I mitocondri possono accumulare Ca2+ con un processo dipendente dall’energia
Questo non coinvolge uno specifico trasportatore ATPasi, come per l’ER, ma piuttosto, il Ca2+ viene accumulato attraverso un canale di Ca2+ elettrogenico. L’energia per guidare l’accumulo di Ca2+ proviene dal notevole potenziale di membrana mitocondriale. Questo potenziale è generato dal grande gradiente protonico che è stabilito dalla catena di trasporto degli elettroni e necessario per l’accoppiamento della respirazione alla sintesi di ATP. Sperimentalmente, l’accumulo mitocondriale di Ca2+ può essere guidato da un substrato per il metabolismo ossidativo o dall’ATP. In quest’ultimo caso, l’idrolisi dell’ATP guida l’accumulo di H+ e genera il potenziale di membrana attraverso l’inversione della H+-ATPasi. I farmaci che interferiscono con il trasporto di elettroni, come l’antimicina, o fanno crollare il gradiente protonico, come i disaccoppiatori protonofori, bloccano l’assorbimento mitocondriale di Ca2+. Accurati esperimenti con frazioni subcellulari, cellule permeabili o imaging in situ del Ca2+ sequestrato hanno dimostrato che la cinetica dell’assorbimento del Ca2+ da parte dei mitocondri non è coerente con un significativo accumulo di Ca2+ da parte di questo organello in condizioni di riposo (Fig. 23-2). Tuttavia, una volta raggiunta la soglia di assorbimento, la forza motrice per l’accumulo di Ca2+ è sostanziale, e quando i è elevato per un periodo prolungato di tempo, i mitocondri possono accumulare Ca2+ a concentrazioni notevoli. Questo assorbimento di Ca2+ può servire come protezione per la cellula dagli effetti deleteri di una prolungata elevazione di i. Mentre l’assorbimento di Ca2+ da parte dei mitocondri è un processo elettrogenico, l’efflusso è neutro, sia un Ca2+ per scambio 2H+ o 2Na+, e procede più lentamente del tamponamento citoplasmatico e della membrana plasmatica. Così, il Ca2+ accumulato durante i periodi di stress prolungato viene rilasciato nel citoplasma a una velocità sufficientemente lenta che l’eccesso può essere rimosso dalla cellula senza elevare la concentrazione di Ca2+ nel citoplasma.
Figura 23-2
L’assorbimento dipendente dall’ATP del calcio nel reticolo endoplasmatico e nei mitocondri in funzione della concentrazione extraorganellare di Ca2+. Dati stilizzati tratti dai risultati originariamente riportati in Burgess et al. Come è stato sollevato, ATP-dipendente Ca2 + uptake (più…)