Mitocondria

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Imagen:Mitochondria, mammalian lung - TEM.jpg

Las mitocondrias son los orgánulos que se encuentran en prácticamente todas las células eucariotas (también hay en células gaméticas), encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular; actúan por tanto, como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP por medio de la fosforilación oxidativa.

[editar] Estructura y composición

Imagen:Mito.png

Mitocondria: 1. Membrana interna. 2. Membrana externa. 3. Cresta. 4. Matriz.

La morfología de la mitocondria es difícil de describir puesto que son estructuras muy plásticas que se deforman, se dividen y fusionan. Normalmente se las representa en forma alargada. Su número depende de las necesidades energéticas de la célula. Al conjunto de las mitocondrias de la célula se le denomina condrioma celular.

Las mitocondrias están rodeadas de dos membranas que separan tres espacios: el citosol, el espacio intermembrana y la matriz de la mitocondria.

[editar] Membrana externa

Es una bicapa lipídica exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Eso es debido a que contiene proteínas que forman poros, llamadas porinas o VDAC (de canal aniónico dependiente de voltaje), que permiten el paso de moléculas de hasta 10.000 dalton y un diámetro aproximado de 20 Å.

[editar] Membrana interna

Tiene una composición similar pero con menor número de proteínas transportadoras, lo que la hace poco permeable, excepto a ATP, ADP, ácido pirúvico, O₂ y agua. Esta membrana forma ondulaciones o pliegues llamadas crestas mitocondriales. En la mayoría de los eucariontes, las crestas forman tabiques aplanados perpendiculares al eje de la mitocondria, pero en algunos protistas tienen forma tubular o discoidal. En la composición de la membrana interna hay una gran abundancia de proteínas, que son además exclusivas de este orgánulo:

La cadena de transporte de electrones, compuesta por cuatro complejos enzimáticos fijos y dos transportadores de electrones móviles: el complejo I o NADH deshidrogenasa (que contiene flavina mononucleótido (FMN), el complejo II o succinato deshidrogenasa; ambos ceden electrones al coenzima Q o ubiquinona; el complejo III o citocromo bc₁ que cede electrones al citocromo c y el complejo IV o citocromo c oxidasa que cede electrones al O₂ para producir dos moléculas de agua.
Un complejo enzimático, el canal de H⁺ ATP-sintetasa que cataliza la síntesis de ATP (fosforilación oxidativa).
Proteínas trasportadoras que permiten el paso de iones y moléculas a través de la membrana interna.

[editar] Espacio intermembrana

Entre ambas membranas queda delimitado un espacio intermembrana está compuesto de un líquido similar al hialoplasma; tienen una alta concentración de protones como resultado del bombeo de los mismos por los complejos enzimáticos de la cadena respiratoria.

[editar] Matriz mitocondrial

Contiene menos moléculas que el citosol, aunque contiene iones, metabolitos a oxidar, ADN circular bicatenario muy parecido al de las bacterias, ribosomas tipo 70S similares a los de bacterias, llamados mitorribosomas, que realizan la síntesis de algunas proteínas mitocondriales, y contiene ARN mitocondrial; es decir, tienen los orgánulos que tendría una célula procariota de vida libre. En la matriz mitocondrial tienen lugar diversas rutas metabólicas clave para la vida, como el ciclo de Krebs y la beta-oxidación de los ácidos grasos.

[editar] Función

Del apartado anterior se deduce que la principal función de las mitocorndrias es la oxidación de metabolitos (ciclo de Krebs, beta-oxidación de ácidos grasos) y la obtención de ATP mediante la fosforilación oxidativa, que es dependiente de la cadena transportadora de electrones; el ATP producido en la mitocondria supone un porcentaje muy alto del ATP sintetizado por la célula. También sirve de almacén de sustancias como iones, agua y algunas partículas como restos de virus y proteínas.

[editar] Origen

La científica estadounidense Lynn Margulis, junto con otros científicos, recuperó en torno a 1980 una antigua hipótesis, reformulándola como teoría endosimbiótica. Según esta versión actualizada, hace unos 1.500 millones de años, una célula procariota capaz de obtener energía de los nutrientes orgánicos empleando el oxígeno molecular como oxidante, se fusionó en un momento de la evolución con otra célula procariota o eucariota primitiva al ser fagocitada sin ser inmediatamente digerida, un fenómeno frecuentemente observado. De esta manera se produjo una simbiosis permanente entre ambos tipos de seres: la procariota fagocitada proporcionaba energía, especialmente en forma de ATP y la célula hospedadora ofrecía un medio estable y rico en nutrientes a la otra. Este mutuo beneficio hizo que la célula invasora llegara a formar parte integral del organismo mayor, acabando por convertirse en parte de ella: la mitocondria.

Esta hipótesis tiene entre sus fundamentos la evidencia de que las mitocondrias poseen su propio ADN y está recubierta por su propia membrana. Otra evidencia que sostiene esta hipótesis es que el código genético del ADN mitocondrial no suele ser el mismo que el código genético del ADN nuclear<ref>http://mitogenome.org/index.php?title=Genetic_Code_of_mitochondria&oldid=1510</ref>. A lo largo de la historia común la mayor parte de los genes mitocondriales han sido transferidos al núcleo, de tal manera que la mitocondria no es viable fuera de la célula huésped y ésta no suele serlo sin mitocondrias.

La ciencia ficción ha utilizado por lo menos en una ocasión esta hipótesis como parte fundamental de la trama de una de sus historias; en Star Wars ('La guerra de las galaxias') los midiclorianos vendrían a adaptarse muy bien como la figura de las mitocondrias, que son descritos como seres vivos que forman parte de todas las células vivas y que les dan su energía. De manera muy precisa, estos personajes de la ciencia ficción podrían describir el papel de la mitocondria en la célula. La película da una teoría interesante sobre el papel de las mitocondrias que va más allá del que le ha concebido la ciencia: supone que las mitocondrias aún conservan una identidad propia y que miles de millones de años de evolución no habrían logrado quitársela. La novela japonesa Parasite Eve, de Hideaki Senna, también juega, en la trama central de su argumento, con la idea de la independencia mitocondrial.