Mitocondrias

Las mitocondrias son las centrales energéticas de todas las células eucarióticas; en ellas tiene lugar la respiración celular, proceso que implica la obtención de energía a partir de moléculas orgánicas y su conversión en moléculas de ATP. Las mitocondrias varían de tamaño y forma, dependiendo de su origen y de su estado metabólico. Normalmente, se describen como cilindros alargados, aproximadamente del tamaño de una bacteria

. Estructura

Las mitocondrias poseen dos membranas: una membrana externa lisa y una membrana interna muy plegada cuyas invaginaciones reciben el nombre de crestas. Estas membranas definen dos compartimentos diferentes: el espacio intermembranoso entre ambas membranas y la matriz que esta limitada por la membrana interna. Las enzimas que catalizan las reacciones de la respiración son componentes o de la matriz o de la membrana mitocondrial interna. En la matriz se producen el ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico y la oxidación de los ácidos grasos, y en la membrana interna tiene lugar la fosforilación oxidativa. Por ello, las dos partes más importantes de la mitocondria, desde el punto de vista funcional, son la matriz y la membrana interna que la rodea

. Composición

La membrana mitocondrial externa esta formada por una bicapa lipídica y numerosas proteínas asociadas, al igual que todas las demás membranas celulares. Es muy permeable a la mayor parte de las moléculas pequeñas de iones, porque posee numerosos canales acuosos a través de la bicapa lipídica formados por porina, una proteína transmembrana. El espacio intermembranoso posee una composición química equivalente a la del citosol, con respecto a las pequeñas moléculas que contiene.  Este espacio encierra solo unas pocas enzimas, a diferencia de la matriz que contiene gran cantidad de ellas. La membrana mitocondrial interna se encuentra plegada formando numerosas crestas que aumentan notablemente su superficie y por ello su actividad. Es prácticamente impermeable a las sustancias polares e iones; solo es completamente permeable al O2, CO2 y H2O. Posee alrededor de un 75% de proteínas y un 25% de lípidos, lo que constituye un contenido en proteínas superior al de otras membranas celulares. En ella se pueden distinguir tres tipos diferentes de proteínas: Proteínas transportadoras específicas, que regulan el paso de los metabolitos que son necesarios en la matriz y en el exterior. Las proteínas de la cadena respiratoria o cadena transportadora de electrones hasta el oxigeno. Un complejo enzimático denominado ATP-sintasa que cataliza la producción de ATP a partir de ADP y Pi. La matriz contiene una solución de apariencia gelatinosa, con menos del 50% de agua, que esta formada por una mezcla muy concentrada de enzimas diferentes, sustratos, ADP, ATP e iones inorgánicos. Contiene también la maquinaria genética mitocondrial que sintetiza algunas proteínas mitocondriales. Entre las numerosas enzimas de la matriz están: -Las responsables de la oxidación de las moléculas combustibles procedentes del citosol, como las enzimas del ciclo de Krebs y las de la ß -oxidación de los ácidos grasos. –Las que intervienen en la replicación, transcripción y traducción del DNA mitocondrial.

Funciones:

Las principales funciones de las mitocondrias son: – La respiración celular, proceso que consiste en la oxidación de las moléculas orgánicas por el oxigeno moléculas para obtener energía en forma de ATP.En los organismos aeróbicos, esta energía es fundamental para llevar a cabo todas las actividades celulares. La mitocondria utiliza como principal materia prima los ácidos grasos y el piruvato producido en el citosol a partir de la glucosa. En la matriz de la mitocondria se realizan: el ciclo de Krebs y la ß-oxidación de los ácidos grasos. En la membrana interna mitocondrial tiene lugar la síntesis de ATP por un proceso denominado fosforilación oxidativa. Mediante la fosforilación oxidativa se sintetiza la mayor parte de ATP que se produce en las células aeróbicas. –Síntesis de proteínas. En los ribosomas de la mitocondria se sintetizan las proteínas codificadas por el DNA mitocondrial. Estas proteínas constituyen sólo del 5 al 10% de las proteínas mitocondriales; el resto de las proteínas de la mitocondria están codificadas por el DNA nuclear y se sintetizan en los ribosomas 80S libres en el citosol. Producción de precursores para la síntesis de diversas sustancias. Como por ejemplo, precursores para la síntesis de aminoácidos, porfirinas, ácidos grasos, glucosa, etc.

