Mitocondrias y cloroplastos

 

Mitocondrias y cloroplastos son orgánulos que se diferencian de los demás por tres características fundamentales:

  • Tienen su propio ADN y ribosomas. Estas características sugieren que tienen la capacidad de sintetizar sus propias proteínas. La teoría endosimbiótica de L. Margulis, que afirma que estos orgánulos pudieron vivir independientemente y al entrar en una célula procariota, hicieron simbiosis con esta, dando origen a la célula eucariota.
  • Tienen una membrana externa que los delimita y una serie de membranas internas que les permiten cumplir sus funciones
  • Los procesos energéticos en el mundo viviente, dependen enteramente de ellos.

Energía en los seres vivos

Antes de hablar de mitocondrias y cloroplastos, es necesario hacer algunas precisiones acerca de cómo las células obtienen y almacenan energía.

  1. La vida en la tierra depende de la energía lumínica del sol que es transformada en energía química y almacenarla en moléculas orgánicas que sirven como alimento en toda la red trófica.
  2. Esa energía química se almacena en los enlaces que unen los átomos en las moléculas de alimento.
  3. La actividad fisiológica encargada de liberar la energía de las moléculas de alimento, es la respiración.
  4. Para que el alimento pueda ser utilizado como fuente de energía, este debe ser convertido a un azúcar llamado glucosa.
  5. La energía liberada, se almacena en moléculas que funcionan como baterías, que luego suministran energía para las demás actividades de la célula.

Moléculas que almacenan energía

mitocondrias y cloroplastos ATP

Figura 1: AMP. ADP y ATP

Las moléculas que almacenan energía están formadas por tres componentes: un azúcar llamado ribosa, una base nitrogenada llamada adenina y uno, dos o tres radicales de fosfato.

La unión del azúcar y la base nitrogenada, forman un radical llamado adenosin. La energía se almacena añadiendo enlaces fosfato a este radical. Así se forman el adenosin mono-fosfato (AMP) con un fosfato; el adenosin di-fosfato (ADP) con dos fosfatos; y el adenosin tri-fosfato (ATP) con tres fosfatos. La figura 1 muestra un esquema de estas moléculas.

El AMP se considera como una batería descargada y el ATP como una batería totalmente cargada. El ADP tendrá carga media.

Mientras se almacena energía se van uniendo grupos fosfato para formar ATP y mientras se “consume” energía en trabajo metabólico, se rompen enlaces fosfato formándose ADP y AMP, a partir de ATP.

Ahora si volvamos a las mitocondrias y cloroplastos:

Mitocondrias

Mitocondrias y cloroplastos: mitocondria

mitocondria

Están presentes en todas las células eucariotas, su cantidad depende de la función de la célula en el organismo. En cuerpo humano por ejemplo, las células nerviosas y musculares presentan mayor cantidad de mitocondrias debido a la cantidad de energía que requieren.

Las mitocondrias están formadas por una membrana que las rodea y delimita, y una membrana interna muy plegada que forma la matriz mitocondrial.

Como ya se mencionó, la fuente directa de energía en la célula es la glucosa. La oxidación de la glucosa y el consecuente almacenamiento de energía por formación de ATP, puede resumirse en tres pasos:

  1. En el citoplasma, la glucosa es dividida en dos moléculas más pequeñas gracias a la actividad de ciertas enzimas. A este proceso se le llama glucólisis.
  2. Estas moléculas ingresan a la mitocondria, en donde son oxidadas hasta gas carbónico y agua, por acción de enzimas que están unidas a la membrana interna de la mitocondria. Requiere de una serie de reacciones que, en conjunto, se conocen como ciclo del ácido cítrico.
  3. En el último paso de este proceso se forman las moléculas de ATP en las cuales se almacena la energía obtenida. Ocurre en la matriz mitocondrial y se conoce como fosforilación oxidativa.

Es de anotar que en el proceso también participa el oxígeno que tomamos durante la respiración.

Cloroplastos

mitocondrias y cloroplastos: cloroplasto

cloroplasto

Son propios de las células vegetales, aunque también se encuentran en algunos protistas como las euglenas.

Su función es realizar la fotosíntesis, que es el proceso que le permite a las plantas, captar la energía lumínica del sol y transformarla en energía química, para almacenarla en moléculas de ATP; y posteriormente, utilizarla en la síntesis de carbohidratos, a partir de gas carbónico, agua y minerales que la planta toma del medio externo. Esta energía fluye hacia todos los niveles de la cadena trófica.

La clorofila es la sustancia fundamental del proceso de fotosíntesis. Ella, es capaz de romper moléculas de agua con la ayuda de la luz del sol. De esa ruptura sale la energía que forma las moléculas de ATP. La clorofila se encuentra en compartimientos membranosos dentro del cloroplasto, en estructuras llamadas lamelas.

Tras la ruptura de la molécula de agua, el oxígeno es liberado a la atmósfera, y el hidrógeno se combina con el gas carbónico para dar origen a los carbohidratos. 

Taller de lectura

  1. Escriba las tres características que diferencian a las mitocondrias y cloroplastos de los demás orgánulos celulares.
  2. Copie las cinco precisiones acerca de cómo las células obtienen y almacenan energía.
  3. ¿Cómo están formadas las moléculas que almacenan energía?
  4. ¿Qué significan las siglas AMP, ADP y ATP?
  5. ¿Cómo se consideran el AMP, ADP y ATP, en relación a la cantidad de energía que almacenan?
  6. ¿De qué depende la cantidad de mitocondrias en una célula? Dé dos ejemplos
  7. ¿Cómo están formadas las mitocondrias?
  8. Escriba los tres pasos que resumen el proceso de oxidación de la glucosa y el consecuente almacenamiento de energía por formación de ATP.
  9. ¿En que tipo de células se encuentran los cloroplastos?
  10. ¿Cuál es la función de los cloroplastos?
  11. ¿Cuál es la función de la clorofila?