Mitocondrias: definición, estructura y función (con diagrama)

Mitocondrias: definición, estructura y función (con diagrama)

Las c√©lulas eucariotas de los organismos vivos realizan continuamente una gran cantidad de reacciones qu√≠micas para vivir, crecer, reproducirse y combatir las enfermedades. Todos estos procesos requieren energ√≠a a nivel celular. Cada c√©lula que participa en cualquiera de estas actividades obtiene su energ√≠a de las mitocondrias, diminutos org√°nulos que act√ļan como las centrales el√©ctricas de las c√©lulas. El singular de la mitocondria es la mitocondria.

en los seres humanos, las c√©lulas como los gl√≥bulos rojos no tienen estos org√°nulos peque√Īos, pero la mayor√≠a de las otras c√©lulas tienen un gran n√ļmero de mitocondrias. las c√©lulas musculares, por ejemplo, pueden tener cientos o incluso miles para satisfacer sus necesidades energ√©ticas. casi todos los seres vivos que se mueven, crecen o piensan tienen mitocondrias en el fondo, produciendo la energ√≠a qu√≠mica necesaria.

estructura de la mitocondria

Las mitocondrias son orgánulos unidos a la membrana encerrados por una doble membrana. tienen una membrana exterior lisa que encierra el orgánulo y una membrana interna doblada. Los pliegues de la membrana interna se llaman crestas, el singular de los cuales es crista, y los pliegues son donde tienen lugar las reacciones que crean la energía mitocondrial. La membrana interna contiene un fluido llamado matriz, mientras que el espacio intermembrana ubicado entre las dos membranas también está lleno de fluido.

Debido a esta estructura celular relativamente simple, las mitocondrias tienen solo dos vol√ļmenes operativos separados: la matriz dentro de la membrana interna y el espacio intermembrana. Se basan en transferencias entre los dos vol√ļmenes para la generaci√≥n de energ√≠a.

Para aumentar la eficiencia y maximizar el potencial de creación de energía, los pliegues de la membrana interna penetran profundamente en la matriz. como resultado, la membrana interna tiene una gran área de superficie, y ninguna parte de la matriz está lejos de un pliegue de la membrana interna. Los pliegues y la gran área de superficie ayudan con la función mitocondrial, aumentando la tasa potencial de transferencia entre la matriz y el espacio intermembrana a través de la membrana interna.

¬ŅPor qu√© son importantes las mitocondrias?

mientras que las c√©lulas individuales evolucionaron originalmente sin mitocondrias u otros org√°nulos unidos a la membrana, los organismos multicelulares complejos y los animales de sangre caliente como los mam√≠feros obtienen su energ√≠a de la respiraci√≥n celular basada en la funci√≥n mitocondrial. Las funciones de alta energ√≠a, como las de los m√ļsculos del coraz√≥n o las alas de los p√°jaros, tienen altas concentraciones de mitocondrias que suministran la energ√≠a necesaria.

a trav√©s de su funci√≥n de s√≠ntesis atp, las mitocondrias en los m√ļsculos y otras c√©lulas producen el calor del cuerpo para mantener a los animales de sangre caliente a una temperatura constante. Es esta capacidad de producci√≥n de energ√≠a concentrada de las mitocondrias la que hace posible las actividades de alta energ√≠a y la producci√≥n de calor en animales superiores.

funciones mitocondriales

El ciclo de producción de energía en las mitocondrias se basa en una cadena de transporte de electrones junto con el ciclo del ácido cítrico o krebs. el proceso de descomponer los carbohidratos como la glucosa para hacer atp se llama catabolismo. Los electrones de la oxidación de la glucosa pasan a lo largo de una cadena de reacción química que incluye el ciclo del ácido cítrico.

La energía de las reacciones de reducción-oxidación, o redox, se usa para transferir protones fuera de la matriz donde se producen las reacciones. La reacción final en la cadena de la función mitocondrial es aquella en la que el oxígeno de la respiración celular sufre una reducción para formar agua. Los productos finales de las reacciones son agua y atp.

Las enzimas clave responsables de la producción de energía mitocondrial son nicotinamida adenina dinucleótido fosfato (nadp), nicotinamida adenina dinucleótido (nad), adenosina difosfato (adp) y flavina adenina dinucleótido (fad). trabajan juntos para ayudar a transferir protones de moléculas de hidrógeno en la matriz a través de la membrana mitocondrial interna. esto crea un potencial químico y eléctrico a través de la membrana con los protones que regresan a la matriz a través de la enzima atp sintasa, lo que resulta en la fosforilación y producción de trifosfato de adenosina (atp). La síntesis de atp y las moléculas de atp son los principales portadores de energía en las células y pueden ser utilizadas por las células para la producción de los químicos necesarios para los organismos vivos.

Adem√°s de ser productores de energ√≠a, las mitocondrias pueden ayudar con la se√Īalizaci√≥n de c√©lula a c√©lula a trav√©s de la liberaci√≥n de calcio. Las mitocondrias tienen la capacidad de almacenar calcio en la matriz y pueden liberarlo cuando ciertas enzimas u hormonas est√°n presentes. como resultado, las c√©lulas que producen tales qu√≠micos desencadenantes pueden ver la se√Īal de un aumento de calcio a partir de la liberaci√≥n por parte de las mitocondrias. En general, las mitocondrias son un componente vital de las c√©lulas vivas, ya que ayudan con las interacciones celulares, distribuyen sustancias qu√≠micas complejas y producen el ATP que forma la base energ√©tica para toda la vida.

