El estudio arroja dudas sobre uno de nuestros supuestos clave sobre el 'Powerhouse of The Cell'


Si alguna vez has estudiado biología, estarás familiarizado con las mitocondrias, los orgánulos a los que a menudo se hace referencia como la "fuente inagotable de la célula". Y probablemente se dará cuenta de que a menudo se comparan con las baterías AA tradicionales, con cada orgánulo funcionando como una sola unidad.

Pero un nuevo estudio importante sugiere que en realidad son más como los paquetes de baterías de vanguardia dentro de los automóviles de Tesla, con cada pliegue dentro de las mitocondrias que proporcionan energía de forma independiente.

Y eso en realidad tiene mucho sentido. La razón por la que Tesla se ha convertido en un nombre tan grande en los autos eléctricos y el almacenamiento de energía es porque su sistemas de batería son capaces de acumular una gran cantidad de energía en un espacio pequeño, al tiempo que aseguran que el fallo de una parte no derribe toda la configuración.

Ahora, una nueva investigación realizada por científicos estadounidenses y alemanes sugiere que la naturaleza puede haber pensado primero en un sistema similar.

La mitocondria desempeña un papel clave en el movimiento de la energía encerrada en los enlaces de glucosa en una forma que puede utilizarse más fácilmente como combustible para la célula.

Para gestionar este proceso, la estructura en forma de frijol de varios micrómetros de largo contiene una membrana interna ondulada salpicada de canales que transportan iones de hidrógeno cargados positivamente de un lado a otro.

Se suponía que los pliegues en esta membrana interna llamada crestas aumentaban el área de superficie para estos portales de proteínas, maximizando la producción de mitocondrias individuales.

Es una suposición justa de hacer. De alguna manera, una mitocondria solitaria se parece un poco a la antigua. célula electroquímica

.

Ambos se definen por un depósito de productos químicos junto a una interfaz que ayuda a canalizar su energía en algo un poco más útil. Entonces, tener más pliegues significaría un espacio más grande para que ese intercambio tenga lugar.

Es una metáfora tan conveniente que pocos se han molestado en preguntar cuán precisa podría ser.

"Nadie había visto esto antes porque estábamos tan encerrados en esta forma de pensar; se suponía que una mitocondria significaba una batería". dice el endocrinólogo Orian Shirihai de la Universidad de California, Los Angeles.

Para toda la simplicidad del modelo, toma grandes riesgos en lo que respecta a la redundancia. Un colapso catastrófico en una parte central del proceso podría significar el fin de esa central eléctrica.

Si una batería simple falla dentro de una linterna o un juguete pequeño, no es un problema. Solo cámbielo por uno nuevo.

Pero cuando falla una unidad de potencia responsable de empujar varias toneladas de vehículos por la carretera a 100 kilómetros por hora, vale la pena tener un Plan B.

"Los ingenieros de vehículos eléctricos me contaron sobre las ventajas de tener muchas celdas de batería pequeñas en lugar de una grande; si algo le sucede a una celda, el sistema puede seguir funcionando y varias baterías pequeñas pueden proporcionar una corriente muy alta cuando la necesite". dice Shirihai.

Esa es parte de la razón por la cual las baterías de iones de litio que alimentan autos eléctricos como el Model S de Tesla no son una gran célula pero más de 7,000 pequeños conectados entre sí, cada uno contribuyendo con una pequeña cantidad de energía mientras actúan de forma independiente.

Muchas células vivas tienen un montón de mitocondrias, probablemente por razones similares. Perder uno no es un problema importante si hay otra docena para tomar el relevo.

Pero Shirihai había visto células con no más que un puñado de mitocondrias largas, donde una sola pérdida podría ser devastadora.

Para probar el modelo de una mitocondria / una batería, el endocrinólogo y su equipo utilizaron técnicas de microscopía y tinción de alta resolución para observar los detalles finos de las mitocondrias dentro de varios tipos diferentes de células humanas.

La tinción también les permitió determinar cómo una diferencia de voltaje llamada potencial de membrana mitocondrial variaba a lo largo de la cortina serpenteante de la membrana interna.

Si toda la membrana tuviera el mismo potencial, o si todo se despolarizara cuando se dañara una sola cresta, se podría considerar que una sola mitocondria actúa como una unidad. Pero eso no es lo que Shirihai y su equipo vieron en absoluto.

"Lo que nos dijeron las imágenes fue que cada una de estas crestas es eléctricamente independiente y funciona como una batería autónoma". dice Shirihai.

"Un cristal puede dañarse y dejar de funcionar mientras que los otros mantienen su potencial de membrana".

Saber más sobre cómo las mitocondrias gobiernan sus procesos internos podría contarnos mucho sobre como envejecemos, o por qué algunos sufren de trastornos como el síndrome de fatiga crónica.

Las mitocondrias todavía se pueden pensar en nosotros, la batería de nuestra célula. Es simplemente uno que es mucho más avanzado de lo que nunca le dimos crédito a la naturaleza.

Esta investigación fue publicada en EMBO Journal.

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