mitocondria

MITOCONDRIAS

Mg.Vania Mallqui Brito.

Características:

- Células eucariotas aeróbicas

-Se pueden observar con el microscopio óptico

-Actividad osmótica (M. Semipermeable)

-Estructura filamentosa, redondeadas o helicoidales, 1 – 4 u largo, pueden fusionarse o dividirse (dinámicos).

-Nº depende tipo célula

-Acumulan en forma ATP la Eº liberada por la oxidación enzimática de moléculas nutritivas.

-Contienen ADN

-2 membranas, divide 2 compartimientos acuosos matriz (interior) y espacio intermembranoso.

Membranas MitocondrialesME 50% lípidos y enzimas con actividad oxidación de adrenalina, degradación triptófano y elongación ac. grasos (modifican lípidos)

ME mitocondrial se cree homóloga ME de pared celular de ciertas bacterias contiene PORINAS son permeables ATP, NAD y co A (canal proteico transmembranoso)

MI impermeable requieren transportadores para ingresar a matriz

MI proteínas: realizan cadena transportadoras de electrones y reacción de oxidación (ATPasa)

MI prot/lipido muy alta, contiene cardiolipina (MP bacteriana)

Ambas membranas claves actividad bioenergética y síntesis ATP

DNA codifica 13 polipéptidos integran MI.

DNA legado bacteria anaeróbica

Enzimas oxidación piruvato y ac. grasos ciclo Krebs, síntesis ac. grasos y proteínas y replicación DNA

MATRIZ

MATRIZ MITOCONDRIAL

•Elementos constantes

-ADN en forma 2 a 6 anillos

-Motorribosomas

-Gránulos densos: naturaleza lipídica (acúmulos Ca)

•Elementos variables-Proteínas

-Glucógeno

-Ferritina

Metabolismo de los carbohidratos

Glucólisis y RespiraciónDegradación glucosa:

Glucólisis: citosol

Respiración celular: mitocondrias

Ciclo A TC (krebs)

Transporte electrones + fosforilación oxidativa

Anaerobiosis: proceso de fermentación transforma el ácido pirúvico por glucólisis en ETANOL O ACIDO LACTICOLas grasas, los polisacáridos y las proteínas, pueden ser degradadas a compuestos que pueden ingresar en las vías centrales -glucólisis y ciclo de Krebs- en diferentes pasos.

Esquema global de la oxidación de la glucosa.

GLICÓLISIS

GLICOLISIS

Grupos enzimas vía glicolítica1. Hexocinasa

2. Isomerasa de fosfoglucosa

3. Fosfofructocinasa

4. Aldolasa

5. Isomerasa de triosa fosfato

6. Deshidrogenasa de fosfato de gliceraldehido

7. Cinasa de fosfoglicerato

8. Fosfogliceromutasa

9. Enolasa

10.Cinasa de piruvato

Ganancia neta:

2 moléculas de ATP y 2 moléculas de NADH por molécula de glucosa

- NAD coenzimass (acepta y dona e- NADH reducido)

-Nº limitado de ATP

-Eº almacenada piruvato

Glucosa + 2ATP + 4ADP + 2Pi + 2NAD+ =>

2 Ácido pirúvico + 2ADP + 4ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O

-Descarboxilación piruvato deshidrogenasa de piruvato

Cada molécula piruvato se transporta de MI mitocondria a la matriz DESCARBOXILA (-CH3COO-) acetilo

CoA (Acetil –CoA)

Ciclo del ácido Tricarboxílico o Ciclo de

Krebs (ACT)

-Vía cíclica

-Bioquímico Hans krebs 1930

-4 reacciones:

3 reducen NADH

1 reduce FADH2

1 ATP

Dos vueltas del ciclo para completar la oxidación de una molécula de glucosa.

Ciclo del ácido Tricarboxílico

Sustrato Coenzima Enzima Tipo de reacción Inhibidor Activador

Producto

1 OxalacetatoAcetil-CoA, agua

Citrato sintasa CondensaciónCitrato, NADH, Succinil-CoA

- Citrato

2a Citrato -Aconitasa

Deshidratación- -

cis-Aconitato, acqua

2b cis-Aconitato Agua Hidratación Isocitrato

3a Isocitrato NAD+

Isocitrato deshidrogenasa

Oxidación

NADH, ATPCa2+, ADP

Oxalsuccinato, NADH

3b Ossalsuccinato H+ Descarboxilaciónα-cetoglutarato, CO2

4 α-CetoglutaratoNAD+, CoA-SH

α-cetoglutarato deshidrogenasa

Descarboxilación oxidativa

NADH, Succinil-CoA

Ca2+Succinil-CoA, NADH, CO2

5 Succinil-CoA GDP, FosfatoSuccinil-CoA sintetasa

Trasferencia de fosfato

- -Succinato, GTP, CoA-SH

6 Succinato FADSuccinato deshidrogenasa

Oxidación - -Fumarato, FADH2

7 Fumarato Agua Fumarasa Hidratación - - L-Malato

8 L-Malato NAD+Malato deshidrogenasa

Oxidación - -Oxalacetato, NADH

Ciclo del ácido Tricarboxílico

Reacción neta:

Acetil coA + 2 H2O + FAD + 3 NAD+ + GDP + Pi

2 CO2 + FADH2 + NADH + 3H+ + GTP + HS-CoA

-Rendimiento energético total del ciclo de Krebs

1 glucosa -----2 ATP, 6 NADH y 2 FADH

-Fase final es la cadena transportadora electrones MI mitocondria

-Acetil CoA producto final varias vías catabólicas incluida degradación ácidos grasos, catabolismo de aminoácidos, carbohidratos, lípidos y proteínas se degradan hasta metabolitos del ACT.

