!
!
!
!
§ Organela!de!forma!cilíndrica!
§ Formada!por!una!doble!membrana!biológica!concéntrica,!llamadas!membrana!mitocondrial!externa!
(MME)!y!membrana!mitocondrial!interna!(MMI)!
§ Ambas!delimitan!dos!espacios,!llamados!espacio!intermembrana!(o!cámara!mitocondrial!externa)!y!
matriz!mitocondrial!(o!cámara!mitocondrial!interna)!
§ La!MMI!presenta!pliegues!hacia!la!matriz!llamadas!crestas!mitocondriales!
§ Papel!crucial!en!la!generación!de!energía!metabólica!en!las!euca!
§ El!ensamblaje!de!mitocondrias!implica!a!proteínas!codificadas!por!su!genoma!propio!y!traducidas!en!el!
orgánulo,!así!como!a!proteínas!codificadas!por!el!genoma!nuclear!e!importadas!desde!el!citosol!
§ Se!localizan!en!la!proximidad!de!áreas!de!gran!consumo!de!energía,!como!las!sinapsis!neuronales!
§ Se!fusionan!continuamente!y!se!dividen,!no!son!estáticas!!
MEMBRANA MITOCONDRIAL EXTERNA
§ Formada!por!membrana!biológica!
§ Su!morfología!se!asemeja!bastante!a!las!membranas!biológicas!celulares!como!el!REL!
§ Muy!permeable!
§ Presenta!dos!elementos!importantes!en!su!pared:!las!proteínas!PORINAS,!poros!acuosos!que!permiten!
el!pasaje!de!varias!sustancias!desde!el!citosol!hacia!el!espacio!!intermembrana!
§ Las!porinas!forman!canales!de!difusión!libre!de!moléculas!menores!de!1000!daltons!
§ Luego,!encontramos!al!complejo!TOM!(translocon!de!la!membrana!externa),!importante!junto!al!TIM!
para!el!ingreso!de!proteínas!al!interior!de!la!mitocondria!
§ Al!ser!muy!permeable!gracias!a!la!presencia!de!porinas!en!la!bicapa!lipídica,!el!espacio!intermembrana!
es!químicamente!equivalente!al!citosol!
MIOPLASTO
§ Es!la!mitocondria!sin!la!MME!
§ Se!obtiene!en!laboratorios!
§ Si!a!una!mitocondria!se!le!quita!la!MME,!es!capaz!de!cumplir!varias!funciones!
§ Este!fenómeno!hace!suponer!que!la!mitocondria!fue!una!bacteria!que!entro!por!endocitosis!a!la!célula,!
por!lo!que!queda!recubierta!de!MP,!y!en!lugar!de!degradarla,!la!célula!se!relacionó!simbióticamente,!
dando!lugar!a!la!teoría!endosimbiotica!
MEMBRANA MITOCONDRIAL INTERNA
§ Es!una!bicapa!de!fosfolípidos!
§ Tiene!unos!pliegues!que!se!proyectan!hacia!la!matriz!mitocondrial,!que!son!las!crestas!mitocondriales!
§ Es!muy!impermeable!
§ Esta!impermeabilidad!se!la!da!un!fosfolípido!doble!llamado!cardiolipina,!que!se!encuentra!también!en!
las!MP!bacterianas!(nuevo!punto!para!la!teoría!endosimbiotica)!
mitocondrias
!
!
§ Esta!impermeabilidad!hace!que!las!moléculas!tengan!que!pasar!por!mecanismos!específicos!desde!el!
espacio!intermembrana!hacia!la!matriz!
§ Una!proteína!importante!de!la!membrana!interna!es!el!complejo!TIM!(translocon!de!la!membrana!
interna),!que!junto!al!TOM!de!la!membrana!externa,!participan!en!el!ingreso!de!proteínas!al!interior!
mitocondrial!
§ El!80%!de!la!MMI!lo!ocupan!las!proteínas!de!la!cadena!respiratoria!o!cadena!de!transporte!de!
electrones!
§ Los!pliegues!de!la!MMI!conforman!las!crestas!mitocondriales,!las!cuales!incrementan!su!superficie!
§ Barrera!funcional!para!el!paso!de!moléculas!pequeñas!entre!el!citosol!y!la!matriz!y!mantiene!en!
gradiente!de!protones!que!dirige!la!fosforilacion!oxidativa!
COMPONENTES DE LA CADENA RESPIRATORIA
§ La!cadena!respiratoria!está!conformada!por!un!conjunto!de!complejos!enzimáticos!que!se!disponen!
uno!al!lado!del!otro!en!la!MMI!
§ Ellos!son:!
