Mitokondri ve peroksizomlar, ökaryotik hücrelerde oksijen kullanımının birincil yerleri olan organellerdir. Mitokondri, hücresel solunumu gerçekleştirir — enerjiyi gıdalardan ATP’ye dönüştüren süreç — hücreler tarafından kullanılan birincil enerji biçimi. Peroksizomlar, öncelikle yağ asitleri gibi farklı maddeleri parçalamak gibi çeşitli işlevleri yerine getirir.
Peroksizomlar 50’ye kadar enzim içerir ve tek bir zarla çevrelenmiştir. Molekülleri parçalayan ve yan ürün olarak hidrojen peroksit (H 2 O 2 ) üreten oksidatif reaksiyonlar gerçekleştirirler. H 2 O 2 hücreler için toksiktir, ancak peroksizom H 2 O 2 ’yu zararsız su ve oksijene çeviren bir enzim —katalaz— içerir. Ek olarak, katalaz, karaciğerdeki alkolü aldehit ve suya parçalamak için H 2 O 2 kullanır. Bununla birlikte, H 2 O 2 vücutta çok düşük miktarlarda üretildiğinden, diğer enzimler öncelikle alkolü bozar.
Peroksizomun kritik bir işlevi, β oksidasyon olarak adlandırılan bir işlemde yağ asitlerini parçalamaktır. Ortaya çıkan ürün —asetil—CoA— sitozole salınır ve ATP üretmek için kullanıldığı mitokondriye gidebilir. Memeli hücrelerinde mitokondri ayrıca ATP üretmek için glikoz gibi diğer enerji kaynaklarının katabolizmasından elde edilen ürünleri kullanmanın yanı sıra β oksidasyonunu da gerçekleştirir.
Mitokondri çift bir zarla çevrilidir: pürüzsüz bir dış zar ve krista adı verilen birçok kıvrımı olan bir iç zar. İç zarın içinde matris adı verilen bir bölge vardır. Hücresel solunum sırasında, sitoplazmada glikozun parçalanmasından kaynaklanan piruvat, sitrik asit döngüsüne girdiği matrikse gider. Daha sonra, elektron taşıma zinciri yoluyla oksidatif fosforilasyon, mitokondrinin iç zarında meydana gelir ve bu da önemli miktarda ATP üretimiyle sonuçlanır. Krista, iç zarın yüzey alanını artırarak ATP üretimi için daha fazla bölge sağlar.
Hem peroksizomlar hem de mitokondri kendi kendini kopyalar, ancak mitokondri ek olarak DNA ve ribozomlara da sahiptir ve bu da onların proteinlerini üretmelerini sağlar. Mitokondri ve peroksizomların her ikisi de en çok ihtiyaç duyulan hücrelerde oldukça yoğunlaşmıştır. Örneğin, mitokondri yönünden zengin olan karaciğer hücreleri — kandaki zehirli maddeleri parçalayan — yüksek sayıda peroksizoma ve —büyük enerji gereksinimleri olan — kas hücrelerine sahiptir.
