BIOQUIMICA

TRABAJO COLABORATIVO 2

MOMENTO 3

PROCESOS METABOLICOS

REALIZADOS EN LA MITOCONDRIA

HEIDY MARLEY GOMEZ ALVAREZCODIGO 53114266

LIHMZU BALAGUERA ORTIZ

CODIGO: 60390260

LUZ YOLANDA RODRIGUEZ GUEVARA

CODIGO: 65.765.852

MONICA JUDITH LEGARDA RAMIREZ

CODIGO: 59.310.751

SANDRA YANETH OTALORA DUARTE

CODIGO: 60260710

GRUPO: 201103_12

TUTORA

GOLDA MEYER TORRES VARGAS

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD)

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA

(ECBTI)

PROGRAMA DE QUIMICA

CEAD IBAGUE

NOVIEMBRE 13 DE 2014

INTRODUCCION

En este trabajo pretende explicar de una manera clara el concepto de Mitocondria y a la

vez mostrar todo el Metabolismo que realizan en el Organismo y la importancia que tiene

en los seres vivos.

Las mitocondrias son las encargadas de suministrarle energía a la célula Aquí algunas

moléculas, como la glucosa se oxidan y se rompen en trozos más pequeños, en esta

reacción se liberan átomos de Hidrogeno, en donde se liberan algunos electrones, pero a

su vez suelen ir acompañados de protones, aso electron+proton y esto da como

resultado 1 átomo de Hidrogeno, este Hidrogeno se une al oxígeno y se forman moléculas

de H2O.

Se debe tener presente que todas las moléculas necesitan Energía para poder realizar su

función dentro del organismo, el alimento es la fuente de energía y también de materiales

para poder construir.

Metabolismo en si es todo el conjunto de reacciones por el que se obtiene, a partir de

sustancias ya digeridas, Energía y Materia.

Cuando sucede el proceso de degradación de las grandes moléculas en otras más

pequeñas, es donde recibe el nombre de Catabolismo, y luego cuando entra al proceso

de Síntesis de materia Orgánica, con gasto de energía, este proceso recibe el nombre de

Anabolismo.

El ATP es la molécula que relaciona catabolismo y el Anabolismo.

Las anomalías mitocondriales son desordenes que le causan a las personas diferentes

padecimientos provocando un peligroso daño a las células del cuerpo, cada una con sus

síntomas y deficiencias que se van dando con el pasar del tiempo.

Las enfermedades mitocondriales son resultado de la insuficiencia de las mitocondrias,

las cuales son las mayores responsables de la creación de la energía del cuerpo

necesaria para mantener la vida y apoyar el crecimiento, cuando fallan se genera menos

energía en el interior de la célula, puede entonces presentar lesión celular o incluso la

muerte de la célula, así como atrofias o distrofias musculares.

OBJETIVOS

Identificar los diferentes conceptos que se manejan en la temática de las Mitocondrias y en todo su metabolismo.

Conocer todo el Proceso Metabólico de las Mitocondrias en el organismo de los seres vivos y su importancia para nuestra existencia.

Diseñar por medio de un esquema todo el proceso metabólico de las Mitocondrias y su debida explicación e importancia.

Identificar los diferentes conceptos que se manejan en la temática de las homeostasis de Calcio.

Analizar los diferentes factores que intervienen en la temperatura Corporal en un cuerpo humano y que consecuencias trae para nuestra salud, si no existe un equilibrio.

Adquirir nuevos conocimientos sobre la apoptosis y las causas que existen para ocasionar grandes enfermedades en el organismo humano.

PRINCIPALES RUTAS METABÓLICAS DE GLÚCIDOS, GRASAS Y AMINOÁCIDOS

GLUCOLISIS: La glucolisis es una vía que permite obtener ATP a las células

Es la ruta metabólica mediante la que se degrada la glucosa hasta dos moléculas de piruvato, a la vez que se produce energía en forma de ATP y de NADH. La ruta está formada por diez reacciones enzimáticas, Su principal función es la degradación de glucosa y otros monosacáridos para la obtención de energía. 10 Reacciones: Tres irreversibles, que van a soportar la regulación de la vía. Son esas tres reacciones, junto a la catalizada por la fosfoglicerato quinasa (7), las que son fuertemente exergónicas.

Formula de la Reacción global de la glucólisis es:

Hexosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi 2 NADH + 2 piruvato + 2 ATP

Primera fase: Activación de la hexosa (glucosa por ej.), con gasto de energía como ATP.

Segunda fase: Obtención de energía que se conserva como ATP.

La primera fase es endergónica, porque se consumen 2 ATP, y consta en la

transformación de una hexosa (por ejemplo, glucosa) en dos triosas (dihidroxicetona 3 P y

gliceraldehído 3P), como se observa en la Figura de arriba.

La segunda fase es exergónica, dado que se forman 4 ATP utilizando la energía liberada

de la conversión de 2 gliceraldehídos 3P en 2 piruvatos.

La Glucolisis se da a través de reacciones Enzimáticas donde cada enzima cataliza una

reacción o paso específico. De esta forma, cuando se hace referencia a una isomerasa, lo

es a una específica para determinada molécula, y no a una isomerasa universal que

catalice cualquier reacción de isomerización. Lo mismo sucede con las quinasas,

deshidrogenasas, etc.

