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6.9.2.4. Mitocondrias

Mitocondrias

Las mitocondrias están presentes en todas las células eucarióticas, mientras que los cloroplastos sólo aparecen en las células vegetales fotosintéticas. Los dos se incluyen dentro de los orgánulos energéticos de las células.

Si no fuera por las mitocondrias, las células heterótrofas sólo podrían obtener su ATP de la glucolisis anaerobia, pero con ellas pueden degradar totalmente la glucosa en presencia de oxígeno hasta convertirla en dióxido de carbono y agua, obteniendo mucha más energía.

Las mitocondrias se encuentran en casi todas las células eucarióticas. Su número depende de las necesidades energéticas de la célula, situándose en zonas en las que se requiere un consumo importante de ATP. El condrioma es el conjunto de todas las mitocondrias de una célula.

Estructura de la mitocondrias

Las mitocondrias tienen forma cilíndrica y están limitadas por una doble membrana, la membrana mitocondrial externa, que la separa del hialoplasma, y la membrana mitocondrial interna, que tienen unos repliegues hacia el interior que aumentan su superficie, las crestas mitocondriales. Estas membranas dejan dos compartimentos: el espacio intermembrana, entre ambas membranas, y la matriz mitocondrial, espacio que rodea la membrana mitocondrial interna.

Composición química de las mitocondrias

La matriz mitocondrial

Limitada por la membrana mitocondrial interna, además de un 50% de agua, el contenido de la matriz incluye:

  • Moléculas de ADN (el ADN-mitocondrial), bicatenario y circular (como el de las bacterias y cloroplastos), que contiene información para sintetizar las proteínas mitocondriales. Este ADN es diferente del ADN nuclear.
  • Moléculas de ARN mitocondrial formando los mitorribosomas, distintos del resto de los ribosomas de la célula.
  • Ribosomas (los mitorribosomas), que pueden estar tanto libres como adosados a la membrana mitocondrial interna. Son parecidos a los ribosomas bacterianos (70 S), más pequeños que los ribosomas citoplasmáticos.
  • Iones calcio y fosfato, ADP, ATP, coenzima-A, etc.
  • Enzimas necesarias para la replicación, transcripción y traducción del ADN mitocondrial para sintetizar las proteínas mitocondriales.
  • Enzimas necesarias para desarrollar el ciclo de Krebs y en la β-oxidación de los ácidos grasos.

La membrana mitocondrial interna

La membrana mitocondrial interna tiene mucha superficie porque tiene unos repliegues llamados crestas mitocondriales, donde se localizan las enzimas de la cadena respiratoria y la ATPasa mitocondrial.

Es impermeable a iones y otras sustancias, que tienen que atravesarla a través de proteínas transportadoras.

Tiene más proteínas (80 %) que las otras membranas celulares y no tiene colesterol (como en las bacterias) entre sus lípidos (20 %). Entre las proteínas destacan:

  • Las proteínas que forman la cadena respiratoria que transporta los electrones hasta el oxígeno molecular.
  • Un complejo enzimático, la ATP-sintetasa mitocondrial, que cataliza la síntesis de ATP (fosforilación oxidativa).
  • Las proteínas transportadoras, que permiten el paso de los iones y moléculas entre la matriz mitocondrial y el citosol.

La membrana mitocondrial externa

Es la membrana que a la mitocondria, en contacto con el citosol. Tiene la misma que el resto de las membranas celulares: una doble capa lipídica y proteínas asociadas.

La membrana mitocondrial externa se parece a otras membranas celulares, en concreto a las del retículo endoplasmático. Entre sus proteínas distinguimos:

  • Proteínas que forman grandes canales acuosos o porinas y hacen que sea muy permeable, no como la membrana mitocondrial interna. Estos canales no son selectivos y permite el paso de moléculas de gran tamaño.
  • Enzimas, como las que activan los ácidos grasos para que sean oxidados en la matriz.

El espacio intermembranoso

Situado entre las membranas externa e interna, de composición similar a la del citosol por la permeabilidad de la membrana mitocondrial externa, aunque contiene enzimas que le permiten transferir la energía del ATP obtenido en la mitocondria a otros nucleótidos, por ejemplo el AMP.

Funciones de las mitocondrias

Función mitocondrial

Matriz

Ciclo de Krebs

Síntesis de proteínas mitocondriales

β-oxidación de los ácidos grasos

Membrana interna

Síntesis de ATP

Cadena respiratoria

La función principal de las mitocondrias es la obtención de energía, aunque en cada componente mitocondrial tiene distinta función:

El hecho de que los compartimentos mitocondriales tengan distintos complejos enzimáticos, implica que en cada uno de ellos se realizarán funciones diferentes:

  • Ciclo de Krebs. Tiene lugar en la matriz mitocondrial.
  • Cadena respiratoria. En el ciclo de Krebs se desprenden una serie de electrones. Los transportadores de electrones se localizan en la membrana mitocondrial interna.
  • Fosforilación oxidativa. Se realiza en las crestas mitocondriales. La ATP-asa fosforila el ADP y lo transforma en ATP. Así se sintetiza la mayor parte del ATP que se produce en las células aerobias.
  • La β-oxidación de los ácidos grasos. Las enzimas que intervienen en ella están situadas en la matriz mitocondrial.
  • Concentración de sustancias en la cámara interna, tales como proteínas, lípidos, colorantes, hierro, plata, calcio, fosfatos y partículas semejantes a los virus.

 

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