Mitocondrias

Te explicamos qué son las mitocondrias y el origen de estos orgánulos. Además, sus principales funciones y cómo es su estructura.

¿Qué son las mitocondrias?

Las mitocondrias son uno de los compartimentos internos que tienen las células eucariotas dentro del citoplasma (llamados orgánulos u organelas). Están presentes tanto en células animales como vegetales.

Estas organelas son consideradas las centrales energéticas de la célula, porque se encargan de tomar la energía de los alimentos (presente en los enlaces químicos de los azúcares y los lípidos) y ponerla a disposición del metabolismo celular. El proceso involucra la formación de ATP (una molécula que almacena gran cantidad de energía química).

Las mitocondrias se suelen encontrar, en gran cantidad, dentro del citoplasma, aunque su número es variable de acuerdo a las necesidades celulares. Debido a su origen evolutivo, estas organelas tienen ADN propio, llamado ADN mitocondrial.  

La teoría endosimbiótica es una explicación acerca del origen evolutivo de las mitocondrias. Se cree que las primeras células eucariotas incorporaron ciertas bacterias a su citoplasma, que se convirtieron en las actuales mitocondrias. Esta teoría tiene su fundamento en las similitudes que existen entre mitocondrias y bacterias (el tipo de ADN que contienen, la forma de dividirse, entre otras cosas).

• Ver además: Célula

Características de las mitocondrias

Las mitocondrias se encuentran en casi todas las células eucariotas, tanto animales como vegetales.

• Tienen número variable. Se encuentran en gran cantidad en algunas células con altas necesidades energéticas. Por ejemplo, los espermatozoides son células que gastan mucha energía para desplazarse y necesitan muchas mitocondrias. En cambio, otras células (como las de la piel o de la sangre) contienen menos mitocondrias.
• Tienen tamaño variable. La forma y el tamaño también es muy variable, pero en promedio se sabe que miden unos 3 micrómetros (μm) de largo.
• Tienen ADN propio. Tienen un sistema genético diferente al que se encuentra en el núcleo de la célula, llamado ADN mitocondrial. Esta característica les permite multiplicarse y que algunas proteínas mitocondriales se generen dentro de la propia mitocondria, sin participación de otros componentes del citoplasma.
• Se reproducen de manera independiente. La división de las mitocondrias ocurre durante todo el ciclo celular (es decir, aunque la célula no esté en mitosis). Lo hacen para reemplazar a las mitocondrias que envejecen y son degradadas. El mecanismo se denomina fisión binaria y es el mismo que utilizan las bacterias.
• Tienen una estructura de dos membranas. Tienen una membrana externa y una interna. La membrana interna forma pliegues sobre sí misma, formando crestas. Estas membranas delimitan dos espacios: la matriz mitocondrial y el espacio intermembrana.

Función de las mitocondrias

La función principal de las mitocondrias es generar ATP (adenosín trifosfato). Es decir, las mitocondrias se encargan de transferir la energía depositada en las moléculas de los alimentos hacia una molécula útil para las funciones celulares.

La forma en que lo hacen involucra un conjunto de reacciones químicas que se conocen como respiración celular. Algunas de estas reacciones ocurren dentro de la matriz mitocondrial, mientras que otras suceden en la membrana interna de la mitocondria y en el espacio intermembrana.

El ATP es una molécula que contiene uniones de alta energía. Cuando el ATP se rompe, se libera un grupo fosfato y se convierte en ADP (adenosín difosfato). Esta ruptura química implica la liberación de energía que puede ser utilizada por la célula para otras actividades bioquímicas (por ejemplo, las reacciones que forman parte del anabolismo).

Además, las mitocondrias cumplen otras funciones relacionadas con el metabolismo de la célula a la que pertenecen. Estas funciones son el almacenamiento de calcio, la participación en la síntesis de aminoácidos y la síntesis de esteroides en ciertos tipos celulares.

Estructura de las mitocondrias

La mitocondria contiene dos membranas: externa e interna. La membrana interna forma pliegues internos, conocidos como crestas mitocondriales.

Tanto la membrana externa como la interna contienen proteínas enzimáticas que participan en las reacciones químicas que ocurren en la mitocondria.

Las membranas de la mitocondria delimitan dos espacios diferentes: el espacio intermembrana y la matriz mitocondrial.

• Espacio intermembrana. Entre las dos membranas mitocondriales existe un espacio rico en protones (H+). La diferencia entre la cantidad de protones en la matriz mitocondrial y en el espacio intermembrana es fundamental para la síntesis de ATP.
• Matriz mitocondrial. Contiene iones, metabolitos para oxidar, ADN mitocondrial, ribosomas, ARN mitocondrial y todo lo necesario para la síntesis de ATP. Allí tienen lugar reacciones químicas como el ciclo de Krebs y la beta-oxidación de ácidos grasos, entre otras.

El origen de las mitocondrias

El origen de las mitocondrias se remonta hace miles de millones de años, cuando en la Tierra primitiva comenzaron a formarse las primeras formas de vida.

Las mitocondrias tienen algunas características similares a las bacterias (que son células procariotas muy primitivas). Una de ellas es que poseen un ADN propio, cuya secuencia tiene similitudes con la secuencia de las bacterias. Además, las mitocondrias se dividen por fisión binaria, un tipo de reproduccion asexual típica de las bacterias.

Teoría endosimbiótica

En 1967, la bióloga evolutiva estadounidense Lynn Margulis postuló una teoría sobre el origen de las mitocondrias, que se llamó teoría endosimbiótica.

Según esta teoría, las mitocondrias habrían surgido como resultado de la incorporación de una bacteria dentro de la célula eucariota, que no tenía la capacidad de hacer respiración celular.

Así, la bacteria habría establecido con la célula eucariota una relación de simbiosis: un tipo de relación en que ambos integrantes se ven beneficiados. La bacteria aportaba la capacidad de producir energía mediante la respiración celular, a cambio vivir dentro de un ambiente protegido lleno de nutrientes.

Tras años de evolución y sucesivas modificaciones de uno y otro organismo, las bacterias se transformaron en las mitocondrias que conocemos hoy.

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Referencias

• De Robertis, E.Fundamentos de biología celular y molecular. Edición 4º.El ateneo (2010).
• Marieb, E. Anatomía y fisiología humana. Edición 9º. PEARSON EDUCACIÓN. (2008).