La fase de gasto de energía va desde una hexosa no fosforilada hasta el GA3P y D3P.

REACCIONES

Reacción 1: La glucosa, se fosforila y rinde glucosa 6P (G6P), una molécula con mayor

energía. La enzima responsable de la reacción, una quinasa (hexoquinasa) consume una

molécula de ATP y libera ADP. La misma hexoquinasa fosforila otras hexosas como

fructuosa, galactosa y manosa

.

Es irreversible, es decir la los productos (G6P y ADP) no liberan los reactivos (Glucosa y

ATP).

La fosforilación de la glucosa tiene ventajas para la célula: la G6P es más reactiva que la

glucosa y a diferencia de ésta no atraviesa la membrana celular porque no tiene

transportador. De esta forma se evita la pérdida de un sustrato energético para la célula

Reacción 2: La G6P se isomerisa a fructosa-6-fosfato (F6P) por acción de una

isomerasa, que facilita la isomerización de estas hexosas en los dos sentidos: de F6P a

G6P o de F6P a G6P, la reacción es reversible.

Reacción 3. Consiste en la fosforilación de la F6P en el C1, que rinde fructosa 1,6-

bifosfato (F1-6P). En esta reacción, catalizada por otra quinasa, la fosfofructoquinasa

(FFQ), se consume ATP. Participa en la regulación de la glucólisis.

Esta reacción es irreversible e igual que la primera, y ambas constituyen pasos

importantes porque son los puntos de control de la glucólisis.

Reacción 4: En esta reacción la F1-6P se rompe en 2 moléculas de 3 carbonos

(triosas): la dihidroxiacetona 3-fosfato (D3P) y gliceraldehído 3-fosfato (GA3P)

mediante una reacción reversible catalizada por una liasa (aldolasa).

Reacción 5: El GA3P sigue los pasos de la glucólisis, la otra triosa generada, D3P,

por isomerización produce otra molécula de GA3P. La reacción es reversible, y está

catalizada por una isomerasa.

Ya cuando vamos en esta fase de la glucolisis se ha

consumido 2ATP

En el cuarto paso se genera una molécula de GA3P, y en el quinto paso se genera la

segunda molécula de éste. De aquí en adelante, las reacciones ocurrirán dos veces,

debido a que se generan dos moléculas de GA3P por hexosa.

En la segunda etapa, el GA3P se transforma en una molécula de alta energía, a partir

de la cual se obtendrá el beneficio final de 4 moléculas de ATP.

Se da inicio a la fase de Obtención de Energía

Reacción 6: Consiste en la oxidación del GA3P e incorporación de un fosfato a la

molécula, de manera que se genera un compuesto con mayor energía. En realidad

implica dos reacciones, actúa una deshidrogenasa que utiliza NAD+ y se genera

NADH.H.

Reacción 7: Ya en esta reacción el grupo fosfato del 1,3-bifosfoglicerato se transfiere a

una molécula de ADP, por una quinasa, generando así la primera molécula de ATP de la

vía. Esta manera de obtener ATP, en la que no participa la cadena respiratoria, se

denomina fosforilación a nivel de sustrato.

La glucosa se transformó en 2 moléculas de GA3P se sintetizan un total de 2 ATP en este

paso.

Reacción 8: Aquí se presenta dos reacciones sucesivas, un es la isomerización del 3-

fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato, no aparece representada en la figura 2 y la otra

corresponde a la transformación del 2-fosfoglicerato en fosfoenolpiruvato (PEP), por

acción de la enolasa

Reaccion 9: En la última reacción, irreversible, se desfosforila el PEP y se obtiene

piruvato y ATP. La transferencia del grupo fosfato del PEP al ADP la cataliza una quinasa

(piruvato quinasa). Es la segunda fosforilación a nivel de sustrato: se fosforila el ADP a

ATP independientemente de la cadena respiratoria.

Aquí en todas las reacciones no interviene el oxígeno no es necesario en ninguna

reacción de la glucólisis; la vía ocurre en células aerobias y fermentativas.

OXIDACION DEL PIRUVATO: Es el lazo entre la glucolisis y la respiración celular, es un

complejo de reacciones catalizados por un sistema de Enzimas localizadas en la

membrana mitocondrial interna. Su proceso es el siguiente:

Primero: El piruvato difunde hasta la Matriz, de la mitocondria cruzando ambas

membranas, tanto la externa como la interna, ya estando allí, cada ácido Pirúvico

reacciona con la Enzima A, desdoblándose en CO2 y un grupo acetilo de dos carbonos

que se unen inmediatamente a la coenzima –A formando Acetil coenzima-A (Acetil-CoA)

que entrará al ciclo de los ác. Tricarboxílicos.  En esta reacción se forma un NAD + H2

Se debe recordar también que La Acetil-CoA puede también producirse a partir de lípidos (por beta oxidación) o del metabolismo de ciertos aminoácidos. Su formación es un nodo importante del metabolismo central.

Ciclo de los ácidos tricarboxílicos: También conocido como Ciclo de Krebs o Ciclo del ác.

