Las mitocondrias son los orgánulos de células eucariotas que realizan la respiración celular y tienen características que sugieren un origen endosimbiótico.

Las mitocondrias son responsables de transportar energía a las células. Los aspectos de este orgánulo pueden variar en forma, tamaño y cantidad. Se encuentran en células presentes en los sistemas cardíaco, nervioso y muscular. Estos orgánulos se encuentran principalmente en eucariotas. Sin embargo, también se encuentra en el reino protista llamado Archezoa.

Las mitocondrias son orgánulos celulares que se encuentran exclusivamente en las células eucariotas. Allí es donde se produce la respiración celular, un proceso en el que se utilizan moléculas orgánicas para fabricar trifosfato de adenosina (ATP), que es la principal fuente de energía de las células.

El término mitocondrias apareció en 1898 y fue propuesto por el médico Carl Benda. El orgánulo se describió por primera vez en 1857, cuando Albert von Kölliker citó la presencia de pequeños gránulos en las células musculares. A pesar de esto, la mayor prominencia de este orgánulo solo tuvo lugar después del siglo XX.

→ Características generales de las mitocondrias

Las mitocondrias son orgánulos celulares esféricos o alargados que miden aproximadamente 10 µm de longitud y 0,5 a 1,0 µm de ancho. Tienen dos membranas, una más interna y otra más externa. La membrana más interna tiene varios pliegues, que forman las crestas mitocondriales. Estas crestas aumentan la superficie del orgánulo, facilitando las reacciones químicas que ocurren en él, además de presentar importantes enzimas.

Las membranas que se encuentran en las mitocondrias delimitan dos compartimentos importantes: el espacio intermembrana y la matriz mitocondrial. El espacio intermembrana se encuentra entre las dos membranas y la matriz mitocondrial está delimitada por la membrana más interna.

Las mitocondrias se consideran orgánulos semiautónomos, ya que son capaces de producir algunas de sus proteínas. Dentro de este orgánulo, en la matriz, se encuentran proteínas, ADN, ARN y ribosomas (más pequeños que el resto de la célula), además de otras sustancias. El ADN mitocondrial es circular, que se asemeja al ADN bacteriano. Además, esta molécula se sintetiza y duplica sin necesidad de la acción del ADN nuclear.

Las mitocondrias son capaces de reproducirse por fisión, es decir, dividiéndose en unidades más pequeñas. También se mueven alrededor de la célula, aumentando su concentración en lugares que necesitan energía. En las algas unicelulares que se mueven a través de flagelos, es posible ver una gran cantidad de mitocondrias en la base de los flagelos, lo que asegura el movimiento de estas estructuras. El número de mitocondrias y el número de crestas están directamente relacionados con el metabolismo celular.

→ Origen de las mitocondrias

Se cree que las mitocondrias surgieron de organismos procariotas que encontraron refugio dentro de otras células. Estas dos células establecieron una relación simbiótica, es decir, la interacción entre las dos células generó beneficios para ambos involucrados (teoría endosimbiótica). Mientras que el organismo procariota encontró protección, la célula huésped obtuvo la energía que necesitaba para llevar a cabo sus actividades.
Como características que refuerzan la teoría endosimbiótica, podemos destacar:

• Presencia de dos membranas;
• ADN circular similar al de las bacterias;
• Presencia de ribosomas de tipo bacteriano;
• Los antibióticos inhiben la síntesis de proteínas en las mitocondrias.

La composición de las mitocondrias

Las mitocondrias tienen composiciones y estructuras formadas por membranas. La membrana interna está formada por pliegues que forman las crestas mitocondriales. La membrana externa se caracteriza por su apariencia lisa y está compuesta por lípidos y proteínas llamadas deporinas.

La membrana interna y externa están compuestas por bicapas de fosfolípidos y proteínas. Pero los dos tienen propiedades diferentes. Las mitocondrias tienen en su estructura partículas sintetizadoras, matriz, espacio intermembrana, ribosomas, crestas, gránulos, su propio ADN (también llamado ADN mitocondrial) y la membrana externa e interna.

La matriz corresponde a un fluido presente en el interior de las mitocondrias. Contiene sustancias para la formación de proteínas, ADN, ARN, así como enzimas y ribosomas.

