5.12: Mitocondrias y cloroplastos

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Mitocondrias

Las mitocondrias (singular = mitocondrias) a menudo se llaman las “centrales eléctricas” o “fábricas de energía” de una célula porque son responsables de producir trifosfato de adenosina (ATP), la principal molécula portadora de energía de la célula. La formación de ATP a partir de la descomposición de la glucosa se conoce como respiración celular. Las mitocondrias son orgánulos de doble membrana de forma ovalada (Figura\(\PageIndex{1}\)) que tienen sus propios ribosomas y ADN. Cada membrana es una bicapa de fosfolípidos incrustada con proteínas. La capa interna tiene pliegues llamados cristae, que aumentan el área superficial de la membrana interna. El área rodeada por los pliegues se llama matriz mitocondrial. Las cristae y la matriz tienen diferentes roles en la respiración celular.

De acuerdo con nuestro tema de la función de seguimiento de la forma, es importante señalar que las células musculares tienen una concentración muy alta de mitocondrias porque las células musculares necesitan mucha energía para contraerse.

Esta micrografía electrónica de transmisión de una mitocondria muestra una membrana ovalada, externa y una membrana interna con muchos pliegues llamada cristae. Dentro de la membrana interna se encuentra un espacio llamado matriz mitocondrial. — **Figura\(\PageIndex{1}\):** Esta micrografía electrónica de transmisión muestra una mitocondria vista con un microscopio electrónico. Observe las membranas interna y externa, las cristae y la matriz mitocondrial. (crédito: modificación de obra de Matthew Britton; datos de barra de escala de Matt Russell)

Cloroplastos

Al igual que las mitocondrias, los cloroplastos también tienen su propio ADN y ribosomas. Los cloroplastos funcionan en la fotosíntesis y se pueden encontrar en células eucariotas como plantas y algas. El dióxido de carbono (CO ₂), el agua y la energía lumínica se utilizan para producir glucosa y oxígeno en la fotosíntesis. Esta es la principal diferencia entre plantas y animales: Las plantas (autótrofos) son capaces de hacer su propio alimento, como la glucosa, mientras que los animales (heterótrofos) deben confiar en otros organismos para sus compuestos orgánicos o fuente de alimento.

Al igual que las mitocondrias, los cloroplastos tienen membranas externas e internas, pero dentro del espacio encerrado por la membrana interna de un cloroplasto hay un conjunto de sacos de membrana rellenos de fluido interconectados y apilados llamados tilacoides (Figura\(\PageIndex{2}\)). Cada pila de tilacoides se llama gránulo (plural = grana). El fluido encerrado por la membrana interna y que rodea al grana se llama estroma.

Esta ilustración muestra un cloroplasto, el cual tiene una membrana externa y una membrana interna. El espacio entre las membranas externa e interna se denomina espacio intermembrana. Dentro de la membrana interna hay estructuras planas parecidas a panqueques llamadas tilacoides. Los tilacoides forman pilas llamadas grana. El líquido dentro de la membrana interna se llama estroma, y el espacio dentro del tilacoide se llama espacio tilacoide. — **Figura\(\PageIndex{2}\):** Este diagrama simplificado de un cloroplasto muestra la membrana externa, la membrana interna, los tilacoides, el grana y el estroma.

Los cloroplastos contienen un pigmento verde llamado clorofila, que captura la energía de la luz solar para la fotosíntesis. Al igual que las células vegetales, los protistas fotosintéticos también tienen cloroplastos. Algunas bacterias también realizan fotosíntesis, pero no tienen cloroplastos. Sus pigmentos fotosintéticos se encuentran en la membrana tilacoidea dentro de la propia célula.

Teoría de la Endosimbiosis

Hemos mencionado que tanto las mitocondrias como los cloroplastos contienen ADN y ribosomas. ¿Te has preguntado por qué? Fuertes evidencias apuntan a la endosimbiosis como explicación.

La simbiosis es una relación en la que organismos de dos especies separadas viven en estrecha asociación y típicamente exhiben adaptaciones específicas entre sí. La endosimbiosis (endo-= dentro) es una relación en la que un organismo vive dentro del otro. Las relaciones endosimbióticas abundan en la naturaleza. Los microbios que producen vitamina K viven dentro del intestino humano. Esta relación es beneficiosa para nosotros porque somos incapaces de sintetizar la vitamina K. También es beneficiosa para los microbios porque están protegidos de otros organismos y se les proporciona un hábitat estable y abundante alimento al vivir dentro del intestino grueso.

Los científicos han notado desde hace mucho tiempo que las bacterias, las mitocondrias y los cloroplastos son similares en tamaño. También sabemos que las mitocondrias y los cloroplastos tienen ADN y ribosomas, al igual que las bacterias. Los científicos creen que las células hospedadoras y las bacterias formaron una relación endosimbiótica mutuamente beneficiosa cuando las células hospedadoras ingirieron bacterias aeróbicas y cianobacterias pero no las destruyeron. A través de la evolución, estas bacterias ingeridas se especializaron más en sus funciones, con las bacterias aeróbicas convirtiéndose en mitocondrias y las bacterias fotosintéticas convirtiéndose en cloroplastos.

Referencias

A menos que se indique lo contrario, las imágenes de esta página están bajo licencia CC-BY 4.0 de OpenStax.

Texto adaptado de: OpenStax, Conceptos de Biología. OpenStax CNX. mayo 18, 2016 http://cnx.org/contents/b3c1e1d2-839...9a8aafbdd@9.10