Complejo de la NADH deshidrogenasa
: o complejo I. es el complejo más grande de la cadena. Tiene como
función aceptar electrones del NADH, para oxidarlo a NAD+, pasando ahora la NADH
deshidrogenasa a reducirse (al aceptar electrones, se reduce). Rápidamente, cede estos electrones
a una molécula llamada Ubiquinona, por lo que vuelve a su estado inicial (es decir, la NADH
deshidrogenasa vuelve a oxidarse)
Succionato deshidrogenasa:
o complejo II. Es una enzima del ciclo de Krebs. Es la única enzima del
ciclo de Krebs presente en la MMI
Ubiquinona:
molécula hidrofóbica, ubicada a continuación de la NADH deshidrogenasa en la cadena
respiratoria
Complejo de citocromo B-C1:
o complejo III. Este complejo, conformado por un dimero, acepta los
electrones de la ubiquinona, pasando a estar reducida. Pero rápidamente cede estos electrones al
citocromo c, para reoxidarse
Citocromo C:
los citocromos son proteínas que tienen el grupo hemo como grupo prostético. El hierro
que se encuentra en el grupo hemo puede oxidarse y reducirse en forma reversible, permitiéndole a
estas moléculas participar sin problemas en la cadena de transporte de electrones. Participa en la
vía intrínseca de la apoptosis
Complejo citocromo oxidasa:
o complejo IV. Acepta los electrones del citocromo C, para luego cederlos
al oxígeno, obteniéndose agua como producto final. El oxígeno que utiliza el complejo de la
citocromo oxidasa equivale al 90% del consumo total de oxigeno de una célula normal. Ciertas
sustancias toxicas, bloquean la cadena respiratoria debido a que se unen fuertemente al complejo de
la citocromo oxidasa, bloqueándola e impidiendo que se realice una correcta cadena de transporte
de electrones
FUNCION DE LA CADENA RESPIRATORIA
!
!
§ Reoxida!a!los!NADH!reducidos!que!se!obtuvieron!en!el!ciclo!de!Krebs,!a!fin!de!volver!al!estado!oxidado!
de!NAD+!
§ La!energía!de!los!electrones!es!utilizada!para!bombear!protones!al!espacio!intermembranoso!o!cámara!
mitocondrial!externa!
§ Los!electrones!obtenidos!del!ciclo!de!Krebs,!y!que!son!transportados!hacia!la!cadena!respiratoria!por!el!
NAD+!y!FAD+!(como!NADH!FADH2)!son!electrones!de!alta!energía!
§ A!medida!que!van!pasando!de!uno!a!otro!componente!de!la!cadena!respiratoria,!van!perdiendo!
energía!gradualmente!
§ Esta!energía!liberada!o!perdida!es!utilizada!para!transportar!los!protones!H+,!o!mejor!dicho,!para!
bombear!los!protones!H+!hacia!la!cámara!mitocondrial!externa!
§ Los!encargados!de!bombear!los!protones!H+!hacia!la!CME!son!los!complejos!de!la!cadena!respiratoria!!
§ La!ubiquinona!y!el!citocromo!c!NO!bombean!protones!a!la!CME!
§ Cuando!se!usan!bombas,!se!crean!diferencias!de!concentraciones!cada!vez!mayores!a!ambos!lados!de!
la!membrana!porque!las!bombas!mueven!iones!contra!gradiente!consumiendo!energía!
§ Esta!diferencia!de!concentraciones!forma!un!gradiente,!formado!por!el!H+,!llamado!gradiente!
electroquímico!o!gradiente!EQ,!que!hace!que!la!cámara!externa!sea!más!acida!que!la!matriz!(los!
protones!bajan!el!PH,!ósea,!vuelven!más!acido!un!compartimiento!)!y!más!positivo!que!la!matriz!(los!
protones!tienen!carga!+)!
§ Dos!grandes!funciones!de!la!cadena!respiratoria:!
§ Reoxidar!al!NADH!y!FADH2,!provenientes!del!ciclo!de!Krebs!
§ Bombear!protones!H+!hacia!la!CME!o!EIM!y!crear!el!gradiente!EQ!
§ El!gradiente!EQ!es!fundamental!para!producir!ATP,!ya!que!existe!un!complejo!multienzimatico!en!las!
crestas!mitocondriales,!que!usaran!la!energía!de!disipación!del!gradiente!EQ!para!unir!ADP+PI!y!
producir!ATP!
CRESTAS MITOCONDRIALES
§ Son!pliegues!de!la!MMI!que!se!proyectan!hacia!la!matriz!mitocondrial!
§ A!lo!largo!de!ellas!se!ubican!las!partículas!F1!(complejo!ATP!sintetasa)!
§ Pueden!ser!tubulares,!múltiples,!cortas,!etc.!
ATP SINTETASA
§ Es!un!complejo!enzimático!que!constituye!el!15%!de!las!proteínas!de!la!MMI!
§ Funciona!como!canal!proteico!de!iones!selectivo!para!H+!
§ Compuesto!por!dos!unidades:!
-
Porción F0:
porción!transmembrana,!la!cual!atraviesa!la!MMI!
-
Porción F1 (o F1 ATPasa
):!se!ubica!hacia!la!matriz!mitocondrial!
§ La!porción!F0!funciona!como!un!canal!de!H+,!permitiendo!el!reingreso!de!H+!hacia!la!matriz!
mitoncondrial,!a!fin!de!poder!igualar!las!cargas!a!ambos!lados!de!la!membrana!
§ La!porción!F1!se!encarga!de!catalizar!la!síntesis!de!ATP!a!partir!de!ADP+PI!
§ Cuando!los!protones!H+!regresan!a!la!matriz,!a!través!de!los!canales!F0,!liberan!una!energía!en!su!
pasaje,!llamada!energía!protónico!motora!
!
!
§ Esta!energía!es!captada!por!la!partícula!F1,!y!la!usa!para!unir!ADP!y!PI!para!dar!lugar!al!ATP!
§ La!partícula!F1!funcionaria!como!una!especie!de!turbina!que!transforma!una!energía!llamada!protónico!
motora,!en!otra,!llamada!ATP,!la!cual!puede!ser!utilizada!por!la!célula!para!los!distintos!procesos!
metabólicos!que!requieran!de!ella!
