La membrana mitocondrial interna ( MMI ) es la membrana mitocondrial que separa la matriz mitocondrial del espacio intermembrana .
La estructura de la membrana mitocondrial interna está ampliamente plegada y compartimentada. Las numerosas invaginaciones de la membrana se denominan crestas y están separadas por uniones de crestas desde la membrana límite interna yuxtapuesta a la membrana externa. Las crestas aumentan significativamente la superficie total de la membrana en comparación con una membrana interna lisa y, por lo tanto, el espacio de trabajo disponible para la fosforilación oxidativa .
La membrana interna crea dos compartimentos. La región entre la membrana interna y la externa, llamada espacio intermembrana, es en gran parte continua con el citosol, mientras que el espacio más aislado dentro de la membrana interna se llama matriz.
En las mitocondrias hepáticas típicas, el área de la membrana interna es aproximadamente cinco veces más grande que la membrana externa debido a las crestas. Esta proporción es variable y las mitocondrias de las células que tienen una mayor demanda de ATP, como las células musculares, contienen incluso más crestas. Las membranas de las crestas están tachonadas en el lado de la matriz con pequeños complejos proteicos redondos conocidos como partículas F 1 , el sitio de la síntesis de ATP impulsada por gradiente de protones. Las crestas afectan la función quimiosmótica general de las mitocondrias. [1]
Las crestas y las membranas limítrofes internas están separadas por uniones. Los extremos de las crestas están parcialmente cerrados por complejos proteicos transmembrana que se unen cabeza con cabeza y unen las membranas de las crestas opuestas de manera similar a un cuello de botella. [2] Por ejemplo, la eliminación de la proteína de unión IMMT conduce a un potencial de membrana interna reducido y un crecimiento deficiente [3] y a estructuras de membrana interna dramáticamente aberrantes que forman pilas concéntricas en lugar de las invaginaciones típicas. [4]
La membrana interna de las mitocondrias es similar en composición lipídica a la membrana de las bacterias . Este fenómeno puede explicarse mediante la hipótesis endosimbionte del origen de las mitocondrias como procariotas internalizadas por una célula huésped eucariota.
En las mitocondrias del corazón de cerdo, la fosfatidiletanolamina constituye la mayor parte de la membrana mitocondrial interna con un 37,0% de la composición de fosfolípidos. La fosfatidilcolina constituye aproximadamente el 26,5%, la cardiolipina el 25,4% y el fosfatidilinositol el 4,5%. [5] En las mitocondrias de S. cerevisiae , la fosfatidilcolina constituye el 38,4% de la MMI, la fosfatidiletanolamina el 24,0%, el fosfatidilinositol el 16,2%, la cardiolipina el 16,1%, la fosfatidilserina el 3,8% y el ácido fosfatídico el 1,5%. [6]
En la membrana mitocondrial interna, la relación proteína-lípido es de 80:20, en contraste con la membrana externa , que es de 50:50. [7]
La membrana interna es libremente permeable al oxígeno , dióxido de carbono y agua solamente. [8] Es mucho menos permeable a los iones y moléculas pequeñas que la membrana externa, creando compartimentos al separar la matriz del entorno citosólico. Esta compartimentación es una característica necesaria para el metabolismo. La membrana mitocondrial interna es a la vez un aislante eléctrico y una barrera química. Existen sofisticados transportadores de iones que permiten que moléculas específicas crucen esta barrera. Hay varios sistemas antiport incrustados en la membrana interna, que permiten el intercambio de aniones entre el citosol y la matriz mitocondrial. [7]