea mitocondriilor ( cerințe energetice ridicate , oxidarea acizilor grași ).
Este alcătuit din 3/4 proteine și 1/4 lipide. Suprafața sa este de până la 3 ori mai mare decât cea a membranei exterioare, datorită crestelor. Membrana internă conține mai mult de 151 de diferite polipeptide , găzduiește aproximativ 1 / 8 din toate proteinele din mitocondrie. Prin urmare, concentrația lipidică este mai mică decât cea a stratului bistrat exterior și permeabilitatea sa este mai mică.
Membrana internă are în special un fosfolipid dublu, cardiolipina , substituită cu patru acizi grași . Cardiolipina este în general caracteristică membranelor mitocondriale și membranelor plasmatice bacteriene . În corpul uman, este prezent în principal în regiuni cu activitate metabolică ridicată sau cu activitate energetică ridicată, cum ar fi cardiomiocitele contractile , în miocard .
Dintr-un strat strat cu diferite compoziții, predominant proteine, molecule, ioni și complexe proteice trec în principal prin transportoare de membrană. Astfel, proteinele sunt transportate de translocaza complexă a membranei interioare (en) ( TIM ) sau proteina Oxa1.
Funcția și metabolismulSpre deosebire de membrana exterioară, aceasta nu conține porine , ci permeaze , asigurând co-transportul ionilor și moleculelor H +.
Astfel, proteinele sunt transportate de translocaza complexă a membranei interioare (en) ( TIM ) sau proteina Oxa1. Astfel, complexul TIM 23 permite intrarea proteinelor situate în spațiul intermembranar din membrana interioară și în matricea mitocondrială . Complexul TIM 22 permite inserarea proteinelor în membrana internă și în special a proteinelor cu mai multe domenii transmembranare. Proteinele Oxa permit ieșirea din matrice pentru anumite proteine de origine mitocondrială.
Proteinele membranei mitocondriale interioare îndeplinesc multe funcții fiziologice:
Matricea mitocondrială este spațiul inclus în membrana mitocondrială internă . Conține aproximativ două treimi din proteina totală din mitocondrii. Acesta joacă un rol cheie în producția de ATP cu ajutorul ATP sintazei incluse în membrana interioară. Acesta conține un amestec foarte concentrat de sute de enzime diferite (în principal implicate în degradarea a acizilor grași și piruvat ) de ribozomi mitocondrie de specifice ARN - ului de transfer și mai multe copii ale ADN - ului a genomului mitocondrial .
Mitocondriile au propriul lor genom, precum și echipamentul enzimatic necesar pentru realizarea propriei biosinteze proteice . Secvența a genomului mitocondrial uman este format din 16,569 de perechi de baze care codifică 37 gene : 22 de transfer de ARN , 2 ARN ribozomal și 13 polipeptide . Cele 13 peptide mitocondriale umane sunt integrate în membrana mitocondrială internă cu proteine codificate de gene localizate în nucleul celulei.
O mitocondrie poate apărea numai din creșterea și împărțirea altei mitocondrii deja existente. În mod normal, înainte de diviziunea celulară, mitocondriile se dublează în masă și apoi se despart în jumătate. Această diviziune începe cu apariția unei caneluri de divizare pe membrana interioară. Are loc pe tot parcursul fazei și necesită intervenția proteinei DRP1 (apropiată de dinamină ). Replicarea ADN - ului mitocondrial nu se limitează doar la faza S a ciclului celular . Numărul de mitocondrii per celulă este reglat de activitatea celulelor. De exemplu, o celulă musculară în repaus conține de 5 până la 10 ori mai puține mitocondrii decât o celulă musculară activată permanent.