Las membranas mitocondriales internas y externas.

La membrana doble mitocondrial tiene diferentes funciones para la membrana interna y externa y las dos membranas y están compuestas de sustancias diferentes. La membrana mitocondrial externa encierra el fluido del espacio intermembranario, pero tiene que permitir que los químicos que las mitocondrias necesitan para pasar a través de él. Las moléculas de almacenamiento de energía producidas por las mitocondrias tienen que poder abandonar el orgánulo y entregar energía al resto de la célula.

Para permitir tales transferencias, la membrana externa est√° formada por fosfol√≠pidos y estructuras de prote√≠nas llamadas porinas que dejan peque√Īos orificios o poros en la superficie de la membrana. el espacio intermembrana contiene un fluido que tiene una composici√≥n similar a la del citosol que constituye el fluido de la c√©lula circundante. Las mol√©culas peque√Īas, los iones, los nutrientes y la mol√©cula atp que transporta la energ√≠a producida por la s√≠ntesis de atp pueden penetrar en la membrana externa y hacer la transici√≥n entre el fluido del espacio intermembrana y el citosol.

La membrana interna tiene una estructura compleja con enzimas, prote√≠nas y grasas que permiten que solo el agua, el di√≥xido de carbono y el ox√≠geno pasen a trav√©s de la membrana libremente. otras mol√©culas, incluidas las prote√≠nas grandes, pueden penetrar en la membrana pero solo a trav√©s de prote√≠nas de transporte especiales que limitan su paso. La gran √°rea de superficie de la membrana interna, resultante de los pliegues de las crestas, proporciona espacio para todas estas prote√≠nas complejas y estructuras qu√≠micas. Su gran n√ļmero permite un alto nivel de actividad qu√≠mica y una producci√≥n eficiente de energ√≠a.

El proceso por el cual se produce energía a través de transferencias químicas a través de la membrana interna se llama fosforilación oxidativa . durante este proceso, la oxidación de los carbohidratos en la mitocondria bombea protones a través de la membrana interna desde la matriz al espacio intermembrana. el desequilibrio en los protones hace que los protones se difundan de nuevo a través de la membrana interna hacia la matriz a través de un complejo enzimático que es una forma precursora de atp y se llama atp sintasa. El flujo de protones a través de la sintetasa atp, a su vez, es la base para la síntesis atp y produce moléculas atp, el principal mecanismo de almacenamiento de energía en las células.

¬ŅQu√© hay en la matriz?

El fluido viscoso dentro de la membrana interna se llama matriz. Interact√ļa con la membrana interna para llevar a cabo las principales funciones productoras de energ√≠a de las mitocondrias. Contiene las enzimas y los productos qu√≠micos que participan en el ciclo de Krebs para producir atp a partir de glucosa y √°cidos grasos. La matriz es donde se encuentra el genoma mitocondrial compuesto de ADN circular y donde se encuentran los ribosomas. La presencia de ribosomas y ADN significa que las mitocondrias pueden producir sus propias prote√≠nas y pueden reproducirse usando su propio ADN, sin depender de la divisi√≥n celular.

Si las mitocondrias parecen ser c√©lulas peque√Īas y completas por s√≠ mismas, es porque probablemente fueron c√©lulas separadas en un momento en que las c√©lulas individuales a√ļn estaban evolucionando. Las bacterias similares a la mitocondria entraron en c√©lulas m√°s grandes como par√°sitos y se les permiti√≥ permanecer porque la disposici√≥n era mutuamente beneficiosa. las bacterias pudieron reproducirse en un entorno seguro y suministraron energ√≠a a la c√©lula m√°s grande. a lo largo de cientos de millones de a√Īos, las bacterias se integraron en organismos multicelulares y evolucionaron a las mitocondrias de hoy. Debido a que se encuentran en las c√©lulas animales en la actualidad, forman parte clave de la evoluci√≥n humana temprana.

Dado que las mitocondrias se multiplican independientemente en función del genoma mitocondrial y no participan en la división celular, las nuevas células simplemente heredan las mitocondrias que están en su parte del citosol cuando la célula se divide. esta función es importante para la reproducción de organismos superiores, incluidos los humanos, porque los embriones se desarrollan a partir de un óvulo fertilizado. el óvulo de la madre es grande y contiene muchas mitocondrias en su citosol, mientras que el espermatozoide fertilizante del padre apenas tiene ninguna. como resultado, los hijos heredan sus mitocondrias y su ADN mitocondrial de su madre.

a trav√©s de su funci√≥n de s√≠ntesis atp en la matriz y a trav√©s de la respiraci√≥n celular a trav√©s de la doble membrana, las mitocondrias y la funci√≥n mitocondrial son un componente clave de las c√©lulas animales y ayudan a hacer que la vida sea posible. La estructura celular con org√°nulos unidos a la membrana ha desempe√Īado un papel importante en la evoluci√≥n humana y las mitocondrias han hecho una contribuci√≥n esencial.



Continuar Leyendo >

Articulos relacionados a la energia