1. Výroba energie (syntéza ATP): Mitochondrie produkují ATP prostřednictvím buněčného dýchání, což je sada metabolických reakcí, které rozkládají glukózu a další organické molekuly v přítomnosti kyslíku. Glukóza se rozkládá přes glykolýzu a cyklus kyseliny citronové (Krebs Cycle) za vzniku vysokoenergetických elektronů. Tyto elektrony se procházejí podél řetězce transportu elektronů ve vnitřní mitochondriální membráně, což vede k čerpání vodíkových iontů přes membránu. Výsledný protonový gradient řídí syntézu ATP procesem zvaným oxidační fosforylací.
2. Elektronový transportní řetězec je řada proteinových komplexů zabudovaných do vnitřní mitochondriální membrány. Funguje jako dráha přenosu elektronů, předává elektrony z molekul dárce s vysokou energií (jako je NADH a FADH2) na molekuly s nízkou energií (jako je kyslík). Jak elektrony protékají řetězem, jejich energie se používá k čerpání vodíkových iontů přes membránu a vytváří protonový gradient. Tok protonů zpět do matrice prostřednictvím ATP syntázy řídí syntézu ATP z ADP.
3. cyklus kyseliny citronové: Cyklus kyseliny citronové, známý také jako Krebs Cycle, je řada chemických reakcí, které se vyskytují v mitochondriální matrici. Hraje ústřední roli v buněčném dýchání dokončením rozpadu glukózy a dalších organických molekul za vzniku oxidu uhličitého, NADH a FADH2. Tyto vysokoenergetické elektrony se pak používají v řetězci transportu elektronů k výrobě ATP.
4. homeostáza vápníku: Mitochondrie hraje roli při regulaci hladin vápníku v buňce. Mohou zabírat a ukládat vápník z cytosolu a pomáhat udržovat správné koncentrace vápníku nezbytné pro různé buněčné procesy, včetně kontrakce svalů, přenosu nervů a regulace enzymu.
5. apoptóza (programovaná buněčná smrt): Mitochondrie se podílejí na iniciaci a provádění apoptózy, což je forma programované buněčné smrti. V reakci na určité signály uvolňují proteiny mitochondrie do cytosolu, jako je cytochrom c. Cytochrom C spustí aktivaci kaspáz, rodiny enzymů, které vedou k kaskádě událostí, což nakonec způsobuje buněčnou smrt.
6. Produkce reaktivních druhů kyslíku (ROS): Mitochondrie jsou hlavním zdrojem reaktivních druhů kyslíku (ROS) jako vedlejší produkt oxidační fosforylace. Zatímco ROS je nezbytná pro buněčnou signalizaci a regulaci, nadměrná produkce může způsobit oxidační stres a přispívat ke stárnutí, poškození tkáně a různým onemocněním.
7. Produkce tepla (termogeneze): V některých tkáních, jako je hnědá tuková tkáň, hrají mitochondrie roli v termogenezi, proces generování tepla. Toho je dosaženo odložením řetězce transportu elektronů ze syntézy ATP, což vede k uvolnění energie jako tepla namísto ATP.
Kromě toho jsou mitochondrie zapojeny do několika dalších buněčných funkcí, včetně syntézy určitých lipidů, aminokyselin a hemu (složka hemoglobinu). Rovněž se účastní buněčných signálních drah, růstu buněk a regulaci buněčného metabolismu. Celkově jsou mitochondrie nepostradatelné organely, které organizují různé klíčové funkce pro udržení buněčné homeostázy a výroby energie.