Cítrico tiene esencialmente la función de completar el metabolismo del piruvato derivado

de la glicólisis. Las enzimas del ciclo de los ácidos tricarboxílicos (Krebs) están

localizadas en la matriz de la mitocondria (unas pocas de estas enzimas están la

membrana interna de la mitocondria). Su punto de partida es el Acetil-CoA, obteniéndose

CO2 y transportadores de electrones reducidos.

El ciclo se empieza: Acetil-CoA (2-C) + oxalacetato (4-C) -------> + ácido cítrico (6-C, tres grupos ácidos), continua por las siguientes etapas:

1. Isomerización del citrato a isocitrato (6-C, tres grupos ácidos )

2. Oxidación -------> alfa-cetoglutárico (5-C) + CO2 + NADH

3. Oxidación -------> succinil-CoA (4-C) + CO2 + NADH

4. Fosforilación a nivel de sustrato succinil-CoA (4-C) + GDP -------> succinato (4-C) +

GTP (Note: GTP con ADP se puede interconvertir en ATP)

5. La oxidación -------> fumarato (4-C) + FADH2

6. convierte el fumarato en maleato, una nueva oxidación -------> oxalacetato (4-C) +

NADH

Balance de un ciclo: Acetil-CoA (2-C) + 3 NAD+ + FAD -------> 2 CO2 + 3NADH + FADH2 + ATPBalance para una molécula de glucosa que se convierte en 2 piruvatos, luego en 2 Acetil-CoA y luego a CO2 en la vía el ciclo de los ácidos tricarboxílicos, con todo el NADH y el FADH convertidos en ATP por la respiración:

1 glucosa + 38 ADP + 38 Pi -------> 6 CO2 + 38 ATP

*CiCiclo de Krebs: Tiene lugar en la matriz mitocondrial de la célula eucariota El acetil-CoA

(Acetil Coenzima A) es el principal precursor del ciclo. El ácido cítrico (6 carbonos) o

citrato se obtiene en cada ciclo por condensación de un acetil-CoA (2 carbonos) con una

molécula deoxaloacetato (4 carbonos). El citrato produce en cada ciclo una molécula de

oxaloacetato y dos CO2, por lo que el balance neto del ciclo es:

Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O → CoA-SH + 3 (NADH + H+) + FADH2 +

GTP + 2 CO2

Los dos carbonos del Acetil-CoA son oxidados  a CO2, y la energía que estaba acumulada

es liberada en forma de energía química: GTP y poder reductor (electrones de alto

potencial): NADH y FADH2. NADH y FADH2 son coenzimas (moléculas que se unen a

enzimas) capaces de acumular la energía en forma de poder reductor para su conversión

en energía química en la fosforilación oxidativa.

El FADH2 de la succinato deshidrogenasa, al no poder desprenderse de la enzima, debe

oxidarse nuevamente in situ. El FADH2 cede sus dos hidrógenos a la ubiquinona

(coenzima Q), que se reduce a ubiquinol (QH2) y abandona la enzima.

FOTOSINTESIS

Toda energía proviene de las plantas y algas, estos productos convierten la energía solar

en energía química a través de un proceso denominado FOTOSÍNTESIS. La energía

química derivada de la fotosíntesis, es almacenada en las células de esos productores en

forma de hidratos de carbono y otras moléculas orgánicas necesarias para sostener todas

las formas de vida del planeta.

Reacciones de las fotosíntesis:

Las reacciones que requieren el aporte de energía son aquellas en las cuales los productos tienen un contenido energético mayor que los reaccionantes. Las reacciones consumidoras de energía se denominan ENDERGÓNICAS. La Síntesis se da así:

Las reacciones exergónicas son catabólicas, de degradación. Por lo general no se

realizan acoplamientos directos entre procesos exergónicos y endergónicos. Lo más

frecuente es que la célula emplee un intermediario energético. En todo tipo de células

este intermediario es el ATP (adenosin-tri-fosfato). Es importante remarcar que el ATP no

es un reservorio o depósito de energía, sino que actúa como un transportador de energía,

desde las reacciones en que ésta se libera hacia los procesos que la consumen.

Glucogénenolisis: Es la vía por la cual se degrada glucógeno para la obtención de

glucosa de una forma rápida, esta vía se estimula por niveles bajos de glucosa, glucagón,

catecolaminas (adrenalina, noradrenalina y norepinefrina).

1. El glucógeno es degradado a glucosa 1 fosfato por la enzima glucógeno fosforilasa

que es la enzima reguladora de esta vía y la enzima desramificante que rompe los

enlaces alfa 1- 4 y alfa 1- 6.

2. La glucosa 1 fosfato pasa a glucosa 6 por la enzima fosfoglucomutasa

3. La glucosa 6 fosfatos pasa a glucosa por la enzima glucosa 6 fosfatasas.

Glucogénesis: Es una Ruta anabólica por la que tiene lugar la síntesis del Glucógeno a partir de un precursor + Simple, Glucosa 6-P. se lleva a cabo principalmente en el Hígado y en menos medida en el Musculo.

