Mitocondrias: función y estructura

Las mitocondrias, a veces conocidas como condriosomas, son orgánulos altamente especializados presentes en el citoplasma de las células eucariotas, ya sean animales, vegetales, hongos o protistas. Son estructuras diminutas dentro de la célula que realizan funciones específicas para su desarrollo. Se encuentran asociadas a la membrana celular mediante una doble envoltura. La forma de este orgánulo puede variar según el tipo de célula, pudiendo ser en forma de bastones, filamentos largos o gránulos.

El número de mitocondrias varía dependiendo del tipo de célula, ya que hay células o tejidos con una alta demanda energética, como en el caso de los músculos, cerebro o hígado.

Si deseas obtener más información sobre los Orgánulos celulares: definición, funciones y ejemplos o la Diferencia entre célula eucariota y procariota, te recomendamos que consultes estos otros dos artículos.

Al preguntarnos sobre la función de las mitocondrias, no se trata de una única función, sino más bien de las funciones de este orgánulo celular. Por lo tanto, se llevan a cabo dos procesos importantes.

La función principal de la mitocondria como orgánulo celular es la respiración celular mediante el uso de oxígeno y la producción de la energía química necesaria para que la célula realice sus reacciones bioquímicas. A continuación, veremos estos procesos en detalle.

• Respiración celular mediante el uso de oxígeno: incluye el ciclo de Krebs, una vía metabólica en la que se libera energía por la oxidación del acetil CoA, el mencionado proceso de fosforilación oxidativa y la cadena de transporte de electrones.
• Producción de energía química: se almacena en forma de ATP o adenosín trifosfato, ya que este compuesto presenta un enlace de alta energía. El ATP se produce mediante la acción de la enzima transmembrana ATP sintasa, a partir de la oxidación de aminoácidos, ácidos grasos y azúcares; a este proceso se le conoce como fosforilación oxidativa.

En la membrana interna de las mitocondrias se encuentran complejos enzimáticos formados por diversas proteínas con múltiples actividades:

• Utilización de oxígeno molecular.
• Oxidación y reducción de diversos compuestos orgánicos: de esta manera se forma una cadena de transporte de 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.

A pesar de que las mitocondrias pueden variar en su estructura, generalmente siempre presentan ciertos aspectos básicos. Estos son los componentes de la mitocondria:

Envoltura externa

La primera parte de las mitocondrias que se visualiza es la envoltura externa, con la cual se separan del entorno y al mismo tiempo mantienen la comunicación. Las mitocondrias reciben gran cantidad de información de la célula, y para ello cuentan con proteínas porosas llamadas porinas que permiten el paso de iones y otras proteínas de menor tamaño hacia el espacio intermembranoso. Todas las proteínas que ingresan deben estar desplegadas, lo cual es facilitado por las proteínas chaperonas. También se valen de complejos proteicos para introducir proteínas.

Envoltura interna

En el interior, la siguiente región de las mitocondrias es la envoltura interna que conforma la matriz. Esta zona es símil al citoplasma celular. Desde aquí se genera la energía en forma de ATP. Aquí se realizan 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.

Asimismo, cumple una función estructural al ser el lugar donde se organizan los demás microorgánulos de las mitocondrias como los ribosomas, ADN, iones y metabolitos. La envoltura interna está compuesta por una doble capa lipídica en la que se encuentran complejos enzimáticos conformados por diversas proteínas esenciales para la cadena de transporte de electrones.

Cristales

Tanto la envoltura externa como la interna de la mitocondria se pliegan para formar cristales, en forma de pliegues. Estos cristales se ubican principalmente en los bordes de la mitocondria, delimitados hacia el exterior por la envoltura externa. Se disponen de manera perpendicular al límite de la mitocondria. En las capas de estos cristales es donde se llevan a cabo las funciones más relevantes de la mitocondria:

• El transporte de electrones: con la asistencia de los complejos enzimáticos que transfieren los electrones de un lugar a otro.
• La fosforilación oxidativa.
• La compacidad y maximización de la transferencia de electrones.

Espacio intermembranoso mitocondrial

Entre la envoltura interna y externa existe un espacio denominado espacio intermembranoso mitocondrial, el cual es crucial para la actividad celular. Contiene un alto número de enzimas necesarias para la respiración. Su papel principal es la recepción de protones provenientes del bombeo de los complejos enzimáticos. Posee una naturaleza acuosa. Aquí se encuentran enzimas y proteínas que colaboran en el proceso celular. Asimismo, aquí es donde tiene lugar la translocación, proceso mediante el cual las proteínas de la matriz mitocondrial son transportadas desde el exterior de la mitocondria. Por último, se lleva a cabo el transporte de ácidos grasos.

Mitorribosomas

Las mitocondrias también cuentan con ribosomas, conocidos como mitorribosomas o ribosomas mitocondriales, que cumplen la misma función que los ribosomas: sintetizar proteínas a través de la traducción genética. Estos ribosomas reciben la información en forma de ARN para traducirla a ADN.

Mitogenoma o mtADN

Las mitocondrias poseen su propio ADN. De hecho, son el único organelo con ADN particular. Este ADN funciona en coordinación con el ADN del núcleo para llevar a cabo actividades y tiene una estructura pequeña y circular. El ADN mitocondrial se hereda exclusivamente de la madre, no del padre ni mediante recombinación genética.

En este ADN mitocondrial pueden presentarse fallos genéticos con resultados patogénicos de enfermedades.Por ejemplo el Parkinson, debido a su proximidad con el metabolismo oxidativo. Además, carece de histonas protectoras, a diferencia del ADN del núcleo celular, que sí las posee.

Este ADN ha despertado gran interés evolutivo, ya que se explicó mediante los principios de la teoría de la endosimbiosis: en la cual una célula procariota fagocitó a una bacteria aerobia para adquirir sus organelos, generando así una célula eucariota y una relación simbiótica. Por ende, es comprensible que la mitocondria sea un organelo particular con múltiples micro organelos en su interior, semejante a una pequeña célula en sí misma.

En otro artículo de ContaminaciónAmbiental puedes hallar más detalles acerca de la Recombinación genética: definición y clases.

Si te interesa leer más información similar a Mitocondrias: función y estructura, te sugerimos visitar nuestra sección de Biología.