OBJETIVOS

Describir la estructura y composición química de la mitocondria.

Explicar las funciones de la mitocondria.

Relacionar desde el punto de vista funcional , los procesos de glicólisis, ciclo Krebs y cadena de transporte de electrones.

Describir la estructura y función del genoma mitocondrial.

Explicar los mecanismos de transporte de la membrana mitocondrial.

Explicar el origen de las mitocondrias.

Célula animal

Estructura y distribución

Ocupan el 25% delvolumen citoplasmático

ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN QUÍMICA Las proteínas constituyen el76% del peso de la membrana interna

Cardiolipinas

Origen evolutivo de la MitocondriaTeoría Endosimbiótica:

1.500 millones de años•Similitud entre el genoma de las mitocondriasy el de las bacterias:1.El genoma mitocondrial está constituido por moléculas circulares de ADN.

2. El sistema de expresión del ADN mitocondrial es similar al existente en las bacterias.

3.Los ribosomas son afectados por estreptomicina y cloranfenicol.

ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN QUÍMICA

ADN Mitocondrial

Información del ADN mitocondrial (ADN mt)

a) ARN de los ribosomas 16S y 12S.b) 22 ó 23 ARN de transferencia (ARNt)c) 13 ARN mensajeros para complejos de

fosforilación oxidativa:Complejo I (7 genes) NADH deshidrogenasa.Complejo III (1 gen) Citocromo b.Complejo IV (3 genes) Citocromo c oxidasa.Complejo V (2 genes) ATP sintetasa

CODONMITOCONDRIA

HUMANACÓDIGO

ESTÁNDAR

AGA Stop ArgAGG Stop ArgAUA Met IleUGA Trp Stop

Importancia de la Mitocondria

FUNCIONES:

1. Oxidación de metabolitos como piruvato o ácidos grasos a CO2, acoplada a la reducción de los transportadores electrónicos NAD y FAD (a NADH Y FADH).

2. Transferencia de electrones desde el NADH y al FADH al O2, acoplada a la generación de fuerza protón-motriz.

3. Utilización de la energía almacenada en el gradiente electroquímico de protones para la síntesis de ATP por el complejo ATP sintetasa “f1 f0”.

4. Y en la actualidad se ha descubierto que las mitocondrias poseen una proteína con propiedades contráctiles similar actiomiosina de las fibras musculares que responde contrayéndose cuando se le trata con ATP.

FUNCIONES:Importancia de la mitocondria

Energía producida

Ácido pirúvico

Energía consumida

Reacciones de la glucólisis

En el CITOSOL

Descarboxilación oxidativa del Piruvato

MATRIZ

M M INTERNA

4 H+

Complejo NADH-CoQ reductasa

Complejo CoQ H2r citC reductasa

Complejo cit COxidasa

2H+

2H+

2H+

G Kcal/m°´= -52,5 cal/par e ̵

Utilización de laenergía

ATP sintetasa

Complejo succinato- CoQ reductasaFumarato + 2H+

Complejo CoQ H2r cit Creductasa

Complejo cit COxidasa

2 2 2

Hipótesis: Acoplamiento quimiosmótica1961

Peter Mitchell. Premio Nobel en 1978

Teoría quimiosmótica

[El ATP se genera utilizando la energía almacenada en forma de un gradiente de protones a través de las

membranas biológicas]

Diferencia de voltaje

Gradiente protónico

Transporte de metabolitos a través de la membrana interna

LANZADERA MALATO-ASPARTATO

Otras lanzaderas

Lanzaderas de carbonoLanzadera del citrato/piruvatoLanzadera de N-acetil-L-aspartato Lanzadera del acetoacetato Lanzadera de acilcarnitina

Rendimiento de energía en la oxidación completa de la glucosa

Producción neta de ATP en la glicólisis:

En la glicólisis: 2 NADH2

2 ATP (a nivel de sustrato)

4 a 6 ATP

2 piruvato 2 acetil CoA 2 NADH2 6 ATP

2 acetil CoA a través del ciclo del ácido cítrico

6 NADH2

2 FAD2

2 ATP (a nivel del sustrato)

18 ATP

4 ATP

Producción total de ATP 36-38 ATP

Inhibidores de la Fosforilación OxidativaNombre Función Sitio de Acción

Rotenona inhibidor del transporte de e– Complejo I

Amital inhibidor del transporte de e– Complejo I

Antimicina A inhibidor del transporte de e– Complejo III

Cianuro inhibidor del transporte de e– Complejo IV

Monóxido de Carbono

inhibidor del transporte de e– Complejo IV

Azida inhibidor del transporte de e– Complejo IV

2,4,-dinitrofenol Agente desacoplante

Transportador transmembrana de H+

Pentaclorofenol Agente desacoplante

Transportador transmembrana de H+

Oligomicina Inhibe la sintasa de ATP ATP sintetasa

Equilibrio del balance energético

Gasto energético

Falta de ejercicioMetabolismo basalTermogénesis

Recuerden que:

En reposo, las mitocondrias están activas y justamente en el reposo la principal fuente de energía son los ác. grasos y su oxidación produce un elevado flujo de electrones en la cadena respiratoria y esto lleva a la generación de radicales libres.

INTERNALIZACIÓN DE PROTEÍNAS A TRAVÉSDE LA MEMBRANA MITOCONDRIAL

Presecuencias amino terminales

Secuencias señal interna

Expone 2da señal

Algunas enfermedades mitocondriales

Se han descrito más de 150 enfermedades mitocondriales como: La neuropatía óptica hereditaria de Leber.Mutaciones del ADN mitocondrial.

La Acumulación de radicales libres:Enfermedad de Parkinson, Alzheimer, algunas

cardiopatías.