Las mitocondrias son organelos citoplasmáticos membranosos característicos de las células eucarióticas. Se habrían originado, al igual que los cloroplastos, en momentos tempranos de la evolución a partir de la endocitosis de bacterias fotosintéticas (teoría endosimbiótica). Las mitocondrias poseen una gran importancia, ya que en ellas se realizan una serie de reacciones de óxido-reducción que permiten el sustento energético de la célula. De esta manera, y de forma general, células que realizan un mayor gasto de energía poseerán una mayor cantidad de mitocondrias.
Las mitocondrias están formadas por una doble membrana de naturaleza lipídico-proteica, que define dos compartimientos submitocondriales: El espacio intermembrana y la matriz. La membrana externa está formada por una bicapa de fosfolípidos que tiene asociada una gran cantidad y diversidad de proteínas, tales como enzimas y canales iónicos sensibles al voltaje. Estos canales denominados de forma genérica VDAC, son débilmente selectivos a aniones y presentan conductancias entre 4 a 5 nanosiemens en KCL 1 M; se abren a potenciales cercanos a cero y se cierran a voltajes altos positivos o negativos. Estos poros son permeables a moléculas con pesos moleculares de hasta 4000 o 5000 Da.
La membrana interna está enormemente plegada formando las crestas mitocondriales. Es altamente especializada y en ella tienen lugar muchos de los procesos fisiológicos mitocondriales relacionados con el metabolismo. Está formada por una bicapa de lípidos con alto contenido de cardiolipina (tipo especial de lípido); posee una enorme y poco usual cantidad de proteínas integrales, que constituyen cerca del 76% de los componentes de la membrana, y que cumplen diversas funciones. Contiene el complejo multienzimático y otros compuestos que constituyen la cadena respiratoria. Al igual que la membrana externa, posee canales iónicos, transportadores y cotransportadores.
La matriz mitocondrial es el compartimento que se ubica por dentro de la membrana interna, en él están contenidas numerosas enzimas, entre ellas las que participan en la oxidación del piruvato y ácidos grasos, y las del ciclo de Krebs (del ácido cítrico). Contiene además DNA mitocondrial, ribosomas, tRNA y enzimas necesarias para la expresión de los genes mitocondriales.
Dentro de la mitocondria se llevan a cabo tres grupos de reacciones, que tienen lugar en la membrana interna y la matriz. Estas son:
- Oxidación del Piruvato o ácidos grasos a CO2, acoplada a la reducción de los portadores electrónicos NAD+ y FAD (a NADH y FADH2).
- Transferencia de electrones desde el NADH y FADH2 al O2, acoplada a la generación de fuerza protón-motriz.
- Utilización de la energía almacenada en el gradiente electroquímico de protones para la síntesis de ATP por el complejo ATPasa F1F0 . REGRESAR