§ Una!vez!sintetizado,!el!ATP!es!llevado!al!citosol!por!medio!de!una!proteína!específica,!llamada!ATP-ADP!
translocasa,!la!cual!saca!un!ATP!hacia!el!citosol,!e!ingresa!un!ADP!hacia!la!matriz!mitocondrial!
§ Siempre!que!se!sintetice!ATP,!habrá!siempre!ADP!que!funcione!como!sustrato!para!la!síntesis!de!mas!
ATP!
§ La!síntesis!de!ATP!se!hace!en!la!cresta!mitocondrial,!que!es!la!que!posee!los!complejos!ATP!sintetasa!
ACOPLE DE LA CADENA RESPIRATORIA CON LA FOSFORILACION OXIDATIVA
§ La!cadena!respiratoria!genera!el!gradiente!EQ!
§ Como!todo!gradiente,!siempre!busca!disiparse!al!equiparar!las!concentraciones!a!ambos!lados!de!la!
membrana!
§ El!complejo!ATP!sintetasa!tiene!un!canal!de!protones!en!su!subunidad!F0,!por!lo!que!los!protones!van!a!
pasar!por!ahí!para!disipar!el!gradiente!EQ!
§ Ese!pasaje!hace!activar!a!la!subunidad!F1,!que!usa!el!flujo!de!protones!que!está!pasando!para!sintetizar!
ATP!a!partir!de!ADP+PI!
§ De!esta!manera,!se!obtiene!más!ATP!
§ Al!proceso!de!uso!de!flujo!de!protones!producido!por!el!gradiente!EQ!para!sintetizar!ATP!a!partir!de!
ADP+PI!se!llama!fosforilacion!oxidativa!
MATRIZ MITOCONDRIAL
§ Cavidad!más!interna!de!la!mitocondria!
§ En!su!interior,!encontramos:!
§ ADN!mitocondrial:!de!doble!hélice,!circular!y!desnudo!
§ ARN!mitocondrial!
§ Ribosomas!libres!
§ Sitios!de!unión!de!cationes!bivalentes!(Calcio,!magnesio,!etc.)!
§ Enzimas:!correspondientes!al!ciclo!de!Krebs,!beta!oxidación!de!ácidos!grasos.!El!complejo!
multienzimatico!de!la!piruvato!deshidrogenasa,!encargada!de!la!descarboxilacion!oxidativa!
§ La!coenzima!A,!NAD+,!NADH,!FADH2,!ADP,!fosfato,!O2,!etc.!
DIVISION MITOCONDRIAL
§ Las!mitocondrias!son!capaces!de!dividirse!por!fisión!binaria,!mecanismo!netamente!procariotico!
§ Pueden!dividirse!o!fusionarse!entre!sí!constantemente,!por!lo!que!aumentan!y!disminuyen!
constantemente!de!tamaño,!característica!de!la!plasticidad!mitocondrial!
§ Las!mito!presentan!un!ciclo!vital,!cuando!una!mito!envejece,!es!degradada!por!citolisosomas!
§ Las!mito!no!se!sintetizan!de!novo,!sino!que!el!número!de!mito!de!una!célula!se!mantiene!por!mitosis!
de!estas!
!
!
§ Para!eso,!primero!debe!aumentar!su!tamaño!al!doble!y!duplicar!su!contenido,!por!un!proceso!complejo!
llamado!fisión!binaria!
§ El!número!de!mitocondrias!no!es!constante!
§ El!numero!esta!en!relación!directa!con!la!demanda!de!la!célula!
§ Las!mito!se!duplican!por!fisión!binaria!a!lo!largo!de!todo!el!ciclo!celular!
!
!
ORIGEN ATP
§ La!glucosa!es!la!molécula!que!más!fácil!y!rápido!se!quema!para!producir!energía!química!en!forma!de!
ATP!
§ Los!lípidos!y!los!aa!pueden!usarse!para!producir!ATP!
METABOLISMO
§ Es!el!conjunto!de!todas!las!reacciones!químicas!que!se!dan!en!un!organismo!
§ Involucra!dos!grandes!grupos!de!reacciones!químicas:!
REACCIONES ANABÓLICAS
§ Son!todas!las!reacciones!químicas!que!parten!de!varias!moléculas!simples!y!terminan!en!una!molécula!
compleja!
§ Son!las!reacciones!de!síntesis!o!producción!de!cualquier!molécula!
§ Ej.!glucogenogesis!
§ Conjunto!de!reacciones!químicas!anabólicas!se!define!como!anabolismo!
REACCIONES CATABÓLICAS
§ Todas!las!reacciones!químicas!que!parten!de!una!molécula!compleja!y!terminan!en!varias!moléculas!
simples!
§ Son!las!reacciones!de!degradación!o!ruptura!de!cualquier!molécula!
§ Ej.!glucogenolisis!o!glucolisis!
§ Al!conjunto!de!reacciones!químicas!catabólicas!se!las!define!como!catabolismo!
OXIDAR PARA VIVIR
§ Cuando!una!molécula!se!oxida!es!porque!se!le!agrega!oxígeno!a!la!molécula!
§ Oxidar!significa!ganar!oxígeno.!Pero,!no!solo!se!oxida!cuando!gana!oxigeno!la!nueva!molécula,!sino!que!
también!se!oxida!cuando!pierde!hidrogeno!
