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La Mitocondria

Las mitocondrias son orgánulos citoplasmáticos unidos a doble membrana presentes en la mayoría de las células eucariotas. Son los responsables de la respiración aeróbica, produciendo energía para la célula, que logran mediante la fosforilación oxidativa.

La respiración celular es el proceso metabólico en el que se usa oxígeno para descomponer los carbohidratos, las grasas y las proteínas para generar trifosfato de adenosina (ATP). Las mitocondrias son la «sala de máquinas» de los organismos eucariotas, ya que son el sitio principal de la respiración celular.

Los orígenes evolutivos de las mitocondrias

La teoría del endosimbionte ampliamente aceptada indica que las mitocondrias alguna vez fueron una especie procariota independiente que existió hace unos 2 mil millones de años. A diferencia de la mayoría de las otras formas de vida temprana, que usaban la fermentación para producir energía, este procariota podía convertir el oxígeno en formas de energía para sobrevivir.

Se cree que esta célula procariota no consumidora fue engullida por una célula eucariota primitiva más grande, luego de que se estableció una relación simbiótica. La célula huésped ahora podía utilizar los niveles crecientes de oxígeno en la atmósfera como fuente de energía, mientras que el procariota estaba protegido de la depredación.

Finalmente, los organismos se fusionaron en uno, formando una célula eucariota con una mitocondria. La evidencia que respalda esto incluye la reproducción independiente de las mitocondrias en las células por fisión binaria y la presencia de ADN mitocondrial.

Las mitocondrias tienen una pequeña cantidad de ADN circular conocida como ADNmt; El mtDNA contiene 16.500 pares de bases que codifican 37 genes, que son esenciales para la función mitocondrial. Estos incluyen las enzimas necesarias para la fosforilación oxidativa y el ARN ribosómico y el ARN de transferencia necesarios para el ensamblaje de proteínas.

El ADNmt se hereda solo de la matriz, a diferencia del ADN nuclear que se hereda de ambos padres. Los gametos del esperma y del óvulo contienen las mitocondrias, pero las mitocondrias en los espermatozoides se dividen después de la fertilización del óvulo.

La estructura de una mitocondria

Las mitocondrias tienen entre 1 y 10 μm de longitud y, a menudo, forman redes ramificadas dentro de las células. La membrana externa del fosfolípido es lisa, lo que hace que la mitocondria tenga «forma de frijol». Las proteínas de porina incrustadas en la membrana externa la hacen permeable a los combustibles para la respiración aeróbica.

La membrana interna del fosfolípido tiene pliegues llamados ‘cristas’ y es menos permeable. De Cristae aumenta enormemente el área de superficie desde la cual puede ocurrir la respiración celular en la mitocondria, haciéndola mucho más eficiente.

Cristae también divide una mitocondria en dos compartimentos internos. El primer compartimento es el «espacio intermembrana», que es una región estrecha entre las membranas mitocondriales interna y externa. El segundo compartimento se llama «matriz mitocondrial»; esto está completamente encerrado por la membrana interna. La matriz mitocondrial contiene enzimas necesarias para la respiración celular, algunas de las cuales están integradas en la membrana, el ADNmt y los ribosomas internos.

Funciones celulares de las mitocondrias

La función principal de las mitocondrias es producir energía a través de la respiración aeróbica. Los principales combustibles para la generación de ATP son los ácidos grasos y la glucosa. La cantidad de mitocondrias que tiene una célula depende de sus demandas metabólicas. Las células eucariotas con un metabolismo menos activo pueden tener una sola mitocondria grande, mientras que las células que migran o se contraen, como las células musculares, o aquellas con un metabolismo activo, como las células del hígado, pueden poseer cientos o miles de mitocondrias.

Las etapas iniciales del metabolismo de la glucosa, llamadas glucólisis, tienen lugar en el citosol. Las enzimas dentro de la matriz mitocondrial y la membrana interna luego acoplan la oxidación de la glucólisis y los productos de síntesis de ATP de una manera cíclica conocida como ciclo de Krebs.

Parte de la energía producida por este ciclo se conserva dentro de la membrana interna por la cadena de transporte de electrones. La cadena de transporte de electrones consta de cuatro complejos de proteínas y un quinto complejo que rota en la membrana interna para generar ATP. Esta corriente es muy eficiente en la producción de ATP.

Las mitocondrias también tienen otras funciones dentro de la homeostasis celular, que son las condiciones en las que se logra la función óptima de una célula. Las mitocondrias son depósitos intracelulares de calcio, que es una importante molécula de señalización. La señalización del calcio es muy dinámica y debe regularse estrictamente; una liberación de iones de calcio en el citoplasma se acopla a muchos efectos posteriores en las células, como la división celular. Demasiado calcio citosólico conduce a la apoptosis, que es la muerte celular.

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