Mitocondrias: función y estructura

Las mitocondrias, conocidas a veces como condriosomas, son organelos muy especializados que se encuentran en el citoplasma de las células eucariotas, tanto animales, vegetales, hongos y protistas. Son unidades pequeñas dentro de la célula y que llevan a cabo funciones específicas para el desarrollo de las mismas. Se asocian a la membrana celular con ayuda de una doble membrana. La forma de este organelo puede ser diferente según el tipo de célula del que se trate, pudiendo ser como bastones, filamentos largos o gránulos.

El número de mitocondrias varía según su tipo de célula, porque hay células o tejidos que tienen una demanda energética mucho más grande, como por ejemplo el músculo, cerebro o hígado.

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Aunque nos pregunten cuál es la función de las mitocondrias, no podemos decir que es solo una. Más bien estamos hablando de las funciones de dicho organelo celular. Por lo tanto, ocurren dos importantes procesos.

La función principal de la mitocondria como organelo celular es la respiración celular mediante el uso de oxígeno y, además, la producción de energía química necesaria para que la célula lleve a cabo sus reacciones bioquímicas. A continuación, vamos a verlos más detalladamente.

• Respiración celular mediante el uso de oxígeno: son el ciclo de Krebs, una ruta metabólica en la que se libera energía por la oxidación del acetil coenzima A, el ya mencionado proceso de fosforilación oxidativa y la cadena de transporte de electrones.
• Producción de energía química: se guarda en forma de ATP o adenosintrifosfato, ya que este fosfato genera un enlace de gran energía. Este ATP es catalizado con ayuda de la enzima transmembranal ATP sintasa, a partir de la oxidación de aminoácidos, ácidos grasos y azúcares, y es esto a lo que se le conoce como fosforilación oxidativa.

En la membrana interna de las mitocondrias hay complejos enzimáticos compuestos por varias proteínas que tienen múltiples actividades:

• Uso de oxígeno molecular.
• Reducción y oxidación de diferentes compuestos orgánicos: de esta manera se una cadena por la que se transportan electrones.
• Bombeo de los protones: hacia el espacio intermembranal mitocondrial.

Estos complejos de la cadena respiratoria se dividen en complejo I o NADH deshidrogenasa, complejo II o succinato deshidrogenasa, complejo III o coenzima Q- citocromo c reductasa y complejo IV o citocromo oxidasa.

Aunque la estructura de las mitocondrias puede ser variable, por lo general siempre presentan unas básicas. Estas son las partes de la mitocondria:

Membrana externa

La primera parte de las mitocondrias que vemos es la membrana externa, con las que se delimitan del exterior y permiten al mismo tiempo estar comunicadas. Las mitocondrias reciben mucha información de la célula y para esto tienen proteínas con orificios llamadas porinas para permitir el paso de iones y otras proteínas de menor tamaño hacia el espacio intermembranal. Todas las proteínas que entran deben estar desplegadas, cosa que ocurre gracias a las proteínas chaperonas. También se ayudan de complejos proteicos para introducir proteínas.

Membrana interna

Por dentro, la siguiente parte de las mitocondrias es la membrana interna que forma la matriz. Es análogo al citoplasma de la célula. De esta región proviene la energía en forma de ATP. Aquí ocurren procesos metabólicos como:

• La fosforilación oxidativa.
• La producción de ATP.
• El ciclo de Krebs.
• La oxidación del piruvato.
• La oxidación de aminoácidos.
• La oxidación de ácidos grasos.

También tiene función estructural porque es aquí donde se disponen los demás micro orgánulos de las mitocondrias como los ribosomas, ADN, iones, y metabolitos. La membrana interna está configurada por una bicapa lipídica donde hay complejos enzimáticos compuestos por diferentes proteínas necesarias para la cadena de transporte de electrones.

Crestas

La membranas externas e internas son partes de la mitocondria que se doblan para formar crestas, en forma de plegamientos. Se localizan principalmente a las orillas de la mitocondria, pero delimitadas hacia afuera por la membrana externa. Se acomodan de modo perpendicular a la delimitación de la mitocondria. En las membranas de estas crestas es donde ocurren las funciones más importantes de la mitocondria:

• El transporte de electrones: con ayuda de los complejos enzimáticos que transfieren los electrones de un sitio a otro.
• La fosforilación oxidativa.
• El compacto y la maximización de la transferencia de electrones.

Espacio intermembranal mitocondrial

Entre la membrana interna y la externa existe un espacio llamado espacio intermembranal mitocondrial, que es de vital importancia para la actividad celular. Tiene un alto contenido de enzimas necesarias para la respiración. Su función principal es la recepción de protones provenientes del bombeo de los complejos enzimáticos. Es de consistencia acuosa. Aquí hay enzimas y proteínas que asisten en el proceso celular. También ocurre aquí la translocación, proceso donde las proteínas de la matriz mitocondrial son transportadas desde fuera de la mitocondria. Por último, transportan ácidos grasos.

Mitorribosomas

La mitocondria también tiene ribosomas, llamados mitorribosomas o ribosomas mitocondriales, con la misma función de los ribosomas: sintetizar proteínas mediante la traducción genética. Ellos reciben la información en forma de ARN para traducirla a ADN.

Mitogenoma o mtADN

Las mitocondrias tienen su propio ADN. De hecho, son el único organelo con ADN particular. Siempre trabaja en conjunto con el ADN del núcleo para lograr coordinar actividades y tiene una forma pequeña y circular. Este ADN mitocondrial se hereda únicamente de la madre, no del padre y tampoco por recombinación genética.

En este ADN mitocondrial pueden presentarse fallas genéticas con resultados patógenos de enfermedades como por ejemplo el Parkinson, a causa de su cercanía con el metabolismo oxidativo. También, carece de histonas protectoras, a diferencia del ADN del núcleo celular, que sí que lo tiene.

Este ADN ha sido de gran interés evolutivo, ya que se explicó mediante los principios de la teoría de la endosimbiosis: donde una célula procariota engulló a una bacteria de respiración aeróbica para obtener sus organelos, creando una célula eucarionte y de relación simbiótica. Es comprensible entonces que la mitocondria sea un organelo especial con varios micro organelos dentro de ella, como si se tratara de una pequeña célula por sí misma.

En este otro artículo de EcologíaVerde puedes encontrar más información sobre la Recombinación genética: qué es y tipos.

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