Fernando Galán Galán
Profesor Titular de Medicina
Especialista en Medicina Interna
Experto en Miopatía Mitocondrial del Adulto
Fibromialgía y Síndrome de Fatiga crónica
Fernando Galán Galán Fernando Galán Galán Fernando Galán Galán Fernando Galán Galán

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Fernando Galán Galán

Profesor Titular de Medicina
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¿QUÉ SON LAS MITOCONDRIAS Y QUE FUNCIONES REALIZAN EN NUESTRO CUERPO?

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¿Qué tiene que ver una pequeña estructura dentro de las células con la energía, y los procesos de mantenimiento de la vida del cuerpo? La “MITOCONDRIA” es la respuesta!   

SU ORIGEN

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El ancestro bacteriano de las mitocondrias se separó de las Alphaproteobacterias antes de su diversificación y en algún momento se involucró en la endosimbiosis con una célula huésped arquea relacionada con Asgard archaea. Desde su "unión", surgen células eucariotas complejas tal como las conocemos.

  • Las arqueas («las antiguas») son un grupo de microorganismos unicelulares que, al igual que las bacterias, tienen morfología procariota (sin núcleo ni, en general, orgánulos membranosos internos),

 Aquí recordaremos algunas cosas sobre SU ORIGEN.

Hace unos 2.000 millones de años, antes de que la mitocondria fuese un orgánulo de la célula, era una bacteria libre. Era una bacteria aeróbica, es decir, capaz de vivir en presencia del oxígeno e incluso de usarlo para obtener energía.

Un día, su suerte se acabó, o al menos eso pensaba, y una célula más grande - célula nucleada y anaerobia -  la engulló. La Mitocondria debería haber muerto. Pero, ¡ sobrevivió!

La célula más  grande no podía digerirla. Así, en lugar de morir, la Mitocondria se dio cuenta de que estaba atrapada dentro de una gran célula que tenía mucha comida flotando; comida que ella comió con voracidad. También esa célula más grande  la protegía de algunos depredadores que seguramente la hubieran matado. Entonces, la Mitocondria  encontró un nuevo hogar y una nueva fuente de comida. Establecieron una relación de simbiosis.  La bacteria aportaba su capacidad de respirar oxígeno y a cambio la célula eucariota la alimentaba

¿Quién trataría de dejar eso?

La evidencia más sorprendente de esta relación evolutiva es la estrecha homología de los complejos bacterianos y de la cadena respiratoria mitocondrial.

¿QUÉ SON LAS MITOCONDRIAS?

Las mitocondrias son organelas localizadas en citoplasma de las células,  que actúan como las centrales eléctricas produciendo la ENERGIA que cada célula del organismo necesita (con la excepción de los glóbulos rojos). Están rodeadas por dos membranas y tienen su propio genoma. También se dividen independientemente de la célula en la que residen, lo que significa que la replicación mitocondrial no está acoplada a la división celular. Algunas de estas características son vestigios de los antiguos antepasados de las mitocondrias.

Las mitocondrias son altamente dinámicas. En la célula, forman una red tubular que cambia constantemente por división y fusión.

¿POR QUÉ LAS MITOCONDRIAS TIENEN SU PROPIO GENOMA?

Es uno de los grandes misterios de la biología celular. ¿Por qué tienen su propio ADN, y por qué lo han conservado cuando la propia célula tiene suficiente material genético propio en el ADN nuclear?

En el curso de la evolución, han transferido hasta el 99% de sus genes al núcleo.

Las mitocondrias han conservado su propio genoma, lo que refleja un origen evolutivo bacteriano y, aunque la mayoría de las proteínas mitocondriales están codificadas por genes nucleares, algunas proteínas respiratorias y tRNA mitocondriales permanecen codificadas por el genoma mitocondrial.

IMPORTANCIA DE AMBOS ADN: MITOCONDRIAL Y NUCLEAR

Por su acción concertada  de 90 proteínas – 13 codificadas por el ADN mitocondrial y las 77 restantes por el ADN nuclear - dispuestas en cinco complejos de cadena respiratoria en la membrana mitocondrial interna, para la realización del transporte de electrones y la  fosforilación oxidativa.

  • Las subunidades de CI, CIII, CIV y CV están codificadas por el ADN mitocondrial y el ADN nuclear (ADNn)
  • Solamente en CII está codificado exclusivamente por el ADN nuclear

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El genoma mitocondrial, codifica solamente proteínas de la membrana interna y algunos elementos necesarios para su traducción  como la ACIDOS RIBONUCLEICOS RNAs (RNAr y RNAt).

