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Los científicos comparan las mitocondrias con los paquetes de baterías Tesla

18/10/2019
Este artículo ha sido revisado y aprobado medicamente por Dr Jose Juan Ortega Lopez

Una nueva investigación revela que las mitocondrias, las pequeñas centrales eléctricas que viven dentro de las células y les dan energía, funcionan más como una batería Tesla que como el tipo de batería que se coloca en una linterna.

científicos comparan las mitocondrias con los paquetes de baterías Tesla
Una nueva investigación replantea la estructura de las mitocondrias, que se muestra aquí.

Además de los glóbulos rojos, todas las células del cuerpo humano contienen una o más mitocondrias, y algunas contienen miles. Estas estructuras celulares internas, u orgánulos, usan oxígeno para producir unidades químicas de energía para la célula.

Las mitocondrias son inusuales porque tienen dos membranas: una lisa en el exterior y una arrugada y doblada en el interior.

Los científicos llaman a los pliegues de las crestas de membrana interna de una mitocondria. Hasta hace poco, creían que el propósito del plegado era aumentar el área de superficie para producir energía.

Sin embargo, los autores de un reciente estudio de EMBO Journal disipan esta idea.

En cambio, proponen que las cristae son más como baterías independientes que trabajan juntas en una matriz, similar a los paquetes de baterías Tesla que alimentan los autos eléctricos.

Un conjunto de baterías autónomas.

Los investigadores llegaron a esta conclusión después de visualizar la producción de energía dentro de las mitocondrias con la ayuda de microscopía de alta resolución.

“Lo que nos dijeron las imágenes fue que cada una de estas crestas es eléctricamente independiente y funciona como una batería autónoma”, dice el autor principal del estudio, el Dr. Orian S. Shirihai, profesor de medicina en endocrinología y farmacología en la Facultad de Medicina David Geffen de Universidad de California, Los Ángeles.

“Una crista”, agrega, “puede dañarse y dejar de funcionar mientras las otras mantienen su potencial de membrana”.

Durante mucho tiempo, los científicos creyeron que cada mitocondria comprendía una sola unidad bioenergética. Los autores se refieren a experimentos previos típicos, cuyos resultados llevaron a los investigadores a concluir que “todo el orgánulo funciona como una unidad electroquímica”.

De hecho, lo que el Dr. Shirihai pudo ver con la microscopía tradicional pareció confirmar esto. La observación de células que funcionan bien con algunas mitocondrias muy largas no sugirió la idea de muchas baterías pequeñas.

“Nadie había visto esto antes porque estábamos tan atrapados en esta forma de pensar; se suponía que una mitocondria significaba una batería”, explica.

Imágenes de alta resolución sin precedentes

Sin embargo, las conversaciones con los ingenieros que diseñan vehículos eléctricos hicieron que el Dr. Shirihai se diera cuenta de las ventajas de los conjuntos de muchas baterías pequeñas en lugar de una grande.

“[Si] algo le sucede a una celda [de batería]”, señala, “el sistema puede seguir funcionando, y varias baterías pequeñas pueden proporcionar una corriente muy alta cuando la necesita”.

Dependiendo del modelo, los vehículos eléctricos Tesla pueden tener hasta 7,000 celdas de batería pequeñas. Estos toman la forma de una cuadrícula que permite que el vehículo se cargue rápidamente y se enfríe eficientemente. Tal disposición también ofrece mucha potencia para la aceleración.

Para observar más de cerca las mitocondrias, el equipo “desarrolló un enfoque novedoso para obtener imágenes de la [membrana mitocondrial interna] a alta resolución espacio-temporal en las células vivas”. Los científicos nunca antes habían visto una resolución tan alta.

Con la microscopía de alta resolución recientemente optimizada, el equipo pudo visualizar la distribución de voltaje y la producción de energía dentro de las mitocondrias.

Los grupos proteicos actúan como aislantes eléctricos

Los investigadores vieron cómo los grupos de proteínas entre las crestas actuaban como aislantes eléctricos. Ya sabían que sin los grupos de proteínas, las mitocondrias se descomponen más fácilmente. De hecho, el equipo también vio cómo las mitocondrias que carecen de los grupos de proteínas se comportaron más como una gran batería.

Los autores sugieren que estos hallazgos del estudio aumentan la comprensión no solo de cómo funcionan las mitocondrias, sino también de cómo los orgánulos contribuyen a la enfermedad, el envejecimiento e incluso las complicaciones médicas.

Los expertos han relacionado una serie de complicaciones médicas, como la lesión por isquemia-reperfusión, con la interrupción grave de las crestas en las mitocondrias.

El Dr. Shirihai reflexiona: “Los expertos en baterías con los que hablé originalmente estaban muy emocionados de saber que tenían razón”.

Los científicos creen que las mitocondrias evolucionaron a partir de una antigua colaboración que surgió cuando las células con núcleos englobaron células simples dependientes de oxígeno que carecían de un núcleo. A cambio de protección, la célula internalizada, u orgánulo, proporciona energía a su huésped.

Resulta que las mitocondrias y Teslas, con sus muchas baterías pequeñas, son un caso de evolución convergente”.

Dr. Orian S. Shirihai

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