UDP Glucosa: Corresponde a la forma de la glucosa activada metabólicamente para la glucogénesis

Glucógeno Sintasa: Enzima reguladora de la glucogénesis

Y aquí se realiza el proceso de la glucogénesis:

REACCIONES METABOLICAS DE LAS GRASAS

La β – Oxidación de los ácidos grasos

La β-oxidación es una secuencia de cuatro reacciones en que se separan fragmentos de

dos carbonos  desde el extremo carboxilo  (–COOH) de la molécula; estas cuatro reacciones

se repiten hasta la degradación completa de la cadena. El nombre de beta-oxidación deriva

del hecho de que se rompe el enlace entre los carbonos alfa y beta (segundo y tercero de la

cadena, contando desde el extremo carboxílico), se oxida el carbono beta (el C3) y se

forma acetil-CoA.

La beta-oxidación se produce mayoritariamente en la matriz mitocondrial, aunque también se

llega a producir dentro de los Peroxisomas.

El paso previo es la activación de los ácidos grasos a acil coenzima A  (acil CoA, R–CO–

SCoA) grasos, que tiene lugar en el retículo endoplasmatico  (RE) o en la membrana

mitocondrial externa, donde se halla la acil-CoA sintetasa, la enzima que cataliza esta

reacción.

R–COOH + ATP + CoASH →Acil-CoA sintetasa→ R–CO–SCoA + AMP + PPi + H2O

El ácido graso se une a la coenzima A (CoASH), reacción que consume dos enlaces de alta

energía del ATP.

Se debe usar un transportador, la carnitina, para traslocar las moléculas de acil-CoA al

interior de la matriz mitocondrial, ya que la membrana mitocondrial interna es

impermeable a los acil-CoA. La carnitina, también reconocida como vitamina B11, es un

aminoácido que participa en el circuito vascular reduciendo niveles de triglicéridos y

colesterol en sangre. Se produce naturalmente en el hígado a partir de los aminoácidos L-

metionina y la L-lisina.

FOTOSINTESIS

Lipólisis

La lipólisis es el proceso metabólico mediante el cual los triglicéridos que se encuentran en el tejido adiposo, se dividen en ácidos grasos y glicerol para cubrir las necesidades energéticas.

LipogénesisLa lipogénesis es la síntesis de ácidos grasos a partir de Acetil-CoA proveniente de laGlucólisis (ver esquema ruta metabólica de carbohidratos). Generalmente se lleva a caboEn el tejido adiposo y en el hígado; también incluye la formación de triglicéridos a partir de la unión de tres ácidos grasos y un glicerol.

Metabolismo de los aminoácidos

El fosfato de paradoxal (PLP) es un cofactor de las transaminasas, enzimas del

hígado capaces de catabolizar a los aminoácidos; por ello participan:

En la conversión de la metionina en caseína

En el metabolismo selenometionina al selenohomocisteina, y este al seleniuro de

hidrógeno (hidrógeno).

En la conversión del triptófano a niacina (B3)

En creación de aminas fisiológicas activas mediante la descarboxilación de

aminoácidos. Ejemplos:

Histadina a histamina

Triptófano a serotonina

Glutamato a GABA (ácido gamma-aminobutírico)

Dihidroxifenilalanina a dopamina.

2. Las principales patología asociadas al metabolismo mitocondrial.

Las mitocondriopatías asociadas a defectos de genes mitocondriales muestran gran

variedad de fenotipos y se han descrito más de 70 mutaciones relacionadas con estas

afecciones Su clasificación se basa en las características moleculares y genéticas de las

mutaciones y se dividen en 2 grupos: Enfermedades asociadas con mutaciones

puntuales. Enfermedades atribuibles a reorganizaciones del ADNmt por inserciones o

deleciones, o ambas.

1. Enfermedades asociadas conmutaciones puntuales La encefalomiopatía mitocondrial,

acidosis láctica y accidentes cerebrovasculares (MELAS) es uno de los síndromes

mitocondriales multisistémicas causado por la falla de las mitocondrias

2. Enfermedades asociadas conmutaciones puntuales Síndrome MELAS

encefalomiopatía mitocondrial, acidosis láctica, episodios, parecidos a un accidente

vascular encefálico Su inicio ocurre a cualquier edad. Se asocia con la mutación A-G en el

ARNt, en la posición 3243 en 80 % de los casos descritos, aunque se han notificado otras

mutaciones.

3. Causas de la enfermedad: Esta enfermedad se ha asociado preferentemente con la

mutación en la posición A3243G del ADN mitocondrial (ADNmt) en el gen ARNtLeu

(UUR). El ADNmt mutado se hereda por vía materna y la madre transmite su genoma

mitocondrial a todos sus hijos, pero solo sus hijas serán capaces de pasar el MELAS a la

siguiente generación. El síndrome se puede manifestar en ambos sexos.

CLASIFICACION ENFERMEDAD SINTOMASEncefalomiopatias mitocondriales

Encefalomiopatia mitocondrial

* Grado variable de deterioro cognitivo.* Acidosis láctica* Accidentes cerebro vasculares* Accidentes isquémicos transitorios* Pérdida de audición* Perdida de movilidad* Pérdida de peso

Acidosis láctica

Episodios seudosincopales (MELAS)Síndrome de epilepsia mioclonica asociada a fibras rojas rotas (MERRF)

* Epilepsia mioclonica progresiva* Baja estatura

Syndrome de Kearns - Sayre (KSS).Ver síndromes

* Oftalmoplejia externa* Defectos de conducción cardiaca* Pérdida de audición neurosensorial

Otras Diabetes mellitus y sordera (DAD)Neuropatía óptica hereditaria de Leber

* Perdida de la visión, comenzando en la edad adulta temprana* Síndrome de Wolff-parkison-white* Esclerosis múltiple

Síndromes Leigh de herencia materna (MILS)

Aparece en el primer año de vida. Se caracteriza por disfunciones, desmielinizacion, retraso en el desarrollo, regresión psicomotora, convulsiones, ataxia, neuropatía periférica.