El número de genes en el ADN mitocondrial es de 37

  • 13 genes, que codifican 7 subunidades del complejo I, 1 subunidad del complejo III, 3 subunidades del complejo IV, y 2 subunidades de la ATPasa (complejo V), que participan en la fosforilación oxidativa.
  • 24 genes para ARN: 2 ARN Ribosomal (rRNA) que codifican subunidades ( 12S y 16S) y 22 ARN de la transferencia (tRNA)

¿DÓNDE ESTÁN LA MITOCONDRIAS? Dispersas en el citoplasma de las células.

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YA ES HORA DE CONOCER ¿CÓMO ES LA MITOCONDRIA POR DENTRO?

ESTRUCTURA DE LA MITOCONDRIA

Normalmente se las representa en forma alargada. Su tamaño oscila entre 0,5 y 1 µm de diámetro y hasta 7 µ de longitud. Su número depende de las necesidades energéticas de la célula.

Las mitocondrias están rodeadas de dos membranas claramente diferentes en sus funciones y actividades enzimáticas, que separan tres espacios: el citosol, el espacio intermembrana y la matriz mitocondrial.

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Membrana externa

Es una bicapa lipídica exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Eso es debido a que contiene proteínas que forman poros, llamadas porinas o VDAC (de canal aniónico dependiente de voltaje), que permiten el paso de grandes moléculas de hasta 10.000 dalton y un diámetro aproximado de 20 Å. La membrana externa realiza relativamente pocas funciones enzimáticas o de transporte. 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. En la composición de la membrana interna hay una gran abundancia de proteínas (un 80%), que son además exclusivas:

  • Es permeable únicamente al oxígeno, dióxido de carbono y agua.
  • Contiene los complejos de la cadena de transporte de electrones: genera un gradiente de protones.
  • y el complejo ATP sintasa: : utiliza gradiente de protones para producir adenosina trifosfato ( ATP ) a partir de difosfato de adenosina ( ADP ).
  • Contiene proteínas transportadoras que permiten el paso de iones y moléculas a su través, como ácidos grasos, ácido pirúvico, ADP, ATP, O2 y agua.

Espacio intermembranoso

Entre ambas membranas queda delimitado un espacio intermembranoso que está compuesto de un líquido similar al citosol; tienen una alta concentración de protones como resultado del bombeo de los mismos por los complejos enzimáticos de la cadena respiratoria. En él se localizan diversos enzimas que intervienen en la transferencia del enlace de alta energía del ATP, como la adenilato quinasa o la creatina quinasa.

También se localiza la carnitina, una molécula implicada en el transporte de ácidos grasos desde el citosol hasta la matriz mitocondrial, donde serán oxidados (beta-oxidación).

Matriz mitocondrial

La matriz mitocondrial contiene menos moléculas que el citosol, aunque contiene iones, metabolitos a oxidar, ADN circular bicatenario muy parecido al de las bacterias, ribosomas similares a los de bacterias, llamados mitorribosomas, que realizan la síntesis de algunas proteínas mitocondriales, y contiene ARN mitocondrial.

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 y se localizan algunas reacciones de la síntesis de urea y grupos hemo.

FUNCIONES DE LA MITOCONDRIA

Las mitocondrias son comúnmente conocidas como las centrales de energía de la célula. Su función principal es producir energía, que en su forma química es trifosfato de adenosina (ATP).

Otras  funciones:

  • Homeostasis del calcio
  • Apoptosis (proceso de muerte celular programada)
  • Generación especies reactivas de oxígeno (ROS) o radicales libres.
  • Depurador de radicales libres se refiere a menudo como un antioxidante
  • Biosíntesis de esteroides
  • Orquestar el metabolismo

CONCLUSIONES

  • Hace unos 2.000 millones de años, antes de que la mitocondria fuese un orgánulo de la célula, era una bacteria libre. Establecieron una relación de simbiosis. La bacteria aportaba su capacidad de respirar oxígeno y a cambio la célula eucariota la alimentaba
  • Las mitocondrias son organelas localizadas en citoplasma de las células, que actúan como las centrales eléctricas produciendo la ENERGIA que cada célula del organismo necesita.
  • La mitocondria tiene su propio genoma que actúa concertadamente con el genoma nuclear para la realización del transporte de electrones y la fosforilación oxidativa.
  • Las mitocondrias son comúnmente conocidas como las centrales de energía de la célula. Su función principal es producir energía,

PROF. DR. FERNANDO GALAN

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