Una cresta ( / ˈk r ɪ s t ə / ; pl.: cristae ) es un pliegue en la membrana interna de una mitocondria . El nombre proviene del latín y significa cresta o penacho , y le da a la membrana interna su característica forma arrugada, proporcionando una gran cantidad de superficie para que se produzcan 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] Tres modelos propuestos fueron:
Una investigación más reciente (2019) encuentra filas de dímeros de ATP sintasa (anteriormente conocidos como "partículas elementales" u "oxisomas") que se forman en las crestas. Estos dímeros que curvan la membrana tienen una forma curvada y pueden ser el primer paso para la formación de crestas. [4] Están situados en la base de la cresta. Un complejo proteico del sistema organizador de crestas del sitio de contacto mitocondrial (MICOS) ocupa la unión de la cresta. Proteínas como OPA1 participan en la remodelación de las crestas. [5]
Las crestas se clasifican tradicionalmente por formas en crestas laminares, tubulares y vesiculares. [6] Aparecen en diferentes tipos de células. Se debate si estas formas surgen por caminos diferentes. [7]
El NADH se oxida en NAD + , iones H + y electrones mediante una enzima . FADH 2 también se oxida en iones H + , electrones y FAD . A medida que esos electrones viajan más lejos a través de la cadena de transporte de electrones en la membrana interna, la energía se libera gradualmente y se usa 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 motriz de protones . Como resultado, se produce 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 mediante la ATP sintasa y luego ayudan a volver a formar H 2 O (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 eventualmente se acumularían como automóviles que viajan por una calle bloqueada de un solo sentido. Esos electrones son finalmente aceptados por el oxígeno (O 2 ). Como resultado, se 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 se organiza en la membrana de la luz de las crestas, es decir, la membrana situada en el interior 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 (provenientes de la glucólisis y del 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 única 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 en gran medida la superficie de la membrana interna sobre la que pueden tener lugar las reacciones antes mencionadas. 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 activos de ATP sintasa se localizan preferentemente en dímeros en los bordes estrechos de las crestas. Por lo tanto, el área de superficie de las membranas mitocondriales asignada a la síntesis de ATP es en realidad bastante modesta.
Los modelos matemáticos sugirieron que las propiedades ópticas de las crestas de las mitocondrias filamentosas pueden afectar la generación y propagación de la luz dentro del tejido. [8]