Neuropatía, ataxia y retinitiopatíapigmentaria (NARP).

Esta caracterizado por un retraso en el desarrollo, una debilidad muscular, neuropatía sensorial (pérdida de protección), retinopatía pigmentaria (severa disminución de la agudeza visual) convulsiones, ataxia, demencia.

Mutaciones Afecta a 15% de la población diabética, las

puntuales en el ADNmt.(la diabetes de herencia materna con sordera)

cardiomiopatías de herencia materna; distonía, la sordera de herencia materna; anemia; deficiencia fatal de la cadena respiratoria infantil, entre otras.

Oftalmoplejía externa progresiva (PEO).

Se caracteriza por caída de los párpados, oftalmoplejía y enfermedades musculares. Además, suele ir acompañada de debilidad muscular e intolerancia al ejercicio. En general, es una enfermedad benigna; suele aparecer en la adolescencia o en adultos jóvenes. Aparece de forma esporádica no necesita de historia familiar

Sindrome de Kearns - Sayre (KSS).

Aparece antes de los 20 años y está caracterizada clínicamente por PEO y retinopatía pigmentaria. Suele ir acompañada de síntomas como ataxia, defectos musculares de la mitocondria, bloqueo de la conducción cardiaca, elevados niveles de proteína CSF (fluido cerebro espinal) sordera fallos endocrinos y renales, demencia

Con pérdidas visuales y auditivas

Enfermedad de Alpers

Convulsiones, demencia, espasticidad, ceguera, disfunción del hígado y degeneración cerebral.

Deficiencia del Complejo III

1. Encefalomiopatía mortal infantil, acidosis láctica congénita, hipotonía, postura distrófica, convulsiones y coma. Es común la fibrosis roja.

2. Encefalomiopatía de brotes posteriores (desde la infancia hasta la edad adulta): varias combinaciones de debilidad, estatura corta, ataxia, demencia, pérdida auditiva, neuropatía sensorial, retinopatía pigmentosa y síntomas piramidales. Es común la fibrosis roja. Posibilidad de acidosis láctica.

3. Miopatía, con intolerancia al ejercicio que deviene en debilidad continúa. Es común la fibrosis roja. Posibilidad de acidosis láctica.

4. Cardiomiopatía histiocitoide infantil.Deficiencia del Complejo IV / Deficiencia COX

1. Encefalomiopatía: normal durante los primeros 6 a 12 meses de vida; después presenta regresión en el desarrollo, ataxia, acidosis láctica, atrofia óptica, oftalmoplegia, nistagmus, distonia, signos piramidales y

problemas respiratorios. Frecuentes convulsiones Puede provocar el Síndrome de Leigh.

2. Miopatía: dos variantes principales: a. Miopatía infantil mortal: puede empezar pronto después del nacimiento acompañada de hipotonía, debilidad, acidosis láctica, fibrosis, paro respiratorio y problemas de riñón.b. Miopatía infantil benigna: puede empezar pronto después del nacimiento acompañada de hipotonía, debilidad, acidosis láctica, fibrosis, falla respiratoria, pero (si el niño sobrevive) le sigue un mejoramiento espontáneo.

CPEO Similares a los del KSS más: miopatía visual, retinitis pigmentosa, disfunción del sistema nervioso central.

LCHAD Encefalopatía, disfunción del hígado, cardiomiopatía y miopatía. También retinopatía pigmentaria y neuropatía periférica.

LHON Principalmente ceguera en varones jóvenes. Síntomas menos comunes: demencia leve, ataxia, espasticidad, neuropatía periférica y defectos en los conductos cardiacos.

PATOLOGIAS DE LA MITOCONDRIA POR LOS CAMBIO BIOQUIMICOS

Las deficiencias de enzimas del ciclo del ácido cítrico provocan un espectro de

enfermedades en seres humanos como tumores, enfermedades neurológicas y cardíacas,

cuyo diagnóstico requiere un alto grado de sospecha clínica y estudios bioquímicos y

moleculares para su confirmación definitiva. Comprometen la obtención de energía

metabólicamente útil al afectar enzimas del ciclo de Krebs, la cadena transportadora de

electrones o el proceso de fosforilación oxidativa, responsables de más del 90% de la

energía producida por las células.

La principal vía anaplerótica del ciclo de Krebs es catalizada por la carboxilasa pirúvica.

La piruvato carboxilasa es una enzima mitocondrial que contiene biotina esencial en el

proceso de la gluconeogénesis, que cataliza la fijación dependiente de ATP del dióxido de

carbono al piruvato para formar oxalacetato. Además de su rol en este proceso, la enzima

es esencial para el funcionamiento del ciclo de Krebs como proveedor de oxalacetato y

está involucrada en la lipogénesis y en la síntesis de algunos aminoácidos no esenciales.

