La mitocondria es más poderosa de lo que crees
Introducción
Las mitocondrias, un organelo aparentemente
tan simple incluso normalmente asociado como algo inutil, una parte más. Sin
embargo la realidad es muy distinta, pues para sorpresa de muchos, las
mitocondrias juegan un papel central en las celulas siendo estas ultimas un
componente central para la vida. Así, entre muchos aspectos, el daño en las
mitocondrias puede ser causante de enfermedades degenerativas o incluso del
cancer. Por todo esto y con animos de seguir adentrandonos por este bello mundo
de la biología (en esta ocasión de las mitocondrias) se presentará la
información suficiente para ser concientes de su importancia, ademas habrán
materiales complementarios como juegos, videos y animaciones para que podamos
ver su aplicabilidad en la vida cotidiana para que de este modo podamos tomar
acciones que beneficien incluso la salud propia
¿Qué es la mitocondria?
- Los cloroplastos son organelos que se encuentran en las células del brócoli, así como las de otras plantas y algas. Capturan la energía luminosa y la almacenan como moléculas de combustible en los tejidos vegetales.
- Las mitocondrias se encuentran dentro de tus células y también en las células vegetales. Convierten la energía almacenada en las moléculas del brócoli (o de otras moléculas de combustible) en una forma que las células pueden utilzar.
Ahora miremos cada una de sus partes
Tomado de: https://www.lifeder.com/mitocondrias/
- Sustratos metabólicos que difunden al interior de la mitocondria a través de su membrana externa.
- ATP generado por la propia mitocondria.
- Iones bombeados desde la matriz durante el proceso de fosforilación oxidativa.
El ADN mitocondrial es un tipo de
material genético presente en las mitocondrias, que son estructuras encontradas
dentro de las células. A diferencia del ADN nuclear que se encuentra en el
núcleo de la célula, el mtADN es pequeño y circular. Es importante porque
contiene instrucciones genéticas necesarias para que las mitocondrias realicen
funciones esenciales, como la producción de energía a través de la respiración
celular. Una característica única del mtADN es que se hereda únicamente de la
madre, lo que significa que las generaciones futuras obtienen su mtADN de la
línea materna y no está influenciado por el ADN del padre ni se somete a la
recombinación genética típica del núcleo celular.
Video educativo
Ahora provemos lo que aprendimos...
La función principal de la
mitocondria como organelo celular es la respiración celular mediante el uso de
oxígeno y, además, la producción de energía química necesaria para que la
célula lleve a cabo sus reacciones bioquímicas. A continuación, vamos a verlos
más detalladamente.
- Respiración celular mediante el uso de oxígeno: son el ciclo de Krebs, una ruta metabólica en la que se libera energía por la oxidación del acetil coenzima A, el ya mencionado proceso de fosforilación oxidativa y la cadena de transporte de electrones.
- Producción de energía química: se guarda en forma de ATP o adenosintrifosfato, ya que este fosfato genera un enlace de gran energía. Este ATP es catalizado con ayuda de la enzima transmembranal ATP sintasa, a partir de la oxidación de aminoácidos, ácidos grasos y azúcares, y es esto a lo que se le conoce como fosforilación oxidativa.
- Uso de oxígeno molecular.
- Reducción y oxidación de diferentes compuestos orgánicos: de esta manera se una cadena por la que se transportan electrones.
- Bombeo de los protones: hacia el espacio intermembranal mitocondrial.
Imagen ciclo de Krebs
Animaciones complementarias
Fusión y fisión mitocondrial
Video educativo
Metabolismo de lípidos
El metabolismo de los lípidos es el
procesamiento de los lípidos para el uso de energía, el almacenamiento de
energía y la producción de componentes estructurales, y utiliza las grasas de
fuentes dietéticas o de las reservas de grasa del cuerpo. Los lípidos son
digeridos por las enzimas lipasas en el tracto gastrointestinal (con la ayuda
de los ácidos biliares) y se absorben directamente a través de la membrana
celular. A continuación, los ácidos grasos libres se resintetizan en
triacilgliceroles en los enterocitos. Por último, los componentes lipídicos se
vuelven a empaquetar en quilomicrones y se transportan por todo el cuerpo para
su uso o almacenamiento. Dentro de las células diana, los ácidos grasos pueden
sintetizarse a partir de moléculas de acetil-CoA, y los triacilgliceroles
pueden sintetizarse a partir de los ácidos grasos y de un esqueleto de
glicerol. Los glicerofosfolípidos y los esfingolípidos se sintetizan de forma
similar. A la inversa, la descomposición de los triacilgliceroles libera ácidos
grasos libres, que se someten a la beta oxidación, generando importantes
cantidades de energía para el organismo.