Membrana externa

La membrana externa rodea todo el orgánulo. Se caracteriza por ser suave y compuesto por proteínas (llamadas deporinas) y lípidos. También se encarga de controlar la entrada de moléculas. La membrana externa es una de las partes importantes de las mitocondrias. Porque, si se rompe, las proteínas presentes en el espacio intermembrana corren hacia el citosol y, con ello, se genera la muerte celular.

Membrana interna

La membrana interna está compuesta por proteínas, estructura de transporte transmembrana y complejos enzimáticos.

Cómo ocurre la respiración celular

La respiración celular corresponde a un procesamiento químico que tiene lugar dentro de las células. El objetivo es generar energía para el cuerpo. Esta acción se clasifica de dos formas: aeróbica o anaeróbica.

La mayoría de los seres vivos realizan la respiración celular aeróbica. Se caracteriza por tener presencia de oxígeno. La respiración celular anaeróbica, por otro lado, tiene lugar sin la presencia de oxígeno.

Dentro de las mitocondrias tiene lugar la respiración celular. Este proceso ocurre cuando las moléculas orgánicas reaccionan con el oxígeno gaseoso y dan como resultado dióxido de carbono y agua, y liberan energía. Cuando se libera energía, las moléculas de trifosfato de adenosina conocidas como ATP se almacenan para proporcionar energía a las células. Todo el proceso está representado por la siguiente expresión química:

El proceso químico es el resultado de acciones que contienen enzimas y coenzimas. Estos llevan a cabo oxidaciones en la molécula de glucosa. Las mitocondrias son responsables de importantes procedimientos para obtener energía para la célula, son: cadena respiratoria, ciclo de Krebs y ß-oxidación de ácidos grasos.

Formación de mitocondrias

Las nuevas mitocondrias se forman a partir del proceso de auto-duplicación. Por tanto, la reproducción se produce como resultado de otra mitocondria. Cuando tiene lugar la división celular, la consecuencia es la formación de dos células hijas. Ganarán la mitad de las mitocondrias obtenidas de la célula madre. Con la evolución, las mitocondrias hijas se duplican y establecen la cantidad original común del orgánulo.

Las mitocondrias son de origen materno.

Los espermatozoides están compuestos por la cabeza, la pieza intermedia y la cola. La pieza intermedia es rica en mitocondrias, tanto ella como el jarabe se eliminan tras la fecundación. Por tanto, las mitocondrias tienen un genoma haploide. Así, se entiende que aunque los gametos masculinos producen mitocondrias, son exterminados en el huevo.

La teoría de la endosimbiogénesis

Existe una teoría que afirma que las mitocondrias fueron desarrolladas por antiguos seres procariotas, debido a su complejidad estructural. Este estudio se denomina teoría de la endosimbiogénesis, más conocida como teoría endosimbiótica.

Esta investigación fue desarrollada por el académico Lynn Margulis, en 1981. Su trabajo titulado Simbiosis en la evolución celular sostiene que los cloroplastos y las mitocondrias surgieron a partir de células eucariotas.

La teoría de la endosimbiogénesis dice que las mitocondrias y los cloroplastos vivían libremente en el cuerpo y surgieron como resultado de una asociación simbiótica. Ese benéfico respeto entre los dos.

Según la teoría endosimbiótica, las mitocondrias y los cloroplastos eran organismos eucariotas que vivían libremente en el cuerpo. Surgieron de la relación entre las células eucariotas y las bacterias primitivas. Esta relación generó la asociación simbiótica que corresponde a la relación beneficiosa entre los dos.

Según la teoría desarrollada por Lynn Margulis, los cloroplastos pudieron realizar la fotosíntesis. Por lo tanto, utilizaron la luz para formar materia orgánica. Las mitocondrias, por otro lado, eran estructuras capaces de utilizar oxígeno, es decir, procariotas aeróbicos.

Enfermedades relacionadas con las mitocondrias

Hay enfermedades que están relacionadas con las mitocondrias, un ejemplo es el síndrome de Leigh.

El síndrome de Leigh

El síndrome de Leigh está asociado con las mitocondrias. Esta enfermedad es grave e incurable. Sin embargo, existen tratamientos para mejorar la calidad de vida del individuo. Este síndrome se caracteriza por provocar la pérdida progresiva del sistema nervioso central y los síntomas que se presentan suelen ser convulsiones, temblores, vómitos, entre otros. Es común que los signos de esta enfermedad aparezcan en la infancia, pero en casos raros puede aparecer en la edad adulta.