§ Conceptos!para!comprender!a!las!mitocondrias!y!su!funcionamiento:!
PRIMER CONCEPTO
§ Cuando!se!está!en!anabolismo,!la!síntesis!de!una!molécula!requiere!el!consumo!de!energía!
§ En!anabolismo!se!consume!ATP,!liberando!ADP!
§ Cuando!uno!está!en!catabolismo,!se!tiende!a!producir!ATP!
!
!
SEGUNDO CONCEPTO
§ En!una!reacción!catabólica!se!está!rompiendo!moléculas!complejas!para!generar!moléculas!simples!
§ En!esa!ruptura!se!liberan!al!medio!electrones!especiales,!llamados!electrones!de!alta!energía!
§ Estos!surgen!al!romperse!la!molécula!que!se!está!degradando!
§ Estos!electrones!no!pueden!estar!libres!en!el!citosol!o!en!el!interior!de!la!organela!de!este!haciendo!
catabolismo!ya!que!degradan!lisosomas!
§ La!mitocondria!los!puede!usar!en!la!cadena!de!transporte!de!electrones,!o!cadena!respiratoria,!pero!
para!llegar!ahí!deben!ser!transportados!
TERCER CONCEPTO
§ Existen!cofactores,!que!son!moléculas!especializadas!en!el!transporte!a!las!mitocondrias!de!los!
electrones!de!alta!energía!
§ El!NADH!y!el!FADH2!son!cofactores!
§ Ambos!pueden!estar!oxidados!(NAD+!FAD+)!o!reducidos!(NADH!FADH2)!
§ Estos!son!los!encargados!de!transportar!a!los!electrones!de!alta!energía!hacia!la!cadena!respiratoria!
§ Unen!al!electrón,!pero!también!a!un!protón!H+,!por!lo!que!se!dice!que!unen!a!un!átomo!de!hidrogeno!
§ Una!molécula!se!oxida!cuando!pierde!un!hidrogeno!y!se!reduce!cuando!gana!uno!
!
COMENCEMOS A PRODUCIR ATP
§ La!glucosa!es!metabolizada!en!el!citosol!por!medio!de!la!glucolisis,!obteniéndose!por!cada!molécula!de!
glucosa!(C6)!2!moléculas!de!piruvato!o!acido!pirúvico!(cada!una!con!C3)!
§ De!esta!reacción!se!obtienen!2!ATP!y!2!NADH!
§ En!ausencia!de!oxígeno,!el!piruvato!se!transforma!en!lactato!(o!ácido!láctico)!
§ Por!eso,!siempre!en!ausencia!de!oxigeno!o!anaerobisis!la!glucolisis!puede!producir!solo!2!moléculas!de!
ATP!
§ En!presencia!de!oxígeno,!el!piruvato!puede!entrar!a!la!mitocondria!y!producir!más!ATP!
§ Entra!ya!que!en!la!membrana!mitocondrial!hay!proteínas!especializadas!en!su!transporte!llamada!
LANZADERAS,!la!lanzadera!del!piruvato!
§ Dentro!de!la!mitocondria,!el!piruvato!se!une!al!complejo!multienzimatico!de!la!piruvato!
deshidrogenasa,!y!lo!desdobla!generando!2!moléculas!de!acetil!CoA!y!2!NADH!
§ A!este!proceso!(producción!de!2!acetil!CoA!y!2!NADH)!se!lo!llama!decarboxilacion!oxidativa!
§ Producto!de!esta!reacción,!se!producen!2!moléculas!de!CO2!
Los!cofactores!cuando!están!oxidados!se!unen!a!un!hidrogeno!
que!contiene!un!electrón!de!alta!energía!y!se!reducen.!Ya!
reducidos!viajan!hacia!la!MMI!y!transfieren!al!hidrogeno!con!el!
electrón!de!alta!energía!a!la!cadena!respiratoria.!Cuando!los!
transfieren,!se!reoxidan,!así!que!su!función!es!la!de!transportar!
los!electrones!de!alta!energía!hacia!la!mitocondria!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
§ El!acetil!CoA!va!a!ingresar!al!ciclo!de!Krebs!al!unirse!al!oxalacetato!y!producir!citrato!
§ El!citrato,!luego!vuelve!a!transformarse!en!oxalacetato,!el!cual!va!a!unirse!a!otro!acetil!CoA!y!comenzar!
nuevamente!el!ciclo!de!krebs!
§ El!ciclo!de!Krebs!es!un!complejo!multienzimatico!cíclico!que!constituye!una!vía!final!común!para!la!
oxidación!de!glúcidos,!ácidos!grasos!y!aa!
§ El!ciclo!de!Krebs!comienza!y!termina!en!un!mismo!punto!
§ En!este!caso,!comienza!cuando!a!un!oxalacetato!se!le!une!una!acetil!CoA!(por!acción!de!la!enzima!
citrato!sintetasa)!produciendo!citrato!
§ Luego,!se!vuelve!a!producir!oxalacetato!
§ Producto!del!ciclo!de!Krebs,!se!generan!3!NADH,!1!GTP,!1!FADH2!y!2!CO2!
1 acetil CoA + 2 H2O + 3NAD + FAD 2 CO2 + 3H + 3NADH + FADH2
§ Para!que!funcione!el!ciclo!de!Krebs!es!necesario!que!haya!acetil!CoA!en!la!matriz!mitocondrial!
§ Hasta!ahora,!producimos!3!moléculas!de!ATP:!2!de!la!glucolisis!y!1!en!el!ciclo!de!Krebs!