Esta deficiencia enzimática podría ser responsable de deficiencias de ácido gamma amino

butírico (GABA), aspartato y glutamato. La deficiencia de carboxilasa pirúvica es un

trastorno autosómico recesivo raro, el gen se localiza en el cromosoma 11q13.4-q13.5.

DEFICIENCIA DE PIRUVATO DESHIDROGENASA, una enzima clave del ciclo de Krebs.

El complejo de la piruvato deshidrogenasa es responsable de la conversión irreversible de

piruvato en acetil-CoA; juega un papel especial en el metabolismo energético al vincular la

glicólisis con el ciclo de los ácidos tricarboxílicos. La deficiencia del complejo de piruvato

deshidrogenasa es uno de los más comunes trastornos neurodegenerativos asociados

con un metabolismo mitocondrial anormal. Se producen síntomas inespecíficos por el

lactato como letargia severa, pobre alimentación y taquipnea, en especial durante el

estrés, las enfermedades y la ingestión de grandes cantidades de carbohidratos.

LA DEFICIENCIA EN Α-CETOGLUTARATO DESHIDROGENASA

Ocasiona enfermedades como el síndrome de Abboud, que se caracteriza por la

presencia de diabetes mellitus, sordera, anemia, anormalidades de los eritrocitos,

defectos en los septos atrioventriculares y atriales, y dextrocardia. Los pacientes con

deficiencia hereditaria de α cetoglutarato deshidrogenasa presentan una encefalopatía

progresiva severa con hipotonía axial, conductas psicóticas y síntomas piramidales. Los

niños exhiben una permanente acidosis láctica con episodios agudos durante el estrés

emocional e infecciones asociadas, con una elevada relación lactato/piruvato y una

discreta reducción de los cuerpos cetónicos en el plasma.

DEFICIENCIA DE SUCCINATO DESHIDROGENASA

La deficiencia hereditaria de esta enzima produce una rara encefalopatía de inicio precoz

resultante de mutaciones del gen codificante de la subunidad A de la succinato

deshidrogenasa. También las mutaciones de los genes de esta enzima pueden causar

formas esporádicas de paragangliomas y feocromocitomas.

Una disfunción de la cadena respiratoria lleva a muerte celular a través de un proceso

necrótico debido a falta de ATP o la apoptosis, quizás por sobreproducción de superóxido

o cambios en la permeabilidad de la membrana mitocondrial que favorecen la liberación

de señales apoptósicas. Esto puede favorecer la proliferación de células tumorales. La

deficiencia de succinato deshidrogenasa afecta al complejo II mitocondrial que vincula el

ciclo del ácido cítrico con el transporte de electrones al acoplar la conversión de succinato

a fumarato a la CoQ. El fenotipo es muy variable e incluye el síndrome de Leigh,

leucodistrofia, el síndrome de Kearns-Sayre, cardiomiopatía y deterioro de las

capacidades mentales y motoras.

SÍNDROME DE LEIGH

Es una enfermedad neurometabólica congénita rara, producida por una alteración de las

etapas finales del metabolismo oxidativo: déficit de piruvato deshidrogenasa o alguno de

los complejos de la cadena respiratoria, que forma parte de un grupo de encefalopatías

mitocondriales debidas a mutaciones del ADN mitocondrial. El modelo de herencia está

ligado al gen X recesivo, autosómico y mitocondrial. El síndrome de Leigh de gran

heterogeneidad genética se debe a mutaciones de genes mitocondriales y nucleares

involucrados en el metabolismo energético: complejos I, II, III, IV y V de la cadena

respiratoria y del complejo de piruvato deshidrogenasa.

OTRAS ACTIVIDADES IMPORTANTES DE LAS MITOCONDRIAS.

HOMEOSTASIS DEL CALCIO

Los iones de calcio Ca2+ tienen un papel fundamental en la regulación de la vida diaria de

las células y en particular de las neuronas. La dinámica del calcio intracelular libre (en

forma iónica) está controlada por una serie de procesos químicos y biofísicos, como la

difusión y el enlace con diferentes receptores o proteínas, que actúan como almacenes de

calcio o buffers, o como sensores de calcio que inician otros procesos celulares. Mientras

que los buffers sólo se unen al Ca2+ por encima de una concentración crítica del mismo, y

vuelven a liberarlo en el citoplasma cuando [Ca2+] se ha reducido por debajo de este valor

crítico, algunas proteínas —como la calmodulina— cambian su estructura conformacional

cuando se acoplan a iones de calcio (actúan como motores moleculares), para activar o

modular encimas, abrir o cerrar canales iónicos, o activar otras proteínas. Además, la

[Ca2+] dentro de la célula, por ejemplo, produce la activación de ciertas corrientes iónicas

de membrana como la IK(Ca) que es relevante para cierta plasticidad sináptica

(facilitación).

La concentración aproximada de Ca2+ que se ha estimado en el citosol de la célula β en

reposo está en el intervalo detectado en otras células, es decir entre 50 y 200 nM, la

concentracion del Ca2+ en el citosol esta regulada finamente no solo por los temas de

transporte localizados en las membranas plasmatica si n tambien por los mecanismos de

transporte que presenta en la membrana del reticulo endoplasmatico, mitocondrias y

probablemente granulos de secrecion.

