막을 사이에 둔 에너지 전환
미토콘드리아가 에너지를 무에서 만들어 내는 것은 아니다. 세포가 분해한 영양 물질로부터 전자를 받아, 그 이동과 막을 가로지르는 수소 이온의 이동을 연결한다. 내막 양쪽에 형성된 전기화학적 차이는 ATP 합성에 이용된다.
전자 전달계에서는 여러 단백질 복합체와 운반체가 협력한다. 산소는 이 과정 끝에서 전자를 받아 물이 형성되는 데 관여한다. ATP는 이후 세포 곳곳에서 물질 합성이나 운동처럼 에너지가 필요한 반응에 쓰인다.
접힌 내막과 안쪽 공간
내막은 크리스테라는 주름을 형성한다. 이 막에는 전자 전달과 ATP 합성을 담당하는 단백질이 자리 잡는다. 막 안쪽의 기질에는 시트르산 회로를 비롯한 대사 과정에 필요한 여러 효소가 있다.
겉을 감싸는 외막과 안쪽의 내막은 물질을 통과시키는 성질이 다르다. 이러한 구획이 유지되어야 이온의 차이를 만들고 필요한 대사 물질의 이동을 조절할 수 있다.
자체 DNA가 있어도 독립적이지 않은 이유
미토콘드리아 DNA에는 일부 단백질과 RNA의 정보가 들어 있다. 그러나 미토콘드리아가 사용하는 단백질의 상당수는 핵 유전자의 정보를 바탕으로 만들어진 뒤 안으로 운반된다. 자체 유전체가 있다는 사실은 필요한 기능을 모두 스스로 해결한다는 뜻이 아니다.
이처럼 별도의 유전 물질과 막을 가지는 특징은 미토콘드리아의 세균 기원을 이해하는 중요한 단서다. 오늘날의 미토콘드리아는 오랜 진화 동안 숙주 세포의 대사 및 유전 체계와 밀접하게 연결되었다.
세포마다 다른 구성
에너지 수요가 큰 세포에서는 미토콘드리아가 활발하게 작동한다. 수와 모양은 세포 종류 및 상태에 따라 달라지며, 미토콘드리아끼리 합쳐지거나 나뉘는 변화도 일어난다.
세포의 ATP가 모두 이곳에서만 만들어지는 것은 아니다. 세포질의 해당 과정에서도 ATP가 생성되며, 미토콘드리아가 없는 세포도 존재한다. 따라서 미토콘드리아의 기능은 세포 전체의 에너지 대사 속에서 살펴보아야 한다.