§ La!mitocondria!usa!los!NADH!y!FADH2!para!producir!más!ATP!
§ Para!ello,!va!a!usar!la!cadena!respiratoria!o!cadena!de!transporte!de!electrones,!ubicada!en!la!MMI!
BALANCE FINAL DE LA OXIDACION DE UNA MOLECULA DE GLUCOSA
§ Por!cada!NADH!citosolico!se!producen!2!o!3!ATP!
§ Por!cada!NADH!de!la!matriz!mitocondrial!se!producen!3!ATP!
§ Por!cada!FADH2!citosolico!se!producen!2!ATP!
BALANCE ENERGÉTICO DE UNA MOLÉCULA DE GLUCOSA
glucolisis
2 ATP
2 NADH
2 ATP
4-6 ATP
Decarboxilacion oxidativa
2 NADH
4 ATP
Ciclo de Krebs
3 NADH
1 FADH2
1 GTP
9 ATP
2 ATP
1 ATP
TOTAL
36 a 38 ATP
ADN MITOCONDRIAL
!
!
§ Las!mitocondrias!poseen!ADN!desnudo!y!circular,!es!decir,!no!presenta!histonas!y!no!forma!cromatina!
§ Es!igual!que!el!ADN!bacteriano!
§ Apoya!a!la!teoría!endosimbiotica!
§ Presenta!características!que!lo!diferencian!del!ADN!eucariótico:!
§ Circular!y!desnudo!
§ Posee!un!solo!origen!de!replicación!
§ Formado!por!16.569!nucleótidos!y!solo!37!genes!
§ Produce!13!tipos!de!ARNm!que!codifican!cada!uno!a!una!proteína,!a!saber,!7!proteínas!del!complejo!
NADH!deshidrogenasa,!1!proteína!del!citocromo!B,!3!proteínas!del!complejo!citocromo!oxidasa!y!2!
proteínas!del!complejo!ATP!sintetasa!
§ Produce!22!tipos!de!ARNt!(euca!produce!31)!
§ Los!2!ARNr!que!sintetiza!(12S!Y!16S)!dan!ribosomas!mitocondriales!con!un!coeficiente!de!
sedimentación!de!55S!(menor!al!de!los!proca!y!euca)!
§ Ciertos!codones!difieren!si!se!los!compara!con!los!codones!eucariotas.!Por!ej.,!el!codón!UGA,!que!en!
euca!es!señal!de!stop,!en!el!ADN!mitocondrial!codifica!para!el!aa!Trp!(triptófano).!Los!codones!AGA!Y!
AGG,!que!codifican!arginina!en!euca,!son!codones!mudos!o!sin!sentido!(señal!STOP)!en!el!ADN!
mitocondrial!
§ Cada!mitocondria!presenta!varias!copias!de!su!ADN!mitocondrial,!unidas!a!las!MMI!
§ En!la!fecundación,!las!mito!son!provistas!por!el!ovocito!II.!Por!esto,!las!enfermedades!mitocondriales!
provienen!de!la!madre!
ADN NUCLEAR
ADN MITOCONDRIAL
tipo
Fibrilar y asociado a
proteínas
Circular y desnudo
Genoma
35.000 a 45.000 genes
31 genes
ARNt
31 distintos (genes
repetidos)
22 distintos
ARNr
4 distintos
2 tipos distintos
ARNm
20.000 genes distintos
13 genes distintos
proteínas
Con splicing alternativo
que hacen más de
150.000 proteínas
distintas
13 proteínas distintas
§ El!resto!de!los!genes!que!producen!las!proteínas!mitocondriales!que!no!están!contenidas!en!el!ADN!
mitocondrial!se!ubican!en!el!ADN!nuclear!
§ En!el!núcleo!se!produce!la!transcripción!de!todos!los!ARNm!que!darán!lugar!a!las!proteínas!
mitocondriales!faltantes!
§ Este!ARNm,!en!el!citosol,!será!leído!por!ribosomas!y!comenzaran!a!sintetizar!a!la!proteína!
§ A!medida!que!va!asomando,!muestra!en!los!dos!primeros!aa!el!péptido!señal!mitocondrial,!que!marca!
el!destino!mitocondrial!de!esa!proteína!
§ Dicho!péptido!señal!es!reconocido!por!una!proteína!perteneciente!a!la!familia!de!las!chaperonas!
llamada!HSP70c!
§ Esta!proteína!recibe!el!nombre!por!HEAT!SHOCK!PROTEIN!70!CITOSOLIC,!ya!que!a!diferencia!del!resto!
de!las!proteínas,!cuando!aumenta!la!temperatura,!aumenta!la!síntesis!de!estas!proteínas!
!
!
§ Con!el!aumento!de!temperatura,!las!proteínas!se!desnaturalizan,!pero!no!pasa!con!la!HSP70c!
§ La!HSP70c!reconoce!la!péptido!señal,!evita!su!plegamiento!y!la!traslada!hacia!la!mito!
§ En!ese!momento,!se!forma!en!la!mito!un!poro!proteico!transitorio!que!comunica!directamente!al!
citosol!con!la!matriz!mitocondrial!permitiendo!que!la!proteína!sin!plegar!ingresa!a!la!matriz!
mitocondrial!
§ El!poro!transitorio!es!formado!por!dos!translocones!llamados!TIM!y!TOM!
§ Tom:!translocon!of!the!outer!membrane!