Reticulo Endoplasmatico: Ese granulo el principal reservorio de calcio intracelular. El

sistema transportador de microsomas de insulinoma es mas potente que el higado,

extramitocondrial en el intervalo fisiologico (0,1-1 µM). El sistema de transporte depende

de la presencia de K+ y es activado por oxalato, consume ATP y posee una alta afinidad

por Ca2+ ( Km =1,5 µM), es decir el retuculo endoplasmico se comvierte en una

concentracion Ca2+ .

Mitocondrias: Posee una alta capacidad de amortiguamiento del Ca2+ Citosolico,

consiguen bajar su concentracion hasta valores del rango de 0,5-1 µM. La bomba

mitocondrial opera entre 0,2 y 3 µM , no se sabe que se alcance concentraciones

superiores a 1 µM en el citosol. Sin embargo, esto se presenta por la dificultad para

resolver transitorios muy rapidos e intensos de Ca2+ Citosolico, ya que las sondas

fluorescentes que se utilizan par medirlos son tambien quelantes y no operan bien para

intervalos altos de concentracion. La mitocondria puede operar como un dosificador de

Ca2+ , la acidificacion de citosol y el aumento del Na+(Km=4 mM, concentracion intracelular

de 10mM), actuan como liberadores de Ca2+.

Factores que modifican el Ca2+ Citosolico: Se ha visto que la concentracion de Ca2+ en

el citosol esta regulado muy finamente y que juega un papel central en la exocitosis y

otros procesos de la fisiologia celular.

Bombas iónicas

La componente más importante del sistema que controla la homeostasis de los iones

dentro de las células es un conjunto de moléculas especializadas que actúan como

bombas iónicas. Estas mantienen los gradientes de iones a través de la membrana (por

ejemplo entre el medio extracelular e intracelular) que permiten, por ejemplo, a las

neuronas generar y propagar potenciales de acción. Además de los buffers y otros

mecanismos, las bombas iónicas permiten una fina regulación de los iones de calcio

intracelular.

TERMORREGULACION - TEMPERATURA CORPORAL

La temperatura es una magnitud que refleja el nivel térmico de un cuerpo, es decir, su

capacidad para ceder energía calorífica. La temperatura depende del movimiento de las

moléculas que compone a la sustancia, si estas están de mayor a menor movimiento,

será mayor o menor su temperatura respectivamente, es como decir estará más o menos

caliente. El calor es la energía que se pierde o gana en ciertos procesos.

La temperatura es una propiedad de un cuerpo y el calor es el flujo de energía entre dos

cuerpos a diferentes temperaturas.

La temperatura corporal e la medida del grado de calor de un organismo y desempeña un

papel importante para determinar las condiciones de supervivencia de los seres vivos.

Todos los seres vivos necesitan de un rango de temperatura para poder sobrevivir y

también tienen que protegerse de ella, porque en exceso es perjudicial para su salud.

El calor absorbido por la ingesta de alimentos y bebidas calientes también puede producir

un mínimo aumento de calor, lo mismo que las radiaciones captadas por el cuerpo y

procedentes fundamentalmente del sol (ultravioletas) o de lugares próximos (infrarrojos).

El calor del cuerpo se pierde por radiación, convección, conducción y evaporación:

La pérdida de calor por radiación significa pérdida de calor en forma de rayos infrarrojos,

que son ondas electromagnéticas. Es decir, existe un intercambio de energía

electromagnética entre el cuerpo y el medio ambiente u objetos más fríos y situados a

distancia. 

Es la transferencia de calor desde el cuerpo hasta las partículas de aire o agua que entran

en contacto con él. Estas partículas se calientan al entrar en contacto con la superficie

corporal y posteriormente, cuando la abandonan, su lugar es ocupado por otras más frías

que a su vez son calentadas y así sucesivamente.

APOPTOSIS

La apoptosis es un mecanismo regulador esencial que interviene en la homeostasis tisular

y en el desarrollo normal, eliminando las células innecesarias. El término apoptosis (del

griego: caída) fue usado originalmente por los botánicos, pero a principios de la década

de 1970, los científicos escoceses Kerr, Wyllie y Currie lo reacuñaron para describir la

muerte de células del hígado, que después de encogerse –y marchitarse– se desprendían

de este Órgano como hojas en el otoño (6). El nematodo microscópico Caenorhabditis

elegans ha Sido utilizado como modelo experimental de apoptosis, ya que durante su

desarrollo, 131 de 1090 células embrionarias mueren por este proceso y además se

conoce la localización y transformación precisa de todas sus células individuales. En este

modelo se han identificado algunos genes necesarios para promover o impedir la muerte

celular, denominados genes ced (Caenorhabditis elegan death). La presencia del gen

ced-9 protege de la muerte celular, mientras que ced-3 y ced-4, la favorecen.

APOPTOSIS VS. NECROSIS

La apoptosis y la necrosis se diferencian claramente: los agentes desencadenantes de la

necrosis son de carácter tóxico, traumático o hipóxico, siempre patológicos. Además, Se

observan numerosas células vecinas comprometidas en este proceso. Hay destrucción de

la membrana celular lo que permite el escape al exterior de elementos tóxicos que

Provocan un proceso inflamatorio con efecto nocivo en el organismo. Según la extensión

del proceso, el material cromatínico muestra un patrón de dispersión irregular y la

desintegración celular no implica gasto de ATP.

