Mitocondria
Las mitocondrias (singular: mitocondria) son orgánulos dentro de las células eucariotas que producen trifosfato de adenosina (ATP), la principal molécula de energía utilizada por la célula. Por esta razón, a veces se hace referencia a la mitocondria como «la central eléctrica de la célula». Las mitocondrias se encuentran en todos los eucariotas, que son seres vivos que no son bacterias ni arqueas. Se cree que las mitocondrias surgieron a partir de bacterias de vida libre que se incorporaron a las células.
Función de las mitocondrias
Las mitocondrias producen ATP a través del proceso de respiración celular, específicamente, respiración aeróbica, que requiere oxígeno. El ciclo del ácido cítrico, o ciclo de Krebs, tiene lugar en las mitocondrias. Este ciclo implica la oxidación del piruvato, que proviene de la glucosa, para formar la molécula acetil-CoA. La acetil-CoA a su vez se oxida y se produce ATP.
El ciclo del ácido cítrico reduce el dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD + ) a NADH. Luego, el NADH se usa en el proceso de fosforilación oxidativa, que también tiene lugar en las mitocondrias. Los electrones del NADH viajan a través de complejos de proteínas que están incrustados en la membrana interna de las mitocondrias. Este conjunto de proteínas se denomina cadena de transporte de electrones. La energía de la cadena de transporte de electrones se utiliza para transportar proteínas de regreso a través de la membrana, que impulsan la ATP sintasa para formar ATP.
La cantidad de mitocondrias en una célula depende de cuánta energía necesita producir esa célula. Las células musculares, por ejemplo, tienen muchas mitocondrias porque necesitan producir energía para mover el cuerpo. Los glóbulos rojos, que transportan oxígeno a otras células, no tienen ninguno; no necesitan producir energía. Las mitocondrias son análogas a un horno o una central eléctrica en la célula porque, al igual que los hornos y las centrales eléctricas, las mitocondrias producen energía a partir de componentes básicos (en este caso, moléculas que se han descompuesto para poder utilizarlas).
Las mitocondrias también tienen muchas otras funciones. Pueden almacenar calcio, lo que mantiene la homeostasis de los niveles de calcio en la célula. También regulan el metabolismo celular y tienen funciones en la apoptosis (muerte celular controlada), la señalización celular y la termogénesis (producción de calor).
Estructura de las mitocondrias
Las mitocondrias tienen dos membranas, una externa y una interna. Estas membranas están formadas por capas de fosfolípidos, al igual que la membrana externa de la célula. La membrana externa cubre la superficie de la mitocondria, mientras que la membrana interna se encuentra dentro y tiene muchos pliegues llamados crestas. Los pliegues aumentan el área de superficie de la membrana, lo cual es importante porque la membrana interna contiene las proteínas involucradas en la cadena de transporte de electrones. También es donde tienen lugar muchas otras reacciones químicas para llevar a cabo las múltiples funciones de las mitocondrias. Un área de superficie aumentada crea más espacio para que ocurran más reacciones y aumenta la producción de las mitocondrias. El espacio entre las membranas externa e interna se llama espacio intermembrana, y el espacio dentro de la membrana interna se llama matriz.
Este diagrama muestra la estructura de una mitocondria.
Evolución de las mitocondrias
Se cree que las mitocondrias evolucionaron a partir de bacterias de vida libre que se desarrollaron en una relación simbiótica con una célula procariota, proporcionándole energía a cambio de un lugar seguro para vivir. Eventualmente se convirtió en un orgánulo, una estructura especializada dentro de la célula, cuya presencia se usa para distinguir las células eucariotas de las procariotas. Esto ocurrió durante un largo proceso de millones de años, y ahora las mitocondrias dentro de la célula no pueden vivir separadas de ella. La idea de que las mitocondrias evolucionaron de esta manera se llama teoría endosimbiótica.
La teoría endosimbiótica tiene múltiples formas de evidencia. Por ejemplo, las mitocondrias tienen su propio ADN que está separado del ADN en el núcleo de la célula. Se llama ADN mitocondrial o ADNmt y solo se transmite a través de las mujeres porque los espermatozoides no tienen mitocondrias. Recibió su ADNmt de su madre y solo puede transmitirlo si es una mujer que tiene un hijo. También es circular, como el ADN bacteriano. Otra forma de evidencia es la forma en que se crean nuevas mitocondrias en la célula. Las nuevas mitocondrias solo surgen de la fisión binaria, o división, que es la misma forma en que las bacterias se reproducen asexualmente. Si se eliminan todas las mitocondrias de una célula, no puede producir nuevas porque no hay mitocondrias existentes allí para dividir. Además, el genoma de las mitocondrias y RickettsiaSe han comparado bacterias (bacterias que pueden causar fiebre manchada y tifus), y la secuencia es tan similar que sugiere que las mitocondrias están estrechamente relacionadas con Rickettsia .
También se cree que los cloroplastos, los orgánulos de las plantas donde se produce la fotosíntesis, evolucionaron a partir de bacterias endosimbióticas por razones similares: tienen un ADN circular separado, una estructura de doble membrana y se dividen mediante fisión binaria.
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