§ Tim:!translocon!of!the!inner!membrane!
§ Estos!cilindros!proteicos!acuosos!se!ubican!en!cada!membrana!mitocondrial!
§ Se!acoplan!para!comunicar!la!matriz!mitocondrial!con!el!citosol,!y!permitir!el!ingreso!de!la!proteína!
transportada!hacia!la!matriz!
§ En!la!matriz!está!esperándola!otra!chaperona!llamada!HSP70m,!que!ni!bien!la!recibe,!pasa!a!la!proteína!
a!otra!chaperona!llamada!HSP60m!
§ Unida!a!ella,!una!proteasa!corta!al!péptido!señal!y,!en!ese!momento,!la!HSP60m!ayuda!a!la!proteína!a!
plegarse!y!finalmente!la!lleva!a!su!destino!definitivo
TEORIA ENDOSIMBIOTICA
§ Postula!que!las!mito!provienen!de!bacterias!que!infectaron!a!las!primeras!células!euca!y!generaron!una!
relación!de!mutualismo!en!lugar!de!parasitismo!
§ En!el!mutualismo,!ambas!entidades!sacan!provecho,!mientras!que!en!el!parasitismo!una!entidad!saca!
provecho!en!detrimento!de!la!otra!
APOYAN A LA TEORÍA ENDOSIMBIOTICA
§ La!forma!del!ADN:!es!bicatenario,!circular!y!desnudo!como!el!bacteriano!
§ El!tamaño!de!las!mito!es!similar!al!bacteriano!promedio!
§ Se!dividen!por!fisión!binaria!como!las!bacterias!
§ MME!es!similar!al!sistema!d!endomembranas!en!su!composición,!lo!que!concuerda!con!la!teoría!de!la!
fagocitosis!de!la!bacteria!por!parte!de!la!célula!euca!
§ La!ubicación!del!centro!de!producción!d!energía:!sella!en!la!membrana!interna!igual!que!en!las!
bacterias!
REFUTAN LA TEORÍA
§ El!ADN!mitocondrial!tiene!intrones,!el!bacteriano!no!
§ La!mito!no!puede!vivir!afuera!de!la!célula!
§ La!célula!no!puede!vivir!sin!la!mito!
LAS PROTEINAS MITOCONDRIALES
§ Todo!el!resto!de!las!proteínas!son!producidas!en!ribosomas!libres,!en!el!citosol!celular!
§ Van!a!llegar!al!interior!mitocondrial!por!medio!de!mecanismos!muy!selectivos!
HETEROPLASMIA Y HOMOPLASMIA
!
!
§ Heteroplasmia!hace!referencia!a!la!presencia!de!tipos!diferentes!de!ADN!mitocondrial!en!la!misma!
mitocondria,!célula!o!individuo!
§ Esto!se!debe!a!la!alta!tasa!de!mutación!del!ADNmit!y!la!falta!de!mecanismos!de!arreglo!del!ADNmit!
§ Homoplasia!es!la!presencia!de!un!único!tipo!de!ADNmit!
§ Dentro!de!una!mito!suele!haber!varias!moléculas!de!ADN!mitocondrial!xq!las!mito!se!fusionan!y!
fisionan!constantemente!dentro!de!una!célula!
§ Cuando!una!célula!que!contiene!ADNmit!normal!y!mutante!se!divide,!sus!células!hijas!pueden!recibir,!
por!azar,!mitocondrias!que!solo!contienen!ADNmit!normal!o!mutante!(homoplasmia)!
§ Si!las!células!hijas!reciben!una!mezcla!de!mito!con!ADNmit!normal!y!mutante,!se!produce!la!
heteroplasmia!
!
INTERNALIZACION DE PROTEINAS Y FORMACION DE LAS MITOCONDRIAS
§ La!mayoría!de!los!genomas!mitocondriales!no!codifican!las!proteínas!requeridas!para!la!replicación,!
transcripción!o!traducción!de!ADN!
§ Les!genes!que!codifican!las!proteínas!requeridas!para!la!replicación!y!expresión!del!ADN!mitocondrial!
están!en!el!núcleo!
§ Las!proteínas!codificadas!por!los!genes!nucleares!son!sintetizadas!en!ribosomas!citosolicos!libres!e!
importadas!en!las!mitocondrias!como!cadenas!polipeptidicas!completadas!
§ Las!proteínas!dirigidas!a!la!matriz!deben!cruzar!tanto!la!MME!como!la!MMI,!mientras!que!otras!
proteínas!deben!ser!enviadas!a!compartimientos!distintos!en!el!interior!del!orgánulo,!incluidos!la!
MMI,MME!y!el!espacio!intermembrana!
§ Las!secuencias!directoras!más!conocidas!son!las!presecuencias!aminoterminales!de!15!a!55!aa!que!
dirigen!la!entrada!de!proteínas!a!la!matriz!mitocondrial,!además!de!marcar!a!algunas!proteínas!para!la!
MMI!
§ Las!presecuencias!contienen!múltiples!aa!cargados!positivamente!y!son!eliminadas!mediante!escisión!
proteolítica!tras!su!introducción!en!el!orgánulo!
§ El!primer!paso!de!la!introducción!de!proteínas!es!la!unión!de!estas!presecuencias!a!un!complejo!
proteico!en!la!superficie!de!las!mito!que!dirige!su!translocación!a!través!de!la!MME,!llamado!complejo!
TOM!
