Las mitocondrias son orgánulos de doble membrana que se encuentran en las células eucariotas. Son comunes en todas las células eucariotas, excepto en ciertas células como los glóbulos rojos humanos. Desempeñan un papel crucial en la producción de energía celular a través de un proceso llamado respiración celular. Aproximadamente el 95% de la energía requerida para diversas actividades celulares proviene de las mitocondrias, lo que les ha valido el apodo de "centrales eléctricas de la célula".
La abundancia de mitocondrias refleja la actividad metabólica de las células.
La cantidad de mitocondrias varía entre diferentes tipos de células. Las células animales tienen más mitocondrias en comparación con las células vegetales, ya que las plantas pueden sustituir parcialmente las funciones de las mitocondrias con los cloroplastos, y no requieren tanta energía para el movimiento como los animales. Dentro del mismo organismo, las diferentes células contienen diferentes cantidades de mitocondrias. Las células activas, como las células hepáticas, las células musculares cardíacas y las células pancreáticas, tienen más mitocondrias, mientras que las células menos activas tienen menos mitocondrias.
Incluso dentro de la misma célula, las mitocondrias no se distribuyen de manera uniforme. En general, las mitocondrias tienden a agruparse en regiones con alta demanda de energía. A menudo se encuentran cerca del aparato de Golgi, del retículo endoplasmático rugoso y del núcleo celular, donde la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos consume mucha energía. Las mitocondrias también son abundantes cerca de los filamentos de actina para proporcionar energía para la contracción de las células musculares.
Estructura
Las mitocondrias son de forma granular o en forma de bastón, con longitudes que van desde 0.1 μm hasta 1 μm. Su tamaño y morfología pueden cambiar dependiendo de las condiciones fisiológicas. Las mitocondrias exhiben una alta plasticidad, lo que les permite ajustar su forma y tamaño para satisfacer las necesidades metabólicas de la célula. La estructura interna de las mitocondrias no puede ser observada con un microscopio óptico y solo puede ser claramente observada utilizando un microscopio electrónico.
Membrana externa: Separa las mitocondrias del citoplasma circundante para formar un compartimento independiente. La membrana externa contiene proteínas de canal que intercambian selectivamente sustancias entre el citoplasma y el interior de las mitocondrias, manteniendo un entorno interno relativamente estable.
Espacio intermembranoso: El espacio entre la membrana externa y la membrana interna se llama espacio intermembranoso. Contiene enzimas involucradas en diversas reacciones metabólicas.
Membrana interna: Tiene baja permeabilidad y solo permite el paso de moléculas pequeñas no cargadas. Las moléculas más grandes o los iones que ingresan a la matriz requieren la ayuda de proteínas transportadoras específicas. La membrana interna está plegada en la cavidad central de las mitocondrias, y estas protrusiones se llaman crestas, aumentando significativamente la superficie para las reacciones bioquímicas. La membrana interna contiene numerosas enzimas relacionadas con la respiración, que representan aproximadamente el 80% del contenido total de proteínas de la membrana. Estas proteínas incluyen: ① enzimas oxidativas en la cadena de transporte de electrones; ② ATP sintasa; ③ proteínas de transporte que controlan el movimiento de metabolitos dentro y fuera de la matriz; ④ enzimas de replicación, transcripción y traducción de ADN.
Matriz: Es el compartimento gelatinoso rodeado por la membrana mitocondrial interna. El ciclo del ácido cítrico, la β-oxidación de ácidos grasos y la desaminación de aminoácidos ocurren en la matriz mitocondrial. Algunos procesos como el ciclo de la urea y la síntesis de ácidos grasos también tienen lugar parcialmente en la matriz. Por lo tanto, la matriz contiene enzimas requeridas para varias reacciones bioquímicas. También contiene ADN y ribosomas para la síntesis de proteínas.