A mitokondriumok a Ca2+-t egy energiafüggő folyamat révén halmozhatják fel
Ez nem egy specifikus ATPáz transzporterrel történik, mint az ER esetében, hanem a Ca2+ egy elektrogenikus Ca2+ csatornán keresztül halmozódik fel. A Ca2+ felhalmozódását hajtó energia a jelentős mitokondriális membránpotenciálból származik. Ezt a potenciált az elektrontranszportlánc által létrehozott nagy protongradiens hozza létre, amely a légzés és az ATP szintézisének összekapcsolásához szükséges. Kísérletileg a Ca2+ mitokondriális felhalmozódását vagy az oxidatív anyagcsere szubsztrátja, vagy az ATP vezérelheti. Az utóbbi esetben az ATP hidrolízise hajtja a H+ felhalmozódását, és a H+-ATPáz megfordításával membránpotenciált hoz létre. Azok a gyógyszerek, amelyek vagy az elektrontranszportot zavarják, mint például az antimicin, vagy a protongradienst összeomlasztják, mint például a protonofór-feloldók, blokkolják a Ca2+ mitokondriális felvételét. Gondos kísérletek akár szubcelluláris frakciókkal, akár permeábilis sejtekkel, akár a szekvenált Ca2+ in situ képalkotásával kimutatták, hogy a mitokondriumok Ca2+felvételének kinetikája nincs összhangban a Ca2+ jelentős felhalmozódásával ebben az organellumban nyugalmi körülmények között (23-2. ábra). Ha azonban a felvétel küszöbértékét elérjük, a Ca2+ felhalmozódásának hajtóereje jelentős, és ha az i érték hosszabb ideig emelkedik, a mitokondriumok figyelemre méltó koncentrációjú Ca2+-t halmozhatnak fel. Ez a Ca2+-felvétel védelmet nyújthat a sejt számára a hosszan tartó i-emelkedés káros hatásaival szemben. Míg a Ca2+ felvétele a mitokondriumokban elektrogenikus folyamat, a kiáramlás semleges, vagy Ca2+ a 2H+ -ra vagy 2Na+ -ra cserélődik, és lassabban megy végbe, mint a citoplazma és a plazmamembrán pufferelése. Így a hosszan tartó stresszperiódusok során felhalmozódott Ca2+ kellően lassú sebességgel szabadul fel a citoplazmába, hogy a felesleg eltávolítható legyen a sejtből anélkül, hogy megemelkedne a Ca2+ koncentrációja a citoplazmában.
23-2. ábra
ATP-függő kalciumfelvétel az endoplazmatikus retikulumba és a mitokondriumba az extraorganelláris Ca2+ koncentráció függvényében. Az eredetileg Burgess et al. által közölt eredményekből vett stilizált adatok. Amint azt felvetették, az ATP-függő Ca2+ felvétel (tovább…)