Faptul că mitocondriile au propriul ADN, precum cloroplastele , indică o origine exogenă. Studiile moleculare arată că mitocondriile provin din endosymbiosis, există aproximativ acum 2 miliarde de ani, un a-proteobacterii de ordinul a Rickettsiales , în cazul în care există mulți paraziți obligã intracelulare cum ar fi tipurile de Rickettsia (inclusiv grupul tifos ) și Wolbachia (care infectează artropode și nematode ). Teoria endosimbiotică a originii mitocondriilor a fost dezvoltată și argumentată de Lynn Margulis în 1966 , apoi a fost susținută de descoperirea ADN-ului specific mitocondriilor în 1980 . Se pare că în timpul evoluției ADN-ul original al bacteriei a suferit diverse evoluții, a pierdut un număr mare de gene, uneori transferate în ADN-ul celulei gazdă. În același timp cu acest transfer al sintezei anumitor proteine către gazdă, acesta din urmă a dezvoltat un arsenal de translocaze, enzime care permit transferul acestor proteine în matricea mitocondrială.
Oamenii de știință au formulat această ipoteză pentru că:
Un studiu sugerează că o simbioză între Asgardarchaeota , heterotrofă și care respinge hidrogenul, precum și alți compuși reduși, și α-proteobacteriile specializate în metabolismul hidrogenului ar fi precedat endosimbioza.
Conform teoriei endosimbiotice , mitocondriile au o origine monofiletică unică. O celulă procariotă primitivă ar fi integrat un endosimbiont în urmă cu aproximativ 1,5 până la 2 miliarde de ani în urmă, când atmosfera primitivă s-a îmbogățit cu oxigen. Studiile filogenetice indică faptul că acest endosimbiont este legat de alfaproteobacterii , cea mai apropiată rudă a mitocondriilor cunoscute în prezent ca fiind Rickettsia prowazekii , un parazit intracelular obligatoriu (adică o bacterie care poate supraviețui, prospera și reproduce numai) în interiorul celulelor gazdei sale, folosind resurse). În timpul evoluției, majoritatea genelor endosimbionului original ar fi fost pierdute sau transferate în nucleul celulei eucariote gazdă. Într-adevăr, numeroasele pseudogene mitocondriale prezente în genom atestă un proces de transfer pe tot parcursul evoluției.
Materialul genetic ( ADN mitocondrial ) al mitocondriilor (care este singura parte a celulelor animale care are ADN propriu , în afară de nucleu ) este adesea utilizat în cercetarea filogenetică . Genomul mitocondrial uman (ADNmt) este circular, nu are introni și este alcătuit din 16.569 perechi de baze (genom mic), incluzând 13 cistroni care codifică ARN mesager , 22 de gene care codifică ARN-uri de transfer și 2 gene care codifică ARN ribozomale .
Genomul mitocondrial poate fi foarte diferit de la o specie la alta, este extrem de dinamic și este adesea heteroplasmic, adică forme diferite coexistă în cadrul aceleiași celule. Poate fi găsit sub formă circulară sau liniară, dublă sau monocatenară. Acest genom are 5-10 exemplare în mitocondrie. Aceste forme diferite sunt, printre altele, produsele replicării genomului mitocondrial printr-un mecanism de cerc rotativ, dar și al unui mecanism de replicare dependent de recombinare, similar cu replicarea fagului T4 . Genomurile mitocondriale sunt de obicei reprezentate într-o formă circulară, „cercul principal” care corespunde moleculei care descrie cel mai bine genomul.
Ribozomii mitocondriale sau mitoribozomii sunt diferiți de ribozomii din celulă: sunt mai mici (70S în loc de 80S).
Codul genetic utilizat pentru sinteza proteinelor poate fi diferit de cel utilizat pentru sintezele citosolice . La vertebrate, 4 codoni din 64 au o semnificație diferită, inclusiv codonul UGA care este transcris în citosol ca un codon stop, dar în matricea UGA este transcris ca triptofan (Trp / W), AGG și AGA codifică un codon STOP în loc de „o arginină (Arg / R) și AUA codifică metionina (Met / M) în loc de izoleucină (Ile / I). ADN-ul mitocondrial se poate replica, de asemenea.
