La central eléctrica de la celda
Imagínese miles de baterías diminutas, vibrantes de energía, dando vida a los motores que funcionan. Al alejarte un poco, los motores son células vivas en un cuerpo. Estas baterías son pequeñas mitocondrias (singular mitocondria ), y se les conoce como el centro energético de la célula – por una buena razón.
Entre todos los orgánulos , las partes funcionales en miniatura de una célula, las mitocondrias pueden ser las más importantes. Sin mitocondrias, no podríamos procesar los nutrientes de los alimentos que ingerimos ni utilizar el oxígeno del aire que respiramos.
Las mitocondrias absorben energía de la descomposición de los azúcares que ingerimos en nuestros alimentos y usan el oxígeno que respiramos, convirtiéndolo en dióxido de carbono residual. A cambio, este proceso de degradación proporciona una explosión de energía celular en forma de ATP o trifosfato de adenosina . Para producir esta molécula de energía que sustenta la vida, las mitocondrias necesitan crear o sintetizar una serie de proteínas para hacer el trabajo.
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Piense en estas proteínas mitocondriales como ruedas y engranajes dentro de una máquina. Sin los engranajes correctos instalados en los lugares correctos, la máquina no funcionará. Y sin las proteínas correctas en el orden correcto, las mitocondrias no pueden producir la molécula de energía que alimenta la célula y, a su vez, alimenta a un organismo vivo.
¿Cómo se fabrican las proteínas mitocondriales? Donde se hacen ¿Y cómo funcionan? Profundicemos en el proceso de síntesis de proteínas mitocondriales y toquemos la función de estas proteínas.
Síntesis de proteínas mitocondriales
Antes de discutir cómo se fabrican las proteínas mitocondriales, establezcamos las bases con un poco de terminología celular.
La mayoría de las proteínas mitocondriales, hasta el 99%, se fabrican fuera de la propia mitocondria, en el citoplasma líquido que llena toda la célula. Las mitocondrias flotan dentro de este citoplasma, junto con el resto de los orgánulos que hacen que la célula funcione sin problemas.
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Otras proteínas mitocondriales se producen dentro de la mitocondria, dentro del propio compartimento interior lleno de líquido del orgánulo conocido como matriz mitocondrial . La matriz contiene los pliegues y bolsillos, llamados crestas , donde ocurren las reacciones químicas dentro de la mitocondria. Alrededor de la mitocondria hay una membrana interna y una membrana externa . El espacio delgado entre la membrana mitocondrial interna y externa se conoce como espacio intermembrana .
Las proteínas que se producen fuera de la mitocondria en el citoplasma celular se someten al proceso de traducción del ARN mensajero a los aminoácidos individuales que componen la cadena de proteínas. Estas proteínas luego se transportan a la mitocondria a través de señales celulares especiales que hacen coincidir las proteínas con la superficie de la membrana externa.
Desde la superficie, las proteínas interactúan con una proteína llamada translocasa , que clasifica las proteínas hacia su destino final dentro de la mitocondria. Las proteínas extramitocondriales pueden terminar plegadas en las membranas externas o internas, atrapadas dentro del espacio intermembrana o clasificadas dentro de la matriz interior de la mitocondria.
Dentro de la mitocondria, solo se produce una pequeña fracción de proteínas. Es posible que estas proteínas de la matriz no sean numerosas, pero realizan funciones críticas dentro del orgánulo. Partes de los ribosomas mitocondriales , pequeños complejos de ARN y proteínas que traducen el ARN mitocondrial en proteínas, se forman dentro de la mitocondria. Otra proteína importante que se produce dentro de la mitocondria es una parte del complejo proteico que produce ATP, conocida como ATP sintasa .
Función de la proteína mitocondrial
En ciertas levaduras, hay más de mil proteínas codificadas para que las mitocondrias funcionen correctamente. La mayoría de estas proteínas se transportan desde el citoplasma de la levadura a las mitocondrias celulares. Aproximadamente el 25% de estas proteínas funcionan para expresar y mantener fragmentos de ADN dentro del genoma mitocondrial. De hecho, el mantenimiento de genes parece enfocarse fuertemente en mantener la integridad del pequeño porcentaje de proteínas que se producen dentro de la matriz mitocondrial.
El movimiento de proteínas a través de las membranas celulares y el plegamiento de proteínas están coordinados por aproximadamente el 10% de las proteínas en este mismo ejemplo de levadura. Aún se desconoce la función de aproximadamente el 20% de las proteínas mitocondriales.
Resumen de la lección
Las mitocondrias ( mitocondria singular ) son las centrales eléctricas de la célula, actuando como baterías, proporcionando la energía que los organismos necesitan para sobrevivir. Sin la capacidad de producir o sintetizar proteínas, estos importantes orgánulos dejarían de funcionar. Las mitocondrias usan proteínas para descomponer los azúcares y producir energía celular en forma de ATP .
Con mucho, la mayoría de las proteínas mitocondriales, alrededor del 99%, se producen fuera de las mitocondrias en el citoplasma celular . Estas proteínas luego se transportan a la membrana externa , la membrana interna , el espacio intermembrana o la matriz de las mitocondrias. Una proteína especializada conocida como translocase ayuda a clasificar y distribuir las proteínas citoplasmáticas entrantes.
También se produce una pequeña pero importante cantidad de proteínas dentro de la matriz mitocondrial , donde se utilizan en una serie de funciones mitocondriales críticas, como la creación de ATP y ribosomas mitocondriales .
En un estudio de las proteínas mitocondriales de las levaduras, el 25% de las proteínas sintetizadas en el citoplasma pasó a funcionar en la expresión génica y el mantenimiento del ADN. La mayor parte del mantenimiento del ADN y las proteínas dentro de la célula parecía estar centrada en mantener las proteínas sintetizadas internamente en su mejor forma, ya que son muy pocas pero muy importantes para la función mitocondrial.
Independientemente de dónde se produzcan las proteínas mitocondriales, se sintetizan en los ribosomas que traducen el ARN mensajero en los aminoácidos que forman la cadena de proteínas. La mayoría de las proteínas en las mitocondrias funcionan en la regulación del genoma, el mantenimiento del ADN y el mantenimiento del pequeño porcentaje de proteínas mitocondriales internas.
Estas diminutas baterías de la célula no podrían funcionar sin la combinación de síntesis de proteínas mitocondriales externas e internas. En conjunto, la amplia gama de proteínas mantiene estas centrales eléctricas de la célula funcionando en su mejor forma, por lo que toda la célula en su conjunto puede seguir funcionando.
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