Mitocondrias y Plastos: Estructura y Funciones Esenciales en Células Eucariotas

Mitocondrias: Centros Energéticos Celulares

Las mitocondrias son orgánulos celulares presentes en todas las células eucariotas aerobias. En ellas se lleva a cabo la gran mayoría de las oxidaciones celulares y la producción de la mayor parte del ATP (trifosfato de adenosina) de la célula.

Estructura de la Mitocondria

Está compuesta por dos membranas que, a su vez, delimitan dos compartimentos o cámaras:

• Membrana Externa: Limita por completo a la mitocondria. Posee proteínas de canal llamadas porinas, que permiten que la membrana sea especialmente permeable y que pasen moléculas de gran tamaño libremente hacia el espacio intermembranoso.
• Membrana Interna: Presenta numerosos repliegues hacia la cámara interna denominados crestas mitocondriales. Está compuesta por aproximadamente un 20% de lípidos y un 80% de proteínas (incluyendo los complejos de la cadena de transporte de electrones y la ATP sintasa). Es mucho menos permeable que la externa.
• Espacio Intermembranoso (Cámara Externa): Está situado entre la membrana externa y la interna. Contiene enzimas que utilizan el ATP para fosforilar otros nucleótidos, como el AMP (adenosín monofosfato).
• Matriz Mitocondrial (Cámara Interna): Compuesta por un material semifluido con consistencia de gel debido a una elevada concentración de proteínas hidrosolubles. Contiene:
  • Moléculas de ADN mitocondrial (circular y bicatenario).
  • Moléculas de ARN mitocondrial.
  • Ribosomas mitocondriales (mitorribosomas).
  • Enzimas necesarias para la replicación, transcripción y traducción del ADN mitocondrial.
  • Enzimas del Ciclo de Krebs y de la β-oxidación de ácidos grasos.
  • Iones (Ca²⁺, fosfato, etc.).

Funciones Principales de la Mitocondria

• Ciclo de Krebs: Sucede en la matriz mitocondrial.
• Fosforilación Oxidativa: Se lleva a cabo en la membrana mitocondrial interna (específicamente en los complejos proteicos y las partículas F o ATP sintasas).
• β-oxidación de ácidos grasos: Ocurre en la matriz mitocondrial.
• Almacenamiento de sustancias: Como iones de calcio en la matriz mitocondrial.

Plastos: Orgánulos Exclusivos de Células Vegetales

Los plastos son orgánulos exclusivos de las células vegetales y algas. Poseen pigmentos, como la clorofila, y pueden sintetizar y acumular sustancias de reserva, como el almidón.

Clasificación de los Plastos

Se clasifican según su contenido y función en tres grandes grupos:

• Leucoplastos: Plastos no pigmentados que almacenan sustancias de reserva como el almidón (amiloplastos), grasas (oleoplastos) y proteínas (proteinoplastos).
• Cromoplastos: Almacenan pigmentos carotenoides (amarillos, naranjas, rojos) en su interior, que dan color a flores, frutos y raíces.
• Cloroplastos: Plastos de color verde debido a la presencia de clorofila. Son los más abundantes y participan activamente en la fotosíntesis.

Ultraestructura de los Cloroplastos

Los cloroplastos presentan una estructura compleja:

• Doble Membrana: Una membrana externa y una interna, separadas por el espacio intermembranoso.
  • Membrana Externa: Posee una estructura similar al resto de membranas, pero tiene mayor permeabilidad a iones y moléculas pequeñas.
  • Membrana Interna: Es menos permeable y regula el paso de sustancias hacia el estroma.
• Estroma: Es el compartimento interno, similar a la matriz mitocondrial. Posee en su interior:
  • Una molécula de ADN cloroplástico (circular de doble cadena).
  • Ribosomas propios (70S), conocidos como plastorribosomas.
  • Enzimas para los procesos genéticos del cloroplasto (replicación, transcripción, traducción) y para las reacciones de la fase oscura de la fotosíntesis (Ciclo de Calvin).
• Tilacoides: Son sáculos membranosos aplanados localizados en el estroma. Pueden encontrarse:
  • Aislados en el estroma (tilacoides del estroma).
  • Superpuestos formando pilas (grana, singular: granum). El conjunto de varios tilacoides apilados se llama grana.
  • Los tilacoides de diferentes grana están conectados por los tilacoides del estroma o intergrana.
  • En las membranas de los tilacoides se localizan los pigmentos fotosintéticos (clorofilas, carotenoides) y los complejos proteicos donde se realizan las reacciones dependientes de la luz de la fotosíntesis.

Características Generales de los Cloroplastos

• Localización: Se encuentran en el citoplasma de las células fotosintéticas (principalmente en hojas y tallos verdes), aunque no tienen una posición fija y pueden moverse.
• Forma: Su forma es diversa. En vegetales superiores suelen ser ovoides o lenticulares. En algas pueden tener formas más variadas (espiral, estrellada, de copa).
• Tamaño: Su tamaño medio es de 2-6 micrómetros (µm) de diámetro y de 5-10 micrómetros (µm) de longitud.
• División: Tienen la capacidad de dividirse por fisión binaria, de forma similar a las bacterias, independientemente de la división celular.

Funciones Principales de los Cloroplastos

• Fotosíntesis: Conversión de energía lumínica en energía química (ATP y NADPH) y fijación de CO₂ para sintetizar carbohidratos.
• Biosíntesis de ácidos grasos y aminoácidos.
• Reducción de nitratos a nitritos (parte de la asimilación del nitrógeno).