mitocondria
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Mitocondria
Sandra Alonso
mitocondria
Mitocondrias de una célula hepática
de rata con crestas longitudinales
(MET)
¿cómo vamos a estudiarlas?
1. situación y distribución
2. número
3. morfología
4. tamaño
5. estructura
6. estudio
7. biogénesis
8. procesos que ocurren
en las mitocondrias
Forman una parte importante
del volumen celular
estructura
Complejos enzimáticos respiratorios y
transportadores difusibles de la MMI
Complejos enzimáticos respiratorios de MMI
y ATP sintasa
Anatomía bioquímica de una mitocondria
Las crestas de la MMI le confieren una
gran área superficial. La MMI de una sola
mitocondria puede tener más de 10.000
conjuntos de sistemas de transferencia de
electrones (cadenas respiratorias) de
moléculas de ATP sintasa distribuidas por
toda su superficie. Las mitocondrias del
corazón con gran profusión de crestas y,
por lo tanto, con un área de membrana
mucho mayor, tienen más de tres veces el
número de conjuntos de sistemas de
transferencia electrónica que las
mitocondrias hepáticas
Micrografía electrónica de las fases sucesivas
(A – C) de la división de una mitocondria
Fraccionamiento de mitocondrias purificadas
en sus componentes
Estas técnicas han hecho posible estudiar las
diferentes proteínas de cada compartimiento
mitocondrial. El método mostrado, que
permite el procesamiento de un gran número
de mitocondrias al mismo tiempo, aprovecha el
hecho de que en un medio con fuerza
osmótica baja, el agua fluye hacia adentro de
la mitocondria y dilata el espacio matricial
(amarillo). Mientras que las crestas de la
membrana mitocondrial interna le permiten
desplegarse para acomodarse a la expansión,
la MME – que no tiene pliegues – se rompe,
liberando una estructura compuesta sólo por la
MMI y la matriz
Mediante centrifugación diferenciales posible obtener fracciones enriquecidas de
todos los organelos celularesa partir de homogenados celulares
La centrifugación repetida a velocidades progresivamente mayores
acaba fraccionando los homogenados celulares en sus componentes
La centrifugación separa los componentes de la célula
en base a su tamaño y densidad
Transferencia de electrones a través de los tres
complejos enzimáticos respiratorios en la MMI
Se indica la forma y el tamaño de cada complejo. Durante la transferencia de e-
desde el NADH hasta le O2 (líneas rojas), los p+ procedentes del H2O son
bombeados a través de la membrana por cada uno de los complejos enzimáticos
respiratorios. La ubiquinona (Q) y el citocromo c (c) actúan como transportadores
móviles que transportan electrones desde un complejo al siguiente
Mecanismo general de la fosforilación oxidativa
Cuando un e- de alta energía es transferido a lo largo de la cadena de transporte
de e-, parte de la energía liberada se utiliza para impulsar la acción de 3 complejos
enzimáticos que bombean H+ hacia el espacio intermembrana. Estos protones
provocan un gradiente electroquímico a través de la MMI que impulsa a los H+ a
volver hacia la matriz a través de la ATP sintasa, un complejo proteico
transmembrana que utiliza la energía del flujo de protones para sintetizar ATP a
partir de ADP y Pi en la matriz.
El potencial redox aumenta
a medida que se avanza por
la cadena de transporte de
electrones mitocondrial
El mayor incremento del
potencial redox ocurre en
cada uno de los 3 complejos
enzimáticos respiratorios,
como resulta necesario para
que cada uno de ellos pueda
bombear protones
ATP sintasa
Biolcel.VIDEOS\Funcionamiento-ATPsintasa[www.savevid.com].mp4
La ATP sintasa en un mecanismo reversible acoplado que puede transformar la energía del gradiente de H+
en energía de enlace químico o viceversa
Importancia del transporte de H+
en las bacterias
A.En una bacteria aeróbica, se genera un
gradiente electroquímico de H+ a través de la
MP mediante una cadena respiratoria y luego
ese gradiente será utilizado para transportar
algunos nutrientes al interior de la bacteria y
producir ATP.
B. La misma bacteria, pero en condiciones
anaeróbicas, obtendrá ATP de la glucólisis.
Parte de ese ATP será hidrolizado por la ATP
sintasa para generar un gradiente
electroquímico de H+ impulsará los mismos
procesos de transporte que dependen de la
cadena respiratoria en A.
Algunos procesos de transporte activo impulsados por
el gradiente EQ a través de la MMI
El piruvato, el fosfato inorgánico y el ADP entran a la matriz mitocondrial,
mientras que el ATP es bombeado hacia el exterior. La carga de cada
una de las moléculas se indica con respecto al potencial de membrana,
que es negativo en el interior. La MME es permeable a todos estos
compuestos
¿Cómo son bombeados los protones a través
de las membranas?
Cuando un electrón pasa por la
cadena de transporte de electrones
embebida en la BL, en cada paso
puede captar y liberar un protón.
En este esquema, el transportador
de electrones B capta un protón
(H+) de un lado de la membrana
cuando acepta un electrón (e-) del
transportador A y libera el protón al
otro lado de la membrana cuando
cede su electrón al transportador C.
Resumen del metabolismo transductor de
energía en las mitocondrias
Diagrama simplificado
de las tres etapas del
catabolismo que
conducen desde el
alimento hasta los
productos residuales
Principal transformación energética que ocurre en la
mitocondria
En la FO, la energía liberada por la oxidación de NADH a NAD+ es utilizada, a
través de un proceso de conversión energética en la membrana (transferencia
de electrones, bombeo de protones y flujo de protones a través de la ATP
sintasa), para los requisitos energéticos de la fosforilación de ADP a ATP. Los
electrones de alta energía cedidos por el NADH se desplazan a través de una
cadena de transporte de electrones de la membrana y finalmente se combinan
con O2 molecular y con H+ y forman H2O. La ecuación neta para este proceso
de transferencia de electrones es:
NADH + ½ O2 + H+ NAD+ + H2O, y 2e- que pasan hasta el O2
Tejido adiposo adulto,
unilocular o blanco
Tejido adiposo joven,
multilocular o pardo
tejido adiposo adulto
tejido adiposo joven
Bibliografía:
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• NELSON D. L. – COX M. M.: Lehninger–Principios de Bioquímica (2ª edición–1993) –Editorial Omega