La mitocondria es un orgánulo esencial presente en las células eucariotas, donde se lleva a cabo la respiración celular. Estas estructuras, provistas de una doble membrana, se encuentran en la mayoría de las células eucariotas y su tamaño varía entre 0.5 y 10 micrómetros (μm) de longitud.

A menudo se describe a las mitocondrias como las “generadoras de energía” de las células, ya que producen la mayor parte del adenosín trifosfato (ATP), la principal fuente de energía química celular. La mitocondria desempeña un papel crucial en el flujo energético de la célula al transferir o transformar la energía química potencial almacenada en los enlaces covalentes de moléculas como la glucosa o los ácidos grasos en energía química almacenada en los enlaces covalentes entre los fosfatos del ATP.

Estructura de una Mitocondria

La morfología de la mitocondria es compleja y dinámica, ya que son estructuras plásticas que se deforman, dividen y fusionan constantemente. Generalmente, se representan con una forma alargada, con un tamaño que oscila entre 0.5 y 1 μm de diámetro y hasta 7 μm de longitud. El número de mitocondrias en una célula varía según sus necesidades energéticas. Al conjunto de mitocondrias de una célula se le denomina condrioma celular.

Las mitocondrias están rodeadas por dos membranas con funciones y actividades enzimáticas distintas, que separan tres espacios:

  • El citosol
  • El espacio intermembrana
  • La matriz mitocondrial

Membrana Externa

La membrana externa es una bicapa lipídica permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Esta permeabilidad se debe a la presencia de proteínas que forman poros, llamadas porinas o VDAC (canal aniónico dependiente de voltaje), que permiten el paso de moléculas grandes de hasta 10,000 dalton y un diámetro aproximado de 20 Å. La membrana externa realiza relativamente pocas funciones enzimáticas o de transporte y contiene entre un 60% y un 70% de proteínas.

Membrana Interna

La membrana interna, rica en proteínas (80%), carece de poros y es altamente selectiva. Contiene numerosos complejos enzimáticos y sistemas de transporte transmembrana implicados en la translocación de moléculas. Esta membrana forma invaginaciones o pliegues llamados crestas mitocondriales, que aumentan significativamente la superficie disponible para las enzimas. Muchas de las proteínas presentes en la membrana interna son exclusivas de este orgánulo.

Espacio Intermembranoso

El espacio intermembranoso, delimitado por las dos membranas, contiene un líquido similar al hialoplasma con una alta concentración de protones, resultado del bombeo realizado por los complejos enzimáticos de la cadena respiratoria. En este espacio se localizan enzimas que intervienen en la transferencia del enlace de alta energía del ATP, como la adenilato quinasa y la creatina quinasa. También se encuentra la carnitina, una molécula implicada en el transporte de ácidos grasos desde el citosol hasta la matriz mitocondrial para su oxidación (beta-oxidación).

Matriz Mitocondrial

La matriz mitocondrial, o mitosol, contiene iones, metabolitos para oxidar, ADN circular bicatenario similar al bacteriano, ribosomas 70S (mitorribosomas) que sintetizan algunas proteínas mitocondriales, y ARN mitocondrial. En la matriz mitocondrial se llevan a cabo rutas metabólicas esenciales, como el ciclo de Krebs y la beta-oxidación de los ácidos grasos. También se oxidan aminoácidos y se producen algunas reacciones de la síntesis de urea y grupos hemo.

Función

La principal función de las mitocondrias es la oxidación de metabolitos (ciclo de Krebs, beta-oxidación) y la obtención de ATP mediante la fosforilación oxidativa, que depende de la cadena transportadora de electrones. El ATP producido en la mitocondria representa un porcentaje muy alto del ATP sintetizado por la célula. Además, la mitocondria sirve como almacén de sustancias como iones, agua y partículas como restos de virus y proteínas.