La mitocondria. Una bio-máquina autoensamblada.
La mitocondria ocupa una fracción significativa del citoplasma de las células eucarióticas. Son entidades biológicas que nos permiten usar el oxígeno atmosférico para completar la oxidación de azúcares y producir energía. /1
La mitocondria ocupa una fracción significativa del citoplasma de las células eucarióticas. Son entidades biológicas que nos permiten usar el oxígeno atmosférico para completar la oxidación de azúcares y producir energía. /1
Tienen una fascinante historia evolutiva: poseen su propio ADN (aunque no son autosuficientes, pues requieren productos génicos de la célula huésped). Se sospecha que se incorporaron a células anaeróbicas simbióticamente para ayudarles a sobrevivir en una atmósfera rica en O2. /2
Las células anaeróbicas solo pueden oxidar glucosa a piruvato, liberando energía química para producir 2 moléculas de adenosin trifosfato (ATP). En contraste, las eucarióticas con mitocondrias oxidan glucosa a CO2 y generan energía suficiente para producir 30 moléculas de ATP. /3
¡Las mitocondrias son nuestro motor energético! La membrana exterior de la mitocondria actúa como filtro, dejando pasar al espacio intermembranal solo a moléculas pequeñas. Piruvato y O2 son transportados a la membrana interna donde una serie de enzimas hacen su función. /4
El oxígeno es reducido a agua y el piruvato es oxidado a dióxido de carbono. Protones son bombeados al espacio intermedio haciéndolo acídico. El gradiente de H+ pone en marcha la enzima ATP sintetasa para producir ATP a partir de ADP. /5
El ATP es luego transportado fuera de la mitocondria y llevado a lugares de la célula en donde se emplea para dar energía a procesos químicos que lo requieren. /6
La mitocondria presenta una estructura auto-ensamblada con una membrana formada por fosfolípidos. Ocupan un área de entre 0.75 a 3 μm², aunque varían considerablemente en tamaño y estructura. /7
Tienen una membrana externa y otra interna, con proteínas transmembranales (como la ATP sintetasa en las membranas internas). La membrana externa mide entre 6 a 7.5 nm de ancho y presenta proteínas llamadas porinas y enzimas diversas. /8
El espacio intermembranal (o espacio perimitocondrial) tiene una composición similar al citosol por la permeabilidad de moléculas pequeñas, pero sin las proteínas grandes que no pueden pasar. Hay una alta concentración de citocromo c presente en este espacio. /9
La membrana interna contiene proteínas responsables de las cadenas de transporte de electrones, la ATP sintetasa y proteínas de transporte que regulan el paso de metabolitos dentro y fuera de la matriz mitocondrial. /10
La membrana interna es rica en un fosfolípido raro: la cardiolipina, que presenta 4 ácidos grasos en lugar de 2 y hace que la membrana interna sea impermeable. Además no hay porinas, por lo que el movimiento de metabolitos depende de péptidos transportadores especializados. /11
Nuestra comprensión de la estructura, composición y metabolismo de las mitocondrias nos permitirá, en el futuro próximo, diseñar máquinas biológicas sintéticas capaces de replicar su función (e incluso mejorarla). Generadores de energía para las máquinas moleculares del futuro.
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