§ Tras!su!translocación!a!través!del!complejo!TOM,!estas!proteínas!son!transferidas!a!un!segundo!
complejo!proteico!llamado!Tim23,!en!la!MMI,!o!complejos!TIM!
§ Las!proteínas!de!la!matriz!atraviesan!la!MMI!a!través!de!Tim23!
§ Algunas!proteínas,!salen!del!canal!Tim23!por!el!lateral!y!se!insertan!en!la!MMi!
§ La!translocación!de!proteínas!que!contienen!presecuencias!a!través!de!Tim23!requiere!el!potencial!
electroquímico!establecido!a!través!de!la!MMI!en!el!transporte!de!electrones!
§ Para!atravesar!las!membranas!mitocondriales,!las!proteínas!deben!estar!sin!plegar!
§ La!entrada!de!proteínas!a!las!mitocondrias!precisa!de!chaperonas!moleculares!además!de!las!proteínas!
de!membrana!implicadas!en!la!translocación!
§ En!la!cara!citosolica,!los!miembros!de!la!familia!de!chaperonas!Hsp70!mantienen!las!proteínas!en!un!
estado!de!plegado!parcial!y!las!presentan!al!complejo!Tom!
!
!
§ A!medida!que!atraviesan!la!MMI,!las!cadenas!polipeptidicas!no!plegadas!se!unen!a!otra!chaperona!
Hsp70!
§ En!estos!casos,!la!presecuencia!se!escinde!en!ese!momento!por!la!peptidasa!procesadora!de!la!matriz!
(MPP)!y!la!cadena!polipeptidica!se!une!a!otras!chaperonas!de!la!matriz!que!facilitan!su!plegado!
§ Muchas!proteínas!de!la!MMI!son!proteínas!transmembrana!de!paso!múltiple!que!funcionan!como!
transportadoras!para!intercambiar!iones!y!nucleótidos!entre!las!mitocondrias!y!el!citosol!
§ Estas!proteínas!no!contienen!presecuencias,!sino!que!poseen!múltiples!señales!internas!de!
introducción!a!mitocondrias!
§ Las!proteínas!así!marcadas!atraviesan!la!MME!a!través!del!complejo!TOM,!pero!en!vez!de!transferirise!
a!Tim23,!son!reconocidas!por!chaperonas!móviles!(Tim9-10)!en!el!espacio!intermembrana!
§ Las!chaperonas!Tim9-10!escoltan!a!estas!proteínas!a!la!segunda!translocasa!de!la!MMI!(Tim22)!
§ Se!introducen!a!la!mitocondria!muchas!proteínas!de!la!membrana!externa!ej.,!porinas!
§ Son!proteínas!de!barril!beta!que!atraviesan!el!complejo!Tom!hacia!el!espacio!intermembrana!
§ Luego,!son!reconocidas!por!chaperonas!móviles!Tim9-10!y!transportadas!a!un!segundo!complejo!
translocon,!denominado!complejo!SAM!que!media!su!inserción!en!la!MME!
LIPIDOS MITOCONDRIALES
§ La!mayoría!de!los!lípidos!de!la!membrana!mitocondrial!son!importados!desde!el!citosol!
§ Los!esfingolipidos,!colesterol,!fosfatidilcolina,!fosfatidilinositol!y!fosfatidilserina!son!sintetizados!en!el!
RE!y!transportados!a!las!mitocondrias!
§ Luego,!las!mito!sintetizan!fosfatidiletanolamina!a!partir!de!fosfatidilserina!
§ Catalizan!la!síntesis!del!infrecuente!fosfolípido!cardiolipina,!que!contiene!cuatro!cadenas!de!ácidos!
grasos!
§ Está!situada!en!la!MMI,!donde!actúa!para!mejorar!la!eficacia!de!la!fosforilacion!oxidativa,!restringiendo!
el!flujo!de!protones!a!través!de!la!membrana!
§ La!transferencia!de!lípidos!entre!el!RE!y!las!mito!tiene!lugar!en!puntos!de!contacto!estrecho!entre!el!RE!
y!las!membranas!mitocondriales.!Esta!mediada!por!las!proteínas!de!transporte!de!fosfolípidos,!que!
extraen!moléculas!de!fosfolípidos!individuales!de!la!membrana!del!RE!
§ El!lípido!puede!ser!transportado!a!través!del!entorno!acuoso!del!citosol,!se!sumerge!en!un!sitio!de!
unión!hidrófobo!de!la!proteína!y!es!liberado!cuando!el!complejo!llega!a!una!nueva!membrana!
§ Los!lípidos!se!intercambian!entre!MMI!y!MME!en!los!puntos!de!contacto!entre!ellas!
!
§ Son!organoides!esféricos!homogéneos!
§ Recubiertos!con!una!sola!membrana!biológica!que!contiene!en!su!interior!enzimas!oxidativas,!es!decir,!
son!oxidasas!
§ Oxidan!moléculas!selectivas!
§ No!poseen!su!propio!genoma!!
§ Todas!sus!proteínas!se!codifican!en!el!genoma!nuclear!
§ Su!pH!es!de!6.8!a!7!
§ Son!muy!importantes!en!los!hepatocitos!
peroxisomas
!
!
§ Hay!alrededor!de!40!enzimas!oxidativas!en!el!interior!de!los!peroxisomas!
§ 3!enzimas!a!saber:!
§ D-Aminoacido!oxidasa:!reoxida!a!aminoácidos!