En el proceso apoteótico se afectan determinadas células, sin que necesariamente sean

contiguas, ni que se vea comprometida toda la población de células que conforman un

área tisular. La membrana celular no se destruye, lo que impide el escape de su contenido

al Espacio extracelular, favoreciendo un proceso “silencioso”, sin inflamación. En el

citoplasma se produce granulación fina, con conservación de algunos organelos, en

especial las mitocondrias.

VÍA INTRÍNSECA: LA MITOCONDRIA COMO MEDIADOR EN EL PROCESO DE

APOPTOSIS.

Durante décadas se consideró a la mitocondria como un organelo encargado

exclusivamente de oxidar sustratos, produciendo agua en un proceso acoplado a la

Fosforilación en la producción de ATP. En la actualidad se sabe que en la mitocondria

existe un proceso latente de transporte, conocido como “permeabilidad transicional

mitocondrial”, cuya activación se presenta bajo ciertas condiciones y se traduce en la

permeabilización de la membrana mitocondrial a iones que incluyen el calcio. Se ha

propuesto que esta permeabilidad mitocondrial, podría ser una de las vías de conducción

de moléculas pro-apoptóticas.

PROCESOS METABOLICOS REALIZADOS EN LAS MITOCONDRIAS

En el interior de la mitocondria y más concretamente en la superficie interna de la

membrana de las crestas mitocondriales, tiene lugar la última fase de la oxidación y de la

degradación de los principios inmediatos, es decir, la respiración celular y la consiguiente

obtención de energía: ciclo de Krebs, fosforilación oxidativa, etc.

El sistema dela fosforilación oxidativa de la cadena transportadora de electrones es

importante porque mediante este sistema se pasan electrones desde los complejos

NADH, NADPH y FADH (forman la cadena de transporte de electrones) hasta oxígeno

molecular; lo que implica que el oxígeno es el aceptor final de electrones. Este paso de

los electrones se da junto a la síntesis de ATP, es decir, mediante este paso es que se

logra finalmente la formación de los 38 ATP luego del metabolismo de una molécula de

glucosa, por lo tanto, la cadena transportadora de electrones es una fuente principal de

energía para las actividades celulares, debido a que libera gran cantidad de energía, la

cual es almacenada en forma de ATP en la fosforilación oxidativa.

La cadena de transporte de electrones está compuesta por una serie de complejos

proteicos que catalizan reacciones secuenciales de oxidación y reducción éstos complejos

son: Complejo I o NADH Deshidrogenasa, Complejo II o Succinato Deshidrogenasa,

Complejo III o Complejo ubiquinol-citocromo b-c1, Complejo IV o Citocromo c y Complejo

V o ATP sintasa. Esta cadena transportadora funciona de la siguiente forma: Los

electrones de los donadores NADH y FADH2 son pasados a través de la cadena de

electrones hasta el oxígeno, el cual se reduce para formar agua. Las enzimas que

catalizan estas reacciones tienen la importante capacidad de crear simultáneamente un

gradiente de protones a través de la membrana, produciendo un estado altamente

energético con el potencial de generar trabajo. Las enzimas que intervienen en este este

proceso se relacionan porque tienen dos funciones básicas

Aceptar electrones de un donador y cederlos a un aceptor mediante oxidaciones y

reducciones; por otra parte, conservar algo de energía liberada durante el transporte en

Forma de ATP por el proceso de fosforilación oxidativa.

CONCLUSION

Se concluye que las Mitocondrias son la fuente de energía de las células, y es de recordar

que todo ser vivo para poder subsistir debe contar con bastante energía para poder

subsistir, ya que todo ser vivo que este en movimiento continuo es mucha la energía que

consume y aquí es donde juega un papel importante las Mitocondrias.

Con el desarrollo de esta temática permitió conocer que el cuerpo se ve en la necesidad

de realizar la homeostasis para poder mantener un estado de equilibrio que le proporcione

la temperatura necesaria para poder sobrevivir bajo unas condiciones adecuadas para

poder desarrollar sus actividades rutinarias.

La temperatura corporal es la que se presenta cuando un cuerpo se encuentra en

movimiento, en este caso ella se eleva por motivo del aumento de la tasa metabólica

necesarias para satisfacer las demandas aumentadas de energía de acuerdo al ejercicio

realizado.

Las enfermedades mitocondriales presentan gran heterogeneidad genética y clínica lo

cual impone conocer sus posibles manifestaciones y las alteraciones metabólicas que se

le asocian, para poderlas diagnosticar tempranamente. Requieren, por tanto, ser tratadas

por un equipo multidisciplinario para lograr una mejor calidad de vida de los pacientes.

Concluimos también que el apoptosis es un regulador esencial que interviene en la

homeostasis tisular y en el desarrollo normal, eliminando las células innecesarias.

REFERENTES BIBLIOGRAFICOS

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Articulo consultado en wiki libros, Bioquímica, Cadena de Transporte de Electrones,

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http://ae3com.eu/protocolos/protocolo13.pdf

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