Cadena transportadora de electronesComplejos enzimáticos:Complejo I: NADH deshidrogenasa, grupo prostéticos

FMN y fierro-azufre, dentro MI. Puerta de entrada

Complejo II: succinato deshidrogenasa presenta FAD y Fe-S. Alimenta electrones baja Eº, grupo

Hem y se cree que evita formación radicales superóxido.Complejo III: citocromo c o coenzima Q reductasa.

Citocromos b562, b566, c1 y c; Fe-S y grupo Hem.

Complejo IV: citocromo oxidasa, a1, a3, grupo Hem, ión CuA y B, importante transferencia electrones al oxígeno.

Complejo V: ATP sintetasa

Ubicuinona coenzima Q no son parte del complejo

NADH ----------> FMN UBIQUINONA <---------- FADH2 CITOCROMO b CITOCROMO c1 CITOCROMO c CITOCROMO a CITOCROMO a3 ----------> O2

Tipos portadores electrones- Transportadores unidos membrana

1. Flavoproteínas: polipéptidos unidos a grupo prostético FAD o FMN, derivan riboflavina (B2)

2. Citocromos: proteínas grupo prostético “hem” (Fe) tipo a,b y c. Fe3 – Fe2

3. Tres átomos Cobre: se alojan en un solo complejo, Cu2 – Cu1.

4. Ubicuinona UC o coenzima Q, liposoluble, (dentro bicapa) cada una acepta y dona 2 electrones y 2 protones, en estado de reducción es radical libre ubisemicuinona y reducido es ubicuimol

5. Proteinas con hierro y azufre: acepta y dona 1 electrón.

ATP SINTASA

-Cataliza fosforilación

-Factor F1 ---- Matriz

-Fo ---- en membrana

Transportadores de electrones

Los e- alta energía transportados por NADH y FADH2 ACT"cuesta abajo“-------- O2 En tres puntos se desprenden grandes cantidades Eº libre, impulsan bombeo de protones (iones H+) en MI (pH 8 matriz y pH 7 cámara externa)Crea gradiente electroquímico a través de la membrana interna de la mitocondria. Cuando los protones pasan a través del complejo de ATP sintetasa, a medida que vuelven a fluir a favor del gradiente electroquímico al interior de la matriz, la energía liberada se utiliza para formar moléculas de ATP a partir de ADP y Pi. Este mecanismo se conoce como acoplamiento quimiosmótico.

Producción ATP (2 pasos) Fosforilación oxidativa

1. Los electrones de alta Eº pasan de FADH2 o NADH al primero de los transportadores en la MI mitocondrial.

Los electrones pasan y liberan Eº, la Eº liberada durante el transporte de electrones se almacena en forma de una gradiente electroquímico de protones a través membrana, al final los electrones de baja Eº se transfieren al receptor final de electrones (oxigeno molecular) que se reduce formar H2O.

2. Movimiento controlado de protones de regreso a través membrana mediante una enzima que sintetiza ATP proporciona Eº para fosforilar ADP en ATP (mecanismos quimiosmótico)

Fosforilación oxidativa

(Base mecanismo quimiosmótico, propuesto Peter Mitchell 1961)

NADH ---- 3 ATP

FADH2----- 2 ATP

1 mol glucosa-----36 ATP

Fosforilación oxidativa

LANZADERAS - El NADH se importa, ingresa mitocondria mediante la via :

1. LANZADERA DE MALATO ASPARTATO

reducir NAD+ a NADH.

2. LANZADERA DE FOSFATO DE GLICEROL

transferir electrones al FAD y producir FADH2.

- Ambas lanzaderas permiten electrones del NADH citosolico ingresen a la cadena mitocondrial de transporte de electrones y se utilicen en

la formación de trifosfato de adenosina ATP

Lanzadera malato – aspartato

-Lanzadera electrones del NADH (citosol) ------ matriz -NADH queda espacio intermembrana (enzima malato deshidrogenasa)-Enzima transfiere del NADH al oxalacetato----- malato-Malato llega matriz sin gasto Eº ------ ciclo Krebs-Continua el ciclo

Lanzadera del glicerolfosfato-Ingresa NADH (indirectamente) citosol ---- matriz

-En citosol enzima glicerol3 fosfato deshidrogenasa, transforma la di hidroxiacetona fosfato en glicerol 3 fosfato, este es sustrato enzima glicerol 3 fosfato deshidrogenasa mitocondrial (flavoproteína) capaz captar 2 e- que provienen glicerol 3 fosfato y cede a ubiquinona.

-El NADH citosol entregó (indirecta) e- a la cadena transportadora

-Lanzadera malato aspartato: interior mitocondria NADH, ingresa complejo I, se producen 6 protones hacia espacio intermembrana, por cada 2 protones se produce 1 ATP, total 3 ATP

-Lanzadera glicerolfosfato: los e- NADH citosolico entran al nivel ubiquinona que cede e- al complejo III. Se producen 4 protones, origina 2 ATP.

LANZADERA DE MALATO ASPARTATO

LANZADERA DE FOSFATO DE GLICEROL

Representación esquemática de la

cadena transportadora de

electrones.

Las moléculas de ATP, una vez formadas, son exportadas a través de la membrana de la mitocondria por un sistema de cotransporte que al mismo tiempo ingresa una molécula de ADP por cada ATP

exportado.

Vías principales

del catabolismo

y el anabolismo en la célula.