La animale, în timpul reproducerii sexuale, mitocondriile spermatozoizilor ar putea trece în ovocit , dar numărul de mitocondrii astfel transferate rămâne foarte scăzut în comparație cu cele deja prezente în ovocit. Mitocondriile spermatozoizilor rămân situate pe flagel, care vor fi distruse de autofagie atunci când spermatozoizii se află în ovocit. Cu alte cuvinte, aproape toate mitocondriile din celula ouă provin din gametul feminin. Prin urmare, studiul ADN-ului mitocondrial uman face posibilă trasarea relațiilor genealogice dintre indivizi numai în funcție de calea maternă. Unele studii au reușit astfel să descrie un genom mitocondrial ancestral din care provin toate genomurile mitocondriale ale umanității. Presupusul individ feminin care a purtat acest genom a fost denumit Eva mitocondrială . Acest termen biblic rămâne oricât de înșelător, este într-adevăr foarte puțin probabil ca omenirea să aibă un singur strămoș feminin și studii recente, care dovedesc transferul mitocondriilor din spermă în timpul fertilizării, pun la îndoială această teorie.
Codul genetic al mitocondriilor este diferit de cel al nucleului. Într-adevăr, codonul AUA codifică o izoleucină în nucleu și o metionină în mitocondrii. Codonul UGA este un codon stop (care oprește traducerea), dar codifică triptofanul în mitocondrii.
La plantele verzi, ADN-ul mitocondrial este mult mai mare și are dimensiuni foarte variabile, codificând în jur de șaizeci de proteine cunoscute, deși la plante și animale marea majoritate a proteinelor mitocondriale sunt codificate în genomul nuclear. Genomul mitocondrial și genomul cloroplastidiană conțin introni Type II ( grup- II introni ). Intronii de tip II împărtășesc o origine evolutivă cu spliceozomul . Acești introni de tip II au o secvență care a degenerat în timpul evoluției și mulți și-au pierdut capacitatea de auto-îmbinare independent. Au nevoie de factori codificați în nucleu pentru a fi îmbinați și uneori și de factori codificați în interiorul acestor organite (numite maturi).
Mitocondriale proteom este setul de proteine prezente în mitocondriile unei celule eucariote , în orice moment dat. Proteomul este un set dinamic definit în timp (moment luat în considerare: stadiul dezvoltării, dimineața sau seara) și în spațiu (eșantion considerat: celulă, țesut, organism). Pentru a descrie toate proteinele care pot fi prezente într-o mitocondrie în orice moment din viața organismului, va fi utilizat termenul proteom total.
Proteomul mitocondrial este compus din proteine produse în mitocondrie și codificate în genomul mitocondrial și proteine produse în citoplasmă și codificate în genomul nuclear. Majoritatea complexelor enzimatice (exemplu: ATP-sintază) se formează prin juxtapunerea polipeptidelor sintetizate în mitocondrii și în citosol (fluidul intern al celulei).
Deși mitocondriile sunt descendenți ai bacteriilor, nu toate proteinele din proteomul lor sunt de origine bacteriană. Astfel, în drojdie 50 până la 60% din proteinele mitocondriale au omologi în procariote, în timp ce 40 până la 50% nu.
Este interesant de remarcat faptul că datorită asocierilor de proteine kinesin și dynein din microtubuli, mitocondriile sunt capabile să se miște.
În funcție de organism, 1 până la 10% din proteinele mitocondriale sunt sintetizate direct în matrice de mitoribozomi, din ADN - ul mitocondrial.
Proteinele mitocondriale care posedă un omolog procariot rezultă probabil din transferul de gene de la endosimbiont la energia nucleară, în timp ce proteinele care nu sunt omoloage proteinelor procariote rezultă dintr-un fenomen de „îmbogățire” a proteomului mitocondrial de către proteine noi și, prin urmare, de proteine noi. funcții.
Proteinele mitocondriale codificate de genomul nuclear (sau proteinele mitocondriale nucleare) sunt importate în interiorul matricei mitocondriale prin diferite mecanisme posibile:
Diferența de potențial pe ambele părți ale membranei poate face ca proteinele să treacă prin matrice.
