Estructura y función de la mitocondria

Estructura y función de la mitocondria

Siguiendo con este fantástico viaje en el que nos embarcamos algunos artículos atrás, hoy pasamos a describir alguno de sus orgánulos más fascinantes. Seguramente ya sabéis de cuál hablo, y todavía más si habéis leído Tipología celular: diferencias entre célula procariota y eucariota, pero si aún no habéis caído hoy hablaremos de la reina de la endosimbiosis, la comúnmente llamada fábrica energética de la célula; la mitocondria.

Origen de la mitocondria

Como recordaréis, ya hablamos de una forma muy reducida de los procesos de endosimbiosis que acaban dando lugar a orgánulos en la célula animal y la célula vegetal. Pero, en este caso nos gustaría hacer una explicación mucho más extensa. A fin de poder presentaros dicha explicación con el mayor tipo de detalle posible volvemos a acudir al fantástico Atlas de Histología Animal y Natural elaborado por Manuel Megías, Pilar Molist y Manuel A. Pombal de la Facultad de Biología de la Universidad de Vigo.

Atendiendo a lo descrito en dicho manual, según algunos autores, la incorporación de la mitocondria por parte de LECA –Last Euckariotic Cell Ancestor– seria el motivo de la creación de dicha estirpe celular. Sin embargo, tanto el método de incorporación de la mitocondria, cómo la formación de LECA en sí misma, continua siendo motivo de debate hoy en día. Existen dos modelos actualmente que intentan explicar dicho proceso:

  • Modelo simbionte: este modelo propone que la célula eucariota surgiría a partir de una fusión directa de una célula arqueana y otra de carácter bacteriano. Por tanto, en ningún momento existiría una protoecuariota como tal. Durante este proceso, la célula bacteriana se convertiría en un simbionte de la arqueana y daría lugar a la actual mitocondria. Durante esta simbiosis, la célula arqueana se encargaría principalmente del ADN, mientras que la bacteriana lo haría del metabolismo. En otra versión de dicho modelo no se apuesta por la incorporación de la bacteria por parte de la arquea, sino que se habla de un proceso mucho más lento de transferencia lateral de genes.
  • Modelo autógeno o endógeno: según este modelo existiría una célula protoeucariota que adquiriría la complejidad de la célula eucariota a excepción de la mitocondria. Esta célula protoecuariota tendría capacidad para fagocitar, y una de estas fagocitaría una alfaprotobacteria que no se digirió y pasó a formar parte de la célula como una mitocondria.
Mitocondria

Estructura de la mitocondria

Atendiendo a su formación, es fácil entender la estructura de la mitocondria, la cual se divide en las siguientes partes:

  • Membrana externa: membrana lipídica de estructura similar a la membrana plasmática –lógico si pensamos que la mitocondria se formó por endosimibiosis, ya que la membrana plasmática cubriría a la bacteria para ingerirla–, la cual es muy permeable a pequeños iones y agua dado que tiene unas proteínas intermembrana de canal llamadas porinas.
  • Espacio intermembrana: espacio comprendido entre las dos membranas que tiene una composición similar a la del citosol dada la permeabilidad de la membrana externa.
  • Membrana interna: se encuentra plegada formando unas estructuras llamadas crestas que aumentan notablemente su superficie. Es una membrana muy impermeable –lógico si pensamos que es la membrana primigenia de la bacteria ingerida–, especialmente a sustancias polares e iones. En la composición de esta membrana, nos llama especialmente la atención la presencia de tres tipos de proteínas muy características:
    • Proteínas transportadoras específicas: estas proteínas regularan el paso de ciertos metabolitos necesarios como el ADP –en dirección hacia la matriz– o el ATP –en dirección hacia el espacio intermembrana–.
    • Proteínas de la cadena de transporte o cadena respiratoria: conjunto de proteínas ordenadas con potencial de reducción –ojo, de reducción, que no reductor– creciente.
    • Complejo ATP-sintasa: proteína que utilizará los protones bombeados por algunas de las proteínas de la cadena de electrones hacia el espacio intermembrana para crear ATP –el ATP es la moneda energética del cuerpo, que aún no os la había presentado–.
  • Matriz mitocondrial: la matriz mitocondrial tiene una consistencia gelatinosa debido a que tiene una concentración del 50% de agua, mientras que el resto de sustancias son iones, enzimas, ADP y ATP. Es curioso encontrar también dentro de la matriz moléculas de ADN circular y ribosomas 70s –característicos de bacterias– que sirven para sintetizar proteínas propias de la mitocondria. Además, en esta matriz encontraremos proteínas de vital importancia:
    • Las proteínas que replican y transcriben el ADN mitocondrial.
    • Las proteínas implicadas en procesos catabólicos como la β-oxidación y el ciclo de Krebs.

Función de la mitocondria

Normalmente, cuando hablamos de la mitocondria siempre destacamos su función energética. Sin embargo, esta realiza alguna más, a continuación nos disponemos a describirlas:

  • Síntesis de proteínas mitocondriales: como ya hemos explicado, en la mitocondria encontramos ribosomas 70s y cadenas de ADN circular que sirven la síntesis de proteínas propias, las cuales suponen un 5-10% del conjunto de sus proteínas.
  • Producción de precursores de otras sustancias. En la mitocondria podremos encontrar precursores de aminoácidos, ácidos grasos, glucosa, …
  • Respiración celular. La respiración celular consiste en la producción de energía a partir de la degradación de sustancias orgánicas. Este proceso, que puede empezar en el citosol, como la glicólisis, finaliza en la matriz mitocondrial donde se dan los procesos catabólicos como el ciclo de Krebs o la β-oxidación.

A partir de estos procesos, obtenemos potencial reductor en forma de NADH o FADH2 los cuales viajan hasta la cadena transportadora para cederles electrones que finalmente los aceptará el oxígeno convirtiéndose en agua. SI recordáis, la cadena de electrones bombeaba protones mientras transportaba los electrones al espacio intermembrana que posteriormente eran usados por la ATP-sintasa para crear ATP, es decir, energía.

Como podéis observar, este último proceso no es fácil de explicar en un párrafo, así que os espero en el siguiente artículo para seguir descifrando los misterios de la mitocondria y con ella, los de la vida.

La cadena de transporte de electrones

Bibliografía:

  • García, M.; García, M.A. & Furió, J. (2010). Biologia. 2n de Batxillerat. Paterna: Editorial Ecir
  • Megías, M.; Molist, P. & Pombal, A.M. (2017). Atlas de Histología Animal y Vegetal