Una cresta ( / ˈkrɪstə / ; pl .: cristae ) es un pliegue en la membrana interna de una mitocondria . El nombre proviene del latín cresta o penacho , y le da a la membrana interna su característica forma arrugada, proporcionando una gran cantidad de área de superficie para que ocurran reacciones químicas . Esto ayuda a la respiración celular aeróbica , porque la mitocondria requiere oxígeno . Las crestas están repletas de proteínas , incluida la ATP sintasa y una variedad de citocromos .
Con el descubrimiento de la naturaleza de doble membrana de las mitocondrias, los pioneros de la investigación ultraestructural mitocondrial propusieron diferentes modelos para la organización de la membrana interna mitocondrial. [1] Los tres modelos propuestos fueron:
Una investigación más reciente (2019) encontró filas de dímeros de ATP sintasa (antes conocidos como "partículas elementales" u "oxisomas") formándose en las crestas. Estos dímeros que curvan la membrana tienen una forma doblada y pueden ser el primer paso para la formación de las crestas. [4] Están situados en la base de la cresta. Un complejo proteico del sistema de organización de crestas del sitio de contacto mitocondrial (MICOS) ocupa la unión de la cresta. Proteínas como OPA1 están involucradas en la remodelación de las crestas. [5]
Las crestas se clasifican tradicionalmente según su forma en crestas lamelares, tubulares y vesiculares. [6] Aparecen en diferentes tipos de células. Se debate si estas formas surgen por vías diferentes. [7]
El NADH se oxida en NAD + , iones H + y electrones mediante una enzima . El FADH 2 también se oxida en iones H + , electrones y FAD . A medida que esos electrones avanzan a través de la cadena de transporte de electrones en la membrana interna, se libera energía gradualmente y se utiliza para bombear los iones de hidrógeno de la división de NADH y FADH 2 hacia el espacio entre la membrana interna y la membrana externa (llamado espacio intermembrana ), creando un gradiente electroquímico .
Este gradiente electroquímico crea energía potencial (ver energía potencial § energía potencial química ) a través de la membrana mitocondrial interna, conocida como fuerza protón-motriz . Como resultado, se produce la quimiosmosis y la enzima ATP sintasa produce ATP a partir de ADP y un grupo fosfato . Esto aprovecha la energía potencial del gradiente de concentración formado por la cantidad de iones H + . Los iones H + pasan pasivamente a la matriz mitocondrial por la ATP sintasa y luego ayudan a reformar H2O ( agua).
La cadena de transporte de electrones requiere un suministro variable de electrones para funcionar correctamente y generar ATP. Sin embargo, los electrones que han entrado en la cadena de transporte de electrones acabarían apilándose como si fueran coches que recorrieran una calle de un solo sentido bloqueada. Esos electrones son finalmente aceptados por el oxígeno (O 2 ). Como resultado, forman dos moléculas de agua (H 2 O). Al aceptar los electrones, el oxígeno permite que la cadena de transporte de electrones siga funcionando. La cadena está organizada en la membrana del lumen de las crestas, es decir, la membrana que se encuentra dentro de la unión. [5]
Los electrones de cada molécula de NADH pueden formar un total de 3 ATP a partir de ADP y grupos fosfato a través de la cadena de transporte de electrones, mientras que cada molécula de FADH 2 puede producir un total de 2 ATP.
Como resultado, 10 moléculas de NADH (de la glucólisis y el ciclo de Krebs ), junto con 2 moléculas de FADH 2 , pueden formar un total de 34 ATP durante la respiración aeróbica (a partir de una sola cadena de transporte de electrones). Esto significa que, combinado con el ciclo de Krebs y la glucólisis , la eficiencia de la cadena de transporte de electrones es de aproximadamente el 65 %, en comparación con solo el 3,5 % de eficiencia de la glucólisis sola.
Las crestas aumentan considerablemente la superficie de la membrana interna en la que pueden tener lugar las reacciones mencionadas anteriormente. Una hipótesis ampliamente aceptada sobre la función de las crestas es que la gran superficie permite una mayor capacidad de generación de ATP. Sin embargo, el modelo actual es que los complejos de ATP sintasa activos se localizan preferentemente en dímeros en los bordes estrechos de las crestas. Por lo tanto, la superficie de las membranas mitocondriales asignada a la síntesis de ATP es en realidad bastante modesta.
El modelo matemático sugirió que las propiedades ópticas de las crestas en las mitocondrias filamentosas pueden afectar la generación y propagación de la luz dentro del tejido. [8]