Mărimea proteomei mitocondriale umane este estimată la peste o mie de proteine, dintre care aproximativ 1% sunt codificate de genomul mitocondrial (13 proteine), dintre care jumătate sunt identificate în prezent. Doar 13 proteine sunt codificate de ADN mitocondrial, un vestigiu al genomului endosimbiont . Toate celelalte proteine sunt codificate de genomul nuclear .
Este considerat a fi „puterea” celulei, deoarece acolo au loc ultimele etape ale ciclului respirator care transformă energia moleculelor organice rezultate din digestie ( glucoză ) în energie utilizabilă direct de celulă ( ATP ) . În absența oxigenului, celula folosește fermentația în citoplasmă pentru a produce energia necesară funcționării sale, dar este un sistem mult mai puțin eficient, care degradează substratul într-un mod incomplet. Concentrația crescută de ioni H + în celulele musculare este unul dintre motivele oboselii după o activitate intensă. Într-adevăr, acești ioni H + modifică pH-ul intracelular și modifică de fapt condițiile de funcționare enzimatică ale celulei care nu mai pot funcționa corect.
În mitocondrii au loc ultimele două faze ale respirației celulare : ciclul Krebs (în matrice ) și lanțul de transport al electronilor (la nivelul membranei interne). Într-adevăr, producția de ATP cuprinde 3 etape principale:
În aceste 3 etape, prin ciclul Krebs (deci în condiții aerobe ), mitocondriile permit, dintr-o moleculă de glucoză, producerea teoretică a 36 sau 38 molecule ATP (aceasta depinde de naveta utilizată pentru transportul NAD al glicolizei) - în practică, randamentul este puțin mai mic, aproape de aproximativ treizeci de molecule de ATP per moleculă de glucoză oxidată, unele studii dând valoarea de 29,85 ATP / glucoză .
Acetil CC poate fi obținut prin transformarea acetoacetil-CoA din transformarea corpilor cetonici produse de ficat din acizi grași (jeun dietă cetonă). În cazul creierului, acest lanț de aprovizionare cu energie are avantajul de a trece bariera hematoencefalică fără adjuvant (insulină sau proteine specifice) care o poate modifica pe termen lung și ar putea preveni mecanismele de inflamație rezultate din calitatea slabă a alimentelor. În plus, alimentarea cu energie este mai rapidă și mai eficientă (disponibilitate mai bună, fără glicoliză).
Mitocondriile participă la apoptoză (moarte celulară) cu citocrom c . În plus, au și o funcție de concentrare și stocare a ionilor de calciu, sodiu și potasiu, unde sunt depozitați sub formă de granule opace. Se găsesc, de asemenea, aur, fier și osmiu.
Rezultatele unui studiu realizat de cercetătorii INSERM publicat în 2018 sugerează că mitocondriile se pot apropia de o temperatură de 50 ° C , sau cu cel puțin 10 ° mai mare decât temperatura corpului, ceea ce ar putea deschide căi promițătoare pentru a lupta împotriva anumitor boli. Cu toate acestea, eterogenitățile de temperatură din interiorul celulei sunt de obicei considerate imposibile, studiile anterioare sugerând o diferență de temperatură între celulă și mitocondrii de doar o miime de grad. O lectură critică a studiului INSERM sugerează că existența unei diferențe de temperatură de 10 ° C pe câțiva microni ar duce la un consum nerezonabil de energie pentru celulă. În cele din urmă, aceste rezultate controversate s-ar putea datora unei interpretări greșite a sondei moleculare fluorescente, al cărei grad de fluorescență depinde de temperatură, dar și de mișcare.
