Las mitocondrias son organelas celulares especializadas en la generación de energía a partir de la oxidación de compuestos químicos orgánicos. Se encuentran en cantidad variable en casi todas las células eucariotas.
Estructura y composición de las mitocondrias
Las mitocondrias poseen una doble membrana celular que las delimitan, la membrana mitocondrial interna y la membrana mitocondrial externa. Cada una de ellas se compone de una bicapa lipídica, pero presentan varias diferencias en su forma y composición.
La membrana mitocondrial externa es lisa y presenta una gran cantidad de canales dependientes de voltaje que permiten el paso de moléculas pequeñas, iones y metabolitos.
Por su parte, la membrana mitocondrial interna presenta pliegues o crestas que aumentan considerablemente su superficie, y a diferencia de la externa, presenta un mayor grado de especialización y selectividad. Contiene una gran variedad de moléculas implicadas en las reacciones de oxidación de la cadena de transporte de electrones, en la síntesis de ATP (complejo ATP sintasa), en el ciclo de Krebs, y en el transporte de metabolitos.
Entre las membranas mitocondriales interna y externa se encuentra el especio intermembranoso, que es muy similar en su composición al citoplasma excepto que presenta una mayor concentración de iones hidrógeno (H+).
Hacia el interior de la membrana mitocondrial interna encontramos la matriz mitocondrial. Allí se llevan a cabo la mayoría de las reacciones del ciclo de Krebs y la b-oxidación de los ácidos grasos, por lo que contiene las enzimas implicadas en estos procesos. En la matriz mitocondrial, además, se encuentra el ADN mitocondrial (que es una molécula circular), y moléculas de ARN mensajero, ARN de transferencia y ARN ribosomal implicados en la síntesis de las proteínas propias de las mitocondrias. Sin embargo, muchas de las proteínas mitocondriales son producidas a partir del ADN nuclear y son importadas desde el citoplasma.
En la membrana mitocondrial interna se aloja gran cantidad de bombas de protones que transportan H+ desde la matriz mitocondrial hacia el especio intermembranoso. Esto genera un gradiente electroquímico que es clave en el proceso de síntesis de ATP por el complejo ATP sintasa.
Funciones de las mitocondrias
Como se adelantó al inicio de este artículo, la función principal de las mitocondrias consiste en proveer energía química a la célula a partir de la oxidación de las moléculas orgánicas que ingresan al cuerpo a través de los alimentos (en el caso de los organismos heterótrofos), o bien son generadas por las células fotosintéticas a partir de energía solar y moléculas inorgánicas (en los organismos autótrofos). Esto se produce gracias a una serie de reacciones que se llevan a cabo en la matriz mitocondrial (el ciclo de Krebs), y en la membrana interna mitocondrial (la fosforilación oxidativa en la cadena de transporte de electrones) que dan como resultado final la síntesis de moléculas de ATP, dióxido de carbono y agua. Dichas moléculas de ATP contienen en sus enlaces energía química que puede ser utilizada por la célula en todo tipo de procesos, por lo que se dice que funcionan como monedas energéticas.
Otra de las funciones de las mitocondrias consiste en regular la concentración citoplasmática de calcio en la célula. Se trata de una función muy importante, ya que un exceso de este ion en el citoplasma podría gatillar reacciones químicas que llevan a la muerte celular.
En algunas células del ovario y de los testículos las mitocondrias también cumplen un rol en la síntesis de hormonas sexuales al estar implicadas en la síntesis de esteroides a partir del colesterol. A su vez, en las células glandulares suprarrenales, las mitocondrias sintetizan corticoides a partir de la oxidación del citocromo P450 presente en ellas. Este compuesto también juega un rol en la degradación de sustancias presentes en medicamentos, conservantes y drogas.
Dentro de las mitocondrias también se sintetizan algunos aminoácidos a partir de moléculas intermediarias del ciclo de Krebs que se produce en ellas.
Origen de las mitocondrias
Según la teoría endosimbiótica, las mitocondrias eran originalmente organismos procariotas aeróbicos que fueron fagocitados por células de mayor tamaño (las células eucariotas primitivas). Entre estos dos tipos celulares se produjo una simbiosis, en la que las mitocondrias proporcionaban energía a la célula de mayor tamaño, y a cambio recibía protección por encontrarse en el citoplasma.
Entre los hechos que respaldan esta teoría se incluye que, al igual que los organismos procariotas, las mitocondrias:
– Poseen una molécula de ADN circular con información genética para sintetizar proteínas propias,
– Sintetizan sus propios ribosomas,
– Se dividen por fisión binaria independientemente del ciclo celular de la célula de la que forman parte.
Ubicación intracelular de las mitocondrias
Como se mencionó anteriormente, las mitocondrias se pueden encontrar en todas las células eucariotas, excepto en los glóbulos rojos y en los queratinocitos terminales, que son las células que forman las capas de la epidermis.
El resto de las células eucariotas presentan una cantidad variable de mitocondrias, que depende de su actividad metabólica. Así, las células que necesitan grandes cantidades de energía para cumplir con sus funciones, como por ejemplo las células musculares del corazón, presentan una gran cantidad de mitocondrias en comparación con otros tipos celulares. A su vez, si una célula aumenta su actividad metabólica en determinado momento, las mitocondrias tienen la capacidad de dividirse para dar respuesta a la demanda de energía.
Dentro de la célula, las mitocondrias se ubican en las zonas en donde se requiere mayor energía. Por ejemplo, en los espermatozoides, las mitocondrias se concentran principalmente en la zona de la base del flagelo, que requiere una gran cantidad de energía para moverse y permitir la locomoción celular.
Además, las mitocondrias tienen la capacidad de cambiar su ubicación dentro de la célula respondiendo a las demandas energéticas de la misma.
Referencias bibliográficas
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• Rouve Riva M.R; (1999) ‘’Biología: La célula. Un cosmos infinitamente pequeño’’. Argentina. Gráfica Yanel S.A.
Autora
Escrito por Tatiana Bengochea para la Edición #111 de Enciclopedia Asigna, en 05/2022. Tatiana es Lic. en Ciencias Biológicas y Prof. en Biología. Graduada en la UBA, Arg.