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Mitocondrias: Centrales energéticas de las células

Las mitocondrias son orgánulos que residen en el citoplasma de las células de todos los organismos eucariotas aeróbicos.

Constituyen la maquinaria química principal en donde es llevada a cabo la respiración celular, de ahí que sean consideradas unas auténticas “centrales energéticas” de las células, entre otras muchas funciones.

Las mitocondrias presentan generalmente forma de bastoncillos de extremos redondeados, con un diámetro aproximado de 0,5 micras y con una longitud de 1 a varias micras. Aunque su forma y número es muy variable y depende del tipo de célula en la que se encuentren.
Las mitocondrias tienen 2 finas membranas, una membrana mitocondrial externa y una membrana mitocondrial interna que se proyecta hacia el interior por medio de unos pliegues denominados crestas mitocondriales. Entre las 2 membranas existe un espacio que se denomina espacio intermembrana. Ambas membranas son diferentes en su composición, así mientras la membrana mitocondrial externa es muy permeable a la mayoría de los solutos de bajo peso molecular, la interna es impermeable a todo tipo de sustancias y transporta sólo aquellas que disponen de un punto específico de transporte.

La membrana mitocondrial interna delimita el espacio interior de la mitocondria que se conoce como matriz. La matriz es una sustancia finamente granular que contiene numerosos iones y moléculas en solución, metabolitos y gran cantidad de enzimas y donde se pueden apreciar fibras de ADN mitocondrial, ARN y ribosomas llamados mitorribosomas.

La compartimentación de las mitocondrias en membrana externa, espacio intermembrana, membrana interna y matriz es una compartimentación funcional, es decir, cada uno de los compartimentos y membranas realizan funciones fisiológicas particulares y coordinadas. A modo de síntesis esquemático, las funciones de las mitocondrias se pueden dividir en 3 grupos: oxidaciones respiratorias, transporte electrónico y producción de precursores para diversas síntesis.

En cuanto a las oxidaciones respiratorias, éstas tienen lugar en la matriz mitocondrial. En un primer paso se producirá la formación de acetil-CoA y en un segundo paso se producirá la oxidación de este acetil-CoA en el denominado ciclo de Krebs.

El acetil-CoA es una molécula muy energética. El acetilo (un derivado del ácido acético) no existe por sí solo, sino que necesita unirse a algo y en este caso se une a un coenzima transportador denominado coenzima A o CoA. El conjunto de acetilo y CoA es el acetil-CoA. Este acetil-CoA se formará en la matriz mitocondrial en 2 rutas diferentes, a partir de ácido pirúvico o a partir de ácidos grasos.

El ácido pirúvico procede fundamentalmente de la glucolisis y en menor cantidad de la degradación de algunos aminoácidos y entra en la mitocondria donde sufrirá una descarboxilación oxidativa en la matriz en presencia de coenzima A y de NAD+. Así se formará acetil-CoA, CO2, NADH y H+.

Los ácidos grasos saturados (su molécula posee un número par de átomos de C) son degradados a acetil-CoA en la matriz mitocondrial después de haber sido activados en las membranas mitocondriales. La degradación de los ácidos grasos se realiza por la pérdida secuencial de 2 carbonos del extremo carboxílico de la molécula y se conoce con el nombre de β-oxidación de los ácidos grasos. En cada pérdida de esos 2 átomos de carbono de la molécula de los ácidos se genera acetil-CoA.

El acetil-CoA formado por la descarboxilación del ácido pirúvico y por la β-oxidación de los ácidos grasos será oxidado en la matriz mitocondrial en una serie de reacciones cíclicas que se conocen como ciclo de Krebs. Todas estas reacciones están catalizadas por enzimas que se encuentran en la matriz mitocondrial. El balance del ciclo de Krebs muestra que en todo el ciclo se generarán 2 moléculas de CO2, poder reductor en forma de 3 NADH y 1 FADH2 y además 1 molécula de GTP que por medio de una fosforilación dará 1 ATP (energía).

En cuanto al transporte electrónico, éste tiene lugar en la membrana interna de la mitocondria. Se producirá un transporte de electrones desde el poder reductor (NADH y FADH2) hasta el oxígeno por medio de una secuencia de reacciones de óxido-reducción en las que intervienen los componentes de la denominada cadena respiratoria: deshidrogenasas, ubiquinona, citocromos y proteínas férrico-sulfuradas. En cada estas reacciones de la cadena respiratoria intervendrán 2 componentes con distinto potencial de óxido-reducción donde uno se oxida y el otro se reduce, generando energía en distintos pasos. La energía liberada en la cadena respiratoria será en parte utilizada para la formación de ATP en lo que se conoce como fosforilación oxidativa. En la cadena respiratoria se generarán 3 moléculas de ATP, una molécula muy energética y usada como reserva de energía.
Otra de las funciones de las mitocondrias es la producción de precursores para diversas síntesis: precursores de la gluconeogénesis, precursores de la biosíntesis de ácidos grasos, precursores de la síntesis de aminoácidos y proteínas y precursores de la ureogénesis.

También las mitocondrias tienen su propia síntesis de proteínas mitocondriales, realizada en los mitorribosomas, pues tienen su propio material genético, lo que ha hecho especular mucho acerca de su origen.

Las mitocondrias, y también los cloroplastos, tienen en común una serie de características, como que poseen una doble membrana, una exterior y otra interior, distintas entre si en composición y funciones y además poseen información genética propia, mDNA y pDNA, así como una maquinaria propia para la síntesis de proteínas. Las mitocondrias que aparecen en una célula se forman por división de mitocondrias preexistentes.

Estas peculiaridades tienen una explicación en la hipótesis de los simbiontes, que afirma que las mitocondrias proceden de endosimbiontes de origen bacteriano, es decir bacterias que simbióticamente viven dentro de otras células y que a lo largo de la evolución se han ido adaptando tanto que han llegado a constituir un orgánulo más de las células eucariotas.








...por Francisco Porta ...por Francisco Porta


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1 comentario en Mitocondrias: Centrales energéticas de las células

  1. Hola, estoy estudiando esto de la mitocondria y me parece super enredado todo, osea, no me gusta nada este tema, jijiji, pero muy bueno vuestro trabajo okis. Chauxxx

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