Tinte otravitoare | Otravuri |
---|---|
Complexul I | rotenonă , barbiturice , derivați de mercur |
Complexul II | malonat ( acid malonic ), SDHI ( pesticid ) |
Complexul III | antimicină , strobilurină ( pesticid ) |
Complexul IV | monoxid de azot , cianură , monoxid de carbon |
Complex V (F0 / F1ATPase) | oligomicină , aurovertină |
Schimbător ATP / ADP | atractilozid , acid bongkrekic (în) |
Permeabilitatea membranei interioare | dinitrofenol , valinomicină |
În agricultură, mitocondriile sunt ținta preferată a pesticidelor, mai întâi rotenona, folosită și apoi interzisă, deoarece este legată de boala Parkinson . În prezent, SDHI , inhibitori ai succinatului dehidrogenazei sunt folosiți pe scară largă în scopul eliminării mucegaiurilor. Unele otrăvuri au rolul de a nu împiedica funcționarea diferitelor complexe, adică transferurile de electroni ai lanțului respirator sunt efectuate, dar aceste proteine, decuplantele sau UCP vor ocoli complexul V. ( ATP sintază ) prin crearea un canal prin membrana interioară. Acest por permite protonilor să treacă din spațiul intermembranar către matrice în direcția gradientului lor, ceea ce are ca rezultat eliberarea de căldură, dar nu producerea de ATP. Aici se poate menționa exemplul dinitrofenolului .
Mitocondriile, din stadiul fetal, joacă un rol esențial (în special pentru metabolismul intermediar, dezvoltarea neurologică perinatală, imunitatea, bioenergetica, metabolismul neurotransmițătorului). Orice disfuncție mitocondrială (MD) poate avea, prin urmare, efecte dăunătoare care pot induce în special boli neurologice (sau pot contribui la acestea) sau care pot agrava consecințele și morbiditatea altor anomalii ( de exemplu, autismul sau schizofrenia ).
În plus, pe parcursul vieții, acumularea daunelor mitocondriale contribuie la îmbătrânirea și bolile neurodegenerative.
În 1857 , Kölliker a descris aspecte ale mitocondriilor musculare . În 1890 , Altmann a descris o tehnică de colorare a mitocondriilor pe care a numit-o bioblaste și a postulat autonomia lor metabolică și genetică . Dar microbiologul și endocrinologul Carl Benda a fost cel care, luând aceste observații asupra preparatelor colorate cu violet de cristal , a propus în 1898 să numească aceste structuri mitocondrii .
În 1937 , un om de știință german, Hans Adolf Krebs , a dezvoltat un model al unei căi metabolice cunoscută sub numele de ciclul Krebs care are loc în eucariote în mitocondrie. În 1940 - 1943 , Claude a izolat mitocondriile din celulele hepatice . În 1948 - 1950 , Kennedy și Lehninger (ro) arată că ciclul Krebs, β-oxidarea și fosforilarea oxidativă au loc în mitocondrie. În 1978 , Peter Mitchell a câștigat Premiul Nobel pentru teoria sa chimiosmotică . În 1981 , Anderson și echipa sa au descoperit structura genetică a ADN-ului mitocondrial uman . În cele din urmă, Boyer și Walker au câștigat și Premiul Nobel pentru studiile lor asupra structurii și funcției ATP sintazei .
În 2016, se știa că un singur eucariot și-a pierdut toate mitocondriile: Monocercomonoides (en) sp. PA203.
Rețeaua de microtubuli permite mitocondriilor să se deplaseze rapid acolo unde celula are nevoie de energie. În celula țesutului muscular striat scheletic, acestea vor fi aranjate în apropierea materialului contractil.
Mitocondriile sunt totuși imobile în spermatozoizi, deoarece sunt dispuse în jurul axonemului (structură care alcătuiește flagelul).
Se găsesc și în cardiomiocite și atunci când celula se află în mitoză.
În 2020, Alain Thierry, director de cercetare Inserm la Institutul de Cercetare a Cancerului din Montpellier, a publicat în revista științifică FASEBW rezultatele cercetărilor sale privind descoperirea mitocondriilor extracelulare. Timp de șapte ani, el a analizat împreună cu echipa sa o sută de probe de plasmă din sânge, în care au detectat mitocondrii libere. Această descoperire face posibilă prevederea unor noi căi terapeutice referitoare la diagnostice și răspunsurile imune ale corpului. O nouă ipoteză privind comunicarea între celule este, de asemenea, luată în considerare datorită acestei descoperiri.