Cloroplastos:

Los cloroplastos son orgánulos carácterísticos de las células vegetales. En ellos tiene lugar la fotosíntesis, un proceso, impulsado por la luz, en el que se fija CO2 para formar azucares y otros compuestos orgánicos. Los cloroplastos poseen tamaños y formas bastante diferentes. En las plantas vasculares tienen forma discoidal, de 4 a 10 μm de espesor. En las algas su forma es más variada, pueden tener forma de cinta en espiral como en Spirogyra, forma estrellada en Zygnema, etc

. Estructura

Al igual que las mitocondrias, los cloroplastos están rodeados por dos membranas: la membrana externa y la membrana interna. El espacio entre ambas membranas se denomina espacio intermembranoso. La regíón acuosa encerrada por la membrana interna se denomina estroma y es equivalente a la matriz mitocondrial. En el interior del estroma se localiza una membrana continua denominada membrana tilacoidal, que encierra un espacio interno conocido como espacio tilacoidal. La membrana tilacoidal esta muy plegada formando vesículas aplanadas, denominadas tilacoides. Estas vesículas pueden encontrarse apiladas formando los grana o como vesículas individuales que atraviesan el estroma y conectan los grana entre sí. Así pues, los cloroplastos tienen tres membranas diferentes y tres compartimentos internos separados. Las reacciones de la fotosíntesis se pueden separar en dos fases: luminosa y oscura. Las reacciones de la fase luminosa se localizan en la membrana tilacoidal y las reacciones de la fase oscura tienen lugar en el estroma.

Composición

Membrana externa y membrana interna:

La membrana externa es permeable a la mayor parte de las moléculas pequeñas por la existencia de porinas; la membrana interna es prácticamente impermeable a la mayoría de sustancias, pero contiene proteínas transportadoras. Ambas membranas son muy permeables al CO2, que es el sustrato para la síntesis de los hidratos de carbono.

Membrana tilacoidal:

La membrana tilacoidal, igual que la membrana interna mitocondrial, es impermeable a la mayoría de las moléculas e iones. Contiene un 50% de proteínas, un 38% de lípidos y un 12% de pigmentos. Los pigmentos fotosintéticos poseen dobles enlaces conjugados y debido a ello absorben intensamente la luz visible. Son de dos tipos: clorofilas y carotenoides.-Las clorofilas son pigmentos verdes. En las plantas vasculares y en las algas verdes hay dos tipos de clorofila: clorofila a y clorofila b, cuyos espectros de absorcióm son diferentes, aunque ambas presentan máximos de absorción en las regiones azul y roja del espectro visible. Los dos tipos de clorofila se complementan para absorber la luz. -Los carotenoides son pigmentos de color amarillo o anaranjado; entre ellos están los carotenos y sus productos de oxidación, las xantofilas. Las proteínas de la membrana tilacoidal se pueden clasificar en tres grupos: -El complejo ATP-sintasa, cuya estructura y función son semejantes al de la mitocondria. -Proteínas asociadas a los pigmentos y que forman parte de los fotosistemas I y II. -Proteínas de la cadena fotosintética de transporte electrónico. –

Estroma:

El estroma contiene una disolución concentrada de enzimas. También contiene una o mas copias de DNA circular, RNA y ribosomas 70S que intervienen en la síntesis de algunas proteínas del cloroplasto.
Entre las enzimas están: -Las responsables del ciclo de reducción fotosintética del CO2 o ciclo de Calvin. -Las que intervienen en la replicación, transcripción y traducción del DNA del cloroplasto.

Funciones

Entre las funciones de los cloroplastos están: –
La fotosíntesis, proceso en el que la energía de la luz se transforma en energía química que puede utilizarse para convertir el CO2. La fotosíntesis es un proceso anabólico fundamental para todos los seres vivos. Mediante la fotosíntesis, las plantas verdes fabrican materia orgánica para ellas y para casi todos los organismos heterótrofos que dependen de ellas, a través de las cadenas alimenticias de la biosfera. La ecuación básica de la fotosíntesis es: 6CO2 + 12H2O à C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O Este proceso global se puede separar en dos fases. A) Fase luminosa. La energía luminosa es captada por los pigmentos fotosintéticos y  transformada en energía química en forma de ATP; simultáneamente se descompone el agua en hidrógeno y oxígeno, líberándose este último al medio. B) Fase oscura: El ATP y el hidrógeno producidos en las reacciones de la fase luminosa, se utilizan como fuente de energía y de poder reductor respectivamente, para convertir el CO2 atmosférico en carbohidratos. La denominación de fase oscura no significa que estas reacciones se realicen en la oscuridad sino que se refiere a que no dependen directamente de la luz. Las reacciones luminosas de la fotosíntesis se localizan en la membrana tilacoidal y comprenden procesos similares al transporte electrónico y la fosforilación oxidativa mitocondrial. Las reacciones oscuras de fijación y reducción del CO2, tienen lugar en el estroma del cloroplasto y se llevan a cabo median una secuencia de reacciones conocida como ciclo de Calvin. -Constituyen un lugar de almacenamiento temporal del almidón. En el estroma del cloroplasto se almacena la glucosa en forma de gránulos de almidón. –

Síntesis de proteínas

El DNA cloroplástico contiene información genética para la síntesis de algunas proteínas del cloroplasto; ésta se lleva a cabo en los ribosomas 70S del orgánulo. La mayor parte de las proteínas cloroplásticas están codificadas por el DNA nuclear y se sintetizan en los ribosomas 80S libres en el citosol.