Mitocondrias y Lisosomas: Bioenergética y Digestión Celular

1. Mitocondrias

Las mitocondrias son las **centrales energéticas** donde tiene lugar la **respiración celular**, proceso que implica la obtención de energía a partir de moléculas orgánicas y su conversión en moléculas de **ATP**.

Estructura

Poseen dos membranas: una membrana externa lisa y una membrana interna muy plegada cuyas invaginaciones reciben el nombre de **crestas**. Estas membranas definen el **espacio intermembranoso** y la **matriz**.

Las enzimas que catalizan las reacciones de la respiración son componentes de la matriz o de la membrana mitocondrial interna.

En la matriz se produce el **ciclo de Krebs**.

Composición

Membrana Mitocondrial Externa

Está formada por una bicapa lipídica y proteínas asociadas que permiten transportar las sustancias polares. Es muy permeable porque posee numerosos canales acuosos a través de la bicapa lipídica formados por **porina**, una proteína transmembrana.

Espacio Intermembranoso

Su composición es equivalente a la del citosol.

Membrana Mitocondrial Interna

Se encuentra plegada formando numerosas crestas que aumentan su superficie y su actividad. Contiene:

• **Proteínas transportadoras específicas**.
• **Proteínas de la cadena respiratoria**, transportadoras de electrones hasta el oxígeno.
• **Complejo enzimático ATP-sintasa**, que permite sintetizar ATP.

Matriz

Tiene apariencia gelatinosa, con menos del 50% de agua, formada por una mezcla de enzimas diferentes, sustratos, ADP, ATP e iones inorgánicos. Contiene varias copias idénticas de **DNA circular**, RNA y **ribosomas 70S**, que sintetizan algunas proteínas mitocondriales.

Numerosas enzimas de la matriz intervienen en:

• La oxidación de las moléculas, como las enzimas del ciclo de Krebs.
• Las que intervienen en la replicación, transcripción y traducción del DNA mitocondrial.

2. Lisosomas

Exclusivos en animales, los lisosomas son **vesículas rodeadas de membranas** que contienen **enzimas hidrolíticas** encargadas de la **digestión intracelular**.

Contienen alrededor de unas 40 enzimas diferentes, todas ellas **hidrolasas ácidas**, cuyo **pH óptimo** es próximo a 5 (proteasas, nucleasas, glicosidasas, lipasas, fosfatasas, sulfatasas y fosfolipasas).

Formación y Estructura

Los lisosomas se forman a partir de vesículas que se desprenden del **aparato de Golgi**. La membrana del lisosoma mantiene las enzimas hidrolíticas fuera de contacto con el citosol (cuyo pH es aproximado a 7,2).

Lisosoma Primario

Contienen enzimas hidrolíticas, pero son lisosomas que aún no han participado en la digestión (por ejemplo, en el espermatozoide).

Lisosoma Secundario

Contienen enzimas hidrolíticas y materia orgánica para digerir. Participan en la **heterofagia** (digestión de sustancias externas a la célula) y en la **autofagia** (digestión de componentes internos de la célula).

Función Principal

La función principal es intervenir en la **digestión intracelular** de macromoléculas.

Heterofagia

La heterofagia interviene en procesos como la **nutrición** y la **defensa** de los organismos.

La digestión del material de origen exógeno se incorpora a la célula por **pinocitosis** o **fagocitosis**. Este material se incorpora a la célula en vesículas de endocitosis y posteriormente es transferido a un lisosoma donde se digiere. Los productos resultantes de la digestión son transportados a través de la membrana lisosomal y pasan al citosol, donde pueden ser utilizados por la célula.

Cuerpos Residuales

Si la digestión es incompleta, quedan en el interior de los lisosomas sustancias no digeridas formando los **cuerpos residuales**. En los protozoos y en muchos invertebrados, los cuerpos residuales vierten los desechos al exterior por **exocitosis**, proceso denominado **defecación celular**.

Autofagia

Interviene en la digestión de material de origen endógeno.

Un orgánulo defectuoso se rodea de membranas, formándose un **autofagosoma**. El autofagosoma se fusiona con un lisosoma y se inicia la digestión. Por autofagia, se destruyen los componentes celulares defectuosos o que ya no son necesarios para la célula. También interviene en la destrucción de tejidos y órganos durante la **metamorfosis** de los insectos y anfibios. La autofagia asegura la nutrición en condiciones desfavorables.