Mitokondrier kan akkumulere Ca2+ ved en energiafhængig proces
Dette involverer ikke en specifik ATPase transportør, som for ER, men Ca2+ akkumuleres snarere via en elektrogene Ca2+ kanal. Energien til at drive ophobning af Ca2+ kommer fra det betydelige mitokondrielle membranpotentiale. Dette potentiale genereres af den store protongradient, der etableres af elektrontransportkæden og er nødvendig for koblingen af respirationen til ATP-syntesen. Eksperimentelt kan mitokondriel akkumulering af Ca2+ enten drives af et substrat til oxidativ metabolisme eller af ATP. I sidstnævnte tilfælde driver hydrolysen af ATP H+-akkumulering og genererer membranpotentiale gennem omvending af H+-ATPasen. Lægemidler, der enten forstyrrer elektrontransporten, som f.eks. antimycin, eller som bryder protonegradienten sammen, som f.eks. protonophore udkoblere, blokerer mitokondriel optagelse af Ca2+. Omhyggelige eksperimenter med enten subcellulære fraktioner, permeable celler eller in situ-billeddannelse af sequesteret Ca2+ har vist, at kinetikken for mitokondriernes Ca2+-optagelse ikke stemmer overens med en betydelig ophobning af Ca2+ i denne organel under hvileforhold (fig. 23-2). Når tærsklen for optag er nået, er drivkraften for Ca2+-akkumulering imidlertid betydelig, og når i er forhøjet i en længere periode, kan mitokondrier akkumulere Ca2+ til bemærkelsesværdige koncentrationer. Denne optagelse af Ca2+ kan tjene som en beskyttelse for cellen mod de skadelige virkninger af langvarig forhøjelse af i. Mens mitokondriernes optagelse af Ca2+ er en elektrogene proces, er udstrømningen neutral, enten en Ca2+ mod 2H+ eller 2Na+ -udveksling, og den foregår langsommere end cytoplasma- og plasmamembranbuffering. Ca2+, der akkumuleres i perioder med langvarig stress, frigives således til cytoplasmaet med en tilstrækkelig langsom hastighed, således at overskuddet kan fjernes fra cellen uden at øge koncentrationen af Ca2+ i cytoplasmaet.
Figur 23-2
ATP-afhængig optag af calcium i endoplasmatisk retikulum og mitokondrier som funktion af ekstraorganellar Ca2+-koncentration. Stiliserede data taget fra resultater oprindeligt rapporteret i Burgess et al. . Som det blev rejst, er ATP-afhængig Ca2+ optag (mere…)