§ Urato!oxidasa!o!uricasa:!reoxida!al!ácido!úrico!
§ Catalasa:!metaboliza!al!peróxido!de!hidrogeno!(agua!oxigenada)!generando!agua!y!oxigeno!
!
PEROXISOMA
LISOSOMA
Contenido
homogéneos
heterogéneos
Forma
esféricos
polimorfos
Bomba de protones
no
Si, en membrana
PH
6,8 a 7
5
Tipo de enzima
oxidasas
Hidrolasas acidas
FUNCIONES
§ Oxidan!moléculas!
§ Metabolizan!al!peróxido!de!hidrogeno:!por!acción!de!la!catalasa!
§ Beta!oxidación!de!ácidos!grasos:!son!capaces!!de!oxidar!a!los!ácidos!grasos,!produciendo!acetil!CoA,!los!
cuales!van!a!ir!hacia!la!mitocondria!para!ingresar!al!ciclo!de!Krebs!y!producir!finalmente!ATP!según!lo!
visto!en!mitocondrias!
§ Síntesis!de!colesterol!y!dolicol:!ambos!lípidos!son!producidos!tanto!en!el!REL!como!en!los!peroxisomas!
§ Síntesis!de!plasmalogenos:!tipo!de!fosfolípido!especiales!
!
CATALASA
§ Las!catalasas!tienen!la!función!de!desdoblar!al!peróxido!de!hidrogeno!(agua!oxigenada)!produciendo!
agua!y!O2!
§ En!muchas!reacciones!metabólicas!del!cuerpo!se!produce!un!anión!llamado!anión!superoxido,!el!cual!
es!altamente!reactivo!porque!es!capaz!de!dañar!al!ADN!y!desestabilizar!a!las!membranas!biológicas!
§ Esto!lleva!a!la!apoptosis!de!las!células!dañadas,!lo!que!lleva!a!disminuir!el!número!de!células!
productoras!de!energía!y!finalmente,!esto!lleva!al!envejecimiento!
§ La!célula!tiene!en!el!citosol!una!enzima!llamada!superoxido!dismutasa!que!transforma!a!los!aniones!
superoxido!en!peróxido!de!hidrogeno!
§ El!peróxido!de!hidrogeno!ingresa!a!los!peroxisomas!donde!es!atacado!por!la!enzima!catalasa,!que!
transforma!al!peróxido!de!hidrogeno!en!H2O!y!O2!
§ !!!!!!!!!!!!!!2H2O!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!+!O2!
!
!
!
!
PRODUCCION DE ENZIMAS PEROXISOMALES
§ Los!peroxisomas!no!tienen!ADN!en!su!interior,!por!lo!que!las!enzimas!oxidativas!deben!ser!producidas!
por!la!célula!
§ Son!producidas!en!ribosomas!citosolicos!y!presentan!un!péptido!señal!llamado!PTS!
§ Es!reconocido!por!unas!proteínas!llamadas!peroxinas,!encargadas!de!llevar!a!las!enzimas!a!un!receptor!
presente!en!la!membrana!de!los!peroxisomas!
§ Existen!dos!tipos!de!péptido!señal!(PTS),!reconocidos!por!dos!proteínas!llamadas!peroxinas!
-
PTS1:
reconocido!por!la!peroxina!5!(Pex5)!
-
PTS2:
!reconocido!por!la!peroxina!7!(Pex7)!
§ La!Pex5!se!une!a!una!proteína!producida!en!ribosomas!libres!y!es!llevada!a!los!peroxisomas,!donde!
interactúa!con!peroxinas!de!la!membrana!del!peroxisoma!(Pex13,14!y!17),!formado!un!poro!y!
permitiendo!el!ingreso!de!la!proteína!al!peroxisoma!
!
!
!
!
!
!
PRODUCCION DE LOS PEROXISOMAS
§ Los!peroxisomas!son!capaces!de!dividirse!por!fisión!binaria,!lo!que!supone!una!teoría!endosimbiotica!
§ Para!eso,!primero!debe!aumentar!su!tamaño!al!doble!y!duplicar!su!contenido!por!un!proceso!complejo!
llamado!fisión!binaria!
§ Lo!pueden!hacer!a!lo!largo!de!todo!el!ciclo!celular!
§ El!número!de!peroxisomas!no!es!constante!
§ Presentan!un!ciclo!vital!
§ Cuando!un!peroxisoma!envejece,!es!degradado!por!citolisosomas!
§ Los!peroxisomas!se!sintetizan!de!novo!
§ La!membrana!de!ellos!se!produce!por!gemación!del!RE!
§ Estas!vesículas!no!están!cubiertas!por!COP2,!sino!que!están!mediadas!por!peroxisomas!
§ Estas!vesículas!no!van!al!Golgi!por!no!tener!COP2!y!se!fusionan!entre!ellas!para!formar!peroxisomas!
§ Luego,!se!le!agregan!las!enzimas!peroxisomales!en!su!interior,!por!medio!del!mecanismo!previamente!
descripto!
§ La!falla!de!síntesis!enzimática!produce!una!enfermedad!llamada!síndrome!de!Zellweger,!en!el!cual!las!
células!muestran!peroxisomas!vacíos.!Los!pacientes!con!esta!enfermedad!presentan!severas!anomalías!
en!riñones,!hígado!y!cerebro!y!mueren!a!los!pocos!días!de!nacer!
!
TP 13 COOPER [cancer].pdf
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