Aprendamos con una sopa de letras
Ahora miremos ¿Qué es la apoptosis?
La apoptosis representa una forma de muerte celular empleada por los seres vivos formados por múltiples células para eliminar aquellas células que han sido dañadas o que ya no son necesarias. Este proceso se ejecuta de manera muy controlada, de modo que se minimice cualquier daño a las células circundantes. Los residuos celulares resultantes, que siempre están rodeados por una membrana plasmática, se deshacen mediante el proceso de fagocitosis, lo que evita la posibilidad de inflamación en la región.
Cuando una célula
experimenta la apoptosis, sufre cambios en su forma y estructura. Su tamaño
disminuye, y su membrana se modifica, presentando protuberancias conocidas como
"blebbing". Tanto el citoplasma como los orgánulos celulares
experimentan una condensación, y ciertos factores liberados del interior de las
mitocondrias contribuyen al desencadenamiento del proceso de muerte celular.
Imagen de Cancer provocado por muchas celulas que no mueren
Utilicemos los conocimientos y complementemos con un video para entender el cancer
Los cloroplastos son organelos celulares propios de células vegetales eucariontes fotosintetizadoras. Su estructura comprende membrana interna, membrana externa, compartimiento intermembranal, tilacoides, lumen, grana, estroma y estroma laminar. Su función principal es la fotosíntesis, además de otras actividades secundarias pero indispensables como son regulación de iones y metabolitos, síntesis de RNA y proteínas, síntesis de pigmentos y acumulación de sustancias de reserva.
Miremos cual es el origen de las mitocondrias
Juguemos
Teoría endosimbiotica
Antecedentes
En 1883, el biólogo Andreas Schimper planteó la posibilidad de que la capacidad fotosintética en las células vegetales proviniera de cianobacterias todavía existentes. En el siglo XX, tanto Ivan Wallin, anatomista estadounidense, como Kostantin S. Mereschovky, propusieron que las células eucariotas se originaron mediante la fusión de distintas bacterias.
En 1918, el biólogo francés Paul Portier y posteriormente en 1925, Ivan Wallin, sugirieron que las mitocondrias en las células eucariotas eran bacterias antiguas que habían sido incorporadas y estaban ahora confinadas. Aunque estos conceptos fueron pasados por alto en su momento y luego olvidados, en 1967 Lynn Margulis revivió estas ideas. Basándose en estos planteamientos y resaltando las capacidades de las bacterias y el potencial de la simbiosis, desarrolló la teoría endosimbiótica.
Concepto
- Primera incorporación: Una bacteria consumidora de azufre y una bacteria nadadora se fusionaron, formando el primer eucarionte, cuyo núcleo y morfología compleja eran el resultado de esta fusión.
- Segunda incorporación: Un organismo anaeróbico se unió a una bacteria respiradora de oxígeno, originando mitocondrias y peroxisomas, permitiendo a los eucariontes prosperar en un ambiente rico en oxígeno.
- Tercera incorporación: Células respiradoras de oxígeno fagocitaron bacterias fotosintéticas, formando el Reino vegetal, capaz de sintetizar energía solar.
La teoría explica la diversidad de metabolismo bacteriano y la
adaptación de las células a su entorno cambiante. Aunque algunos aspectos de la
teoría no son ampliamente aceptados en la actualidad, proporciona una visión de
cómo las células eucariotas podrían haber surgido a partir de simbiosis entre
diferentes bacterias.
Video educativo
Divirtamonos un poco...
¿Sabías que las mitocondrías son esenciales en el proceso de envejecimiento?
Un equipo de investigadores europeos se unió con el objetivo de explorar la conexión entre las mitocondrias y el envejecimiento. Los hallazgos obtenidos en su estudio abren nuevas perspectivas en el desarrollo de tratamientos dirigidos a abordar este proceso complejo. El proyecto Mimage, financiado con fondos europeos, se propuso desentrañar el papel de las mitocondrias en el envejecimiento. Los investigadores se centraron en explorar cómo la función mitocondrial afecta la duración de la vida a lo largo de la evolución en sistemas biológicos.
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¿Será que las mitocondrias tienen que ver con el sistema inmune?
Es importante destacar que la función
de las mitocondrias va más allá de la producción de energía; también desempeñan
un papel crucial en la defensa del organismo. Cuando las mitocondrias envejecen
o se debilitan, el sistema inmunológico se ve afectado negativamente. De hecho,
las mitocondrias están involucradas en la activación de diversos mecanismos
antivirales, lo cual va más allá de su contribución energética.
