Mitocondrias: Estructura, Funciones Esenciales y su Rol en la Energía Celular

Las mitocondrias son orgánulos citoplasmáticos provistos de doble membrana que se encuentran en la mayoría de las células eucariotas.² Su tamaño varía entre 0,5 y 10 micrómetros (μm) de longitud. Las mitocondrias se describen en ocasiones como "generadoras de energía" de las células, debido a que producen la mayor parte del suministro de adenosín trifosfato (ATP), que se utiliza como fuente de energía química.³ Esta expresión ("generadoras de energía") es, sin embargo, un eufemismo. La mitocondria cumple un papel central en el flujo energético de la célula debido a que realiza una función metabólica consistente en transferir o transformar la energía química potencial almacenada en las uniones covalentes de ciertas moléculas, como la glucosa o los ácidos grasos, en energía química almacenada en las uniones covalentes entre fosfatos del ATP. Esta última forma de energía química potencial es fácilmente utilizable por la célula y ha sido seleccionada a lo largo de la evolución filogenética como el mecanismo por medio del cual todos los procesos celulares que requieren del uso de energía disponen con facilidad de la misma. Además de proporcionar energía a la célula, las mitocondrias están implicadas en otros procesos, como la señalización celular, la diferenciación celular, la homeostasis del calcio, la muerte celular programada, así como el control del ciclo celular y el crecimiento celular.⁴ En rigor, la mitocondria está involucrada, directa o indirectamente, en todos los procesos fisicoquímicos que requieren el uso de energía para su ejecución. Es decir, todos aquellos procesos que, desde el punto de vista termodinámico, no se realizan espontáneamente.

Algunas características hacen únicas a las mitocondrias. Su número varía ampliamente según el tipo de organismo o tejido. Algunas células carecen de mitocondrias o poseen solo una, mientras que otras pueden contener varios miles.^{5 6} Este orgánulo se compone de compartimentos que llevan a cabo funciones especializadas. Entre estos se encuentran la membrana mitocondrial externa, el espacio intermembranoso, la membrana mitocondrial interna, las crestas y la matriz mitocondrial.

Estructura de las Mitocondrias

La morfología de la mitocondria es difícil de describir puesto que son estructuras muy plásticas que se deforman, se dividen y fusionan. Normalmente se las representa en forma alargada. Su tamaño oscila entre 0,5 y 1 μm de diámetro y hasta 7 μm de longitud.²⁰ Su número depende de las necesidades energéticas de la célula. Al conjunto de las mitocondrias de la célula se le denomina condrioma celular.

Las mitocondrias están rodeadas por dos membranas claramente diferentes en sus funciones y actividades enzimáticas. Estas membranas definen dos compartimentos principales: el espacio intermembrana y la matriz mitocondrial, además de separar el espacio intermembrana del citosol.

Membrana Externa

Es una bicapa lipídica exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Esto se debe a que contiene proteínas que forman poros. Contiene entre un 60 y un 70% de proteínas.

Membrana Interna

La membrana interna contiene más proteínas, carece de poros y es altamente selectiva; contiene muchos complejos enzimáticos y sistemas de transporte transmembrana, que están implicados en la translocación de moléculas. Esta membrana forma invaginaciones o pliegues llamadas crestas mitocondriales, que aumentan mucho la superficie para el asentamiento de dichas enzimas.

Matriz Mitocondrial

La matriz mitocondrial o mitosol contiene menos moléculas que el citosol, aunque contiene iones, metabolitos a oxidar, ADN circular bicatenario muy parecido al de las bacterias, y ribosomas. En la matriz mitocondrial tienen lugar diversas rutas metabólicas clave para la vida, como el ciclo de Krebs y la beta-oxidación de los ácidos grasos; también se oxidan los aminoácidos.

Funciones Clave de las Mitocondrias

Del apartado anterior se deduce que la principal función de las mitocondrias es la oxidación de metabolitos (ciclo de Krebs, beta-oxidación de ácidos grasos) y la obtención de ATP mediante la fosforilación oxidativa.