Los eventos mitocondriales tienen un impacto significativo en la respuesta inmunitaria antiviral, y esto no solo se debe a una falta de producción de energía. Se ha observado que el envejecimiento mitocondrial puede tener varios efectos perjudiciales, como:
- Menor producción de interferón : Este componente es esencial para la defensa del organismo contra infecciones. Cuando las mitocondrias están afectadas, la producción de interferón 1 disminuye, debilitando la respuesta inmunológica.
- Deterioro de la inmunidad adaptativa: La función inmunológica específica se ve afectada por el deterioro mitocondrial, lo que puede contribuir al debilitamiento general del sistema inmunológico a medida que envejecemos (inmunosenescencia).
- Activación del inflamasoma y citoquinas inflamatorias: Se ha observado que las mitocondrias deterioradas pueden activar el inflamasoma, lo que lleva a la liberación de citoquinas inflamatorias. Esto contribuye a un estado inflamatorio crónico, que está relacionado con diversos problemas de salud.
Por otro lado, los virus muestran una
preferencia por las células con una capacidad mitocondrial reducida. Esto
sugiere que las enfermedades mitocondriales podrían aumentar el riesgo de
infecciones. Además, los virus pueden manipular la dinámica mitocondrial en su
favor para sobrevivir y propagarse, evadiendo así la respuesta inmunológica del
huésped. Utilizan estrategias como incrementar la producción de radicales
libres y agotar la capacidad antioxidante mitocondrial, generando estrés
oxidativo que afecta negativamente la funcionalidad celular.
Sigamos aprendiendo sobre el impacto de las mitocondrias en nuestro sistema inmune
Entonces, ¿se pueden regenerar las mitocondrias?
El mantenimiento de la actividad
mitocondrial en las células inmunitarias es fundamental para mantener la
juventud y la eficiencia del sistema inmunológico. Para lograrlo, se pueden
considerar varios enfoques:
- Dieta: Incluir alimentos ricos en antioxidantes como las vitaminas E, C, D, carotenoides y polifenoles puede ayudar a proteger el cuerpo contra el estrés oxidativo causado por los radicales libres. La restricción calórica, respaldada por estudios en animales, ha demostrado retrasar el envejecimiento de células T y mejorar la actividad de células CD4 y CD8.
- Ejercicio físico: La actividad aeróbica estimula el aumento de la cantidad de mitocondrias por gramo de tejido. La práctica regular de ejercicio moderado permite eliminar mitocondrias dañadas y favorecer la generación de nuevas y más eficientes, en un proceso conocido como biogénesis mitocondrial. Además, el ejercicio aumenta la producción de coenzima Q10, un antioxidante esencial
- Terapias de apoyo: En casos de agotamiento mitocondrial que afecten la función celular, la microinmunoterapia puede resultar beneficiosa. Su enfoque busca modular la inflamación y el estrés oxidativo para prevenir el desgaste y agotamiento del sistema inmunológico.
Cuidar estos aspectos contribuye al
mantenimiento de la salud y la eficiencia del sistema inmunológico al preservar
la función mitocondrial en las células de defensa.age serán valiosas para
avanzar en la comprensión del envejecimiento y sus implicaciones.
- https://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/6-mitocondrias.php
- https://didactalia.net/comunidad/materialeducativo/recurso/cresta-mitocondrial/d066babe-347e-4b03-87eb-afef981b3412
- https://wordwall.net/es/resource/15408032/partes-de-la-mitocondria
- https://www.quimica.es/enciclopedia/Ribosoma.html
- https://www.lifeder.com/mitocondrias/
- https://www.cerebriti.com/juegos-de-ciencias/partes-de-una-mitocondria
- https://www.ecologiaverde.com/cloroplastos-que-son-estructura-y-funcion-4443.html
- https://www.elsevier.es/es-revista-offarm-4-articulo-apoptosis-muerte-celular-programada-13049112
- https://www.asturnatura.com/temarios/biologia/organulos-energeticos/autonomia-mitocondria-
- https://www.misistemainmune.es/inmunologia/salud-inmune/salud-mitocondrial-salud-inmunitaria#:~:text=Practicar%20ejercicio%20moderado%20de%20manera,es%20un%20importante%20antioxidante5.
- cloroplasto#:~:text=Seg%C3%BAn%20dicha%20teor%C3%ADa%2C%20las%20mitocondrias,con%20un%20eucariota%20anaer%C3%B3bico%20primitivo.
- https://cordis.europa.eu/article/id/89267-the-role-of-mitochondria-in-ageing/es
- https://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/6-mitocondrias.php
- https://www.formacionalcala.com/articulos/149/que-son-las-mitocondrias-y-cuales-son-sus-funciones
- https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/cell-structure-and-function/cell-compartmentalization-and-its-origins/a/chloroplasts-and-mitochondria
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