Mitocondria

MITOCONDRIA
ESTRUCTURA - FUNCION
Prof. CRUAZ BRICEÑO M.
DPTO DE MORFOLOGIA HUMANA
FFCCMM-UNT
MITOCONDRIA
• Benda 1897
Mitos= hilo o filamento
Chondrios=gránulo
• Son llamadas “la central de energía de la célula”
• Orgánulo citoplasmático de las células eucariotas,
de forma ovoidal, formado por una doble
membrana que tiene como principal función la
producción de energía mediante el consumo de
oxígeno, y la producción de dióxido de carbono y
agua como productos de la respiración celular.
CARACTERÍSTICAS
a. TAMAÑO: 0.5-0.1µm x 1µm a 7µ
(10µm miocardio)
b. FORMAS:
Filamentosa,
Granulares
Bastones, raquetas
Plasticidad mitocondrial
c. NÚMERO: 200025% vol celular
Abundantes: hígado, miocardio, túbulos
contorneados distales del riñón
Tamaño , número y forma
varían de acuerdo a las
necesidades del tejido
d. DINAMISMO: móviles, se agrupan se separan
Fijas
e. LOCALIZACION: donde la fuente de energía es mas intensa
Entre miofibrillas
Neuronas = lugares trasmisión impulso
nervioso
Agrupadas alrededor del flagelo
ESTRUCTURA
Grosor de 60-70 A
80% proteínas
2 capa proteína 60%
1 lípido 40% FC, FI, FE 
cardiolipina
7nm
 Porina
20% lípidos
No colesterol
 cardiolipina
8 nm
Enzimas: 40-70 A
ARNt
Ribosomas
ADN
A. MME
•
•
•
•





Grosor de 60-70 A
BICAPA LIPIDICA:
40% lipidos: FC, FI, FE,  cardiolipina
60 % proteínas: permeable: iones, agua, sacarosa, proteínas
pequeñas .
 Porina: Transporte de moléculas <5000Da
Transportadores de electrones: cit 5 /reductasa de b5, NAD
Monoamino oxidasa. Interviene en degradación oxidativa de
lípidos
Enzima que fosforila nucleótidos
Proteína Bcl2 que regula la apoptosis
B. ESPACIO INTERMEMBRANOSO
Contiene enzimas que utilizan el ATP para la fosforilación de
otro nucleótidos: adenilatoquinasa
Contenido semejante al citosol
C. MMI
• 80% proteínas: es muy selectiva
• 20% lípidos: Fosfatidilglicerol, No colesterol
•  cardiolipina- impermeable
• Presenta evaginaciones o pliegues
A: Mitocondria con pocas crestas transversales y matriz clara en el hígado de rata.
X60 000.
B: Mitocondria con muchas crestas y matriz densa en el músculo esquelético. X50
000.
C: Mitocondrias con pocas crestas finas y arqueadas (flechas) en un adipocito en
formación. X10 000.
D: Mitocondrias con crestas tubulares (flecha) en la corteza suprarrenal. X30
A
C
B
D
El número de crestas es muy variable
y, normalmente, está relacionado
directamente con las necesidades de
producción de energía de la célula
MMI
Contiene proteínas para.
• Complejos de inserción de proteínas en el citosol o en la matriz
• Enzimas de oxidación de los ácidos grasos
• Cadena de transporte de electrones
• Complejos enzimáticos H+ATP sintasa
• Proteínas de transporte o transferasas
• Proteínas para captación y liberación de Ca++
D. MATRIZ
• Material proteínico relativamente denso,
El complejo enzimático piruvato deshidrogenasa
Las enzimas de la β-oxidación de los ácidos grasos
Las enzimas del ciclo de Krebs, excepto la succinato DHasa
Las coenzimas A (CoA) y NAD+
La enzima superóxido dismutasa (SOD) transforma radicales libres de
oxígeno producidos en la reducción de éste.
• Gránulos densos (osmiófilos) de unos 50nm: cationes divalentes (ca++)
• Acido nucleicos:
Varias copias de una molécula de ADN circular , sin proteínas
Trece tipos de RNAm; dos tipos de RNAr, 22 tipos de RNAt
• Ribosomas (55 a 60S) sintetizan algunas proteínas
subunidades: 25 S: ARNr 12S
35S : ARNr 16S + ARN 4S
• Inclusiones lipídicas: en relación con la síntesis de H. esteroideas
FUNCIONES
• OXIDACION DE METABOLITOS Y PRODUCCIÓN DE
ENERGIA
 CADENA RESPIRATORIA
 SINTESIS DE ATP
• ROLES ESENCIALES EN EL METABOLISMO
–
–
–
–
–
–
Regulación buffer
Ciclo de urea
Biosíntesis de hemo
Síntesis de fosfolípidos
Regulación del calcio
Síntesis de hormonas esteroideas, ETC
FUNCIONES
1.
OXIDACION
DE
METABOLITOS
PRODUCCION DE ENERGIA
a. Obtención de energía:
Piruvato
Acidos grasos
Resumen del metabolismo
productor de energía de las
mitocondrias
Y
A. CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES
GENERALIDADES
 Los protones son esenciales el
transporte de electrones
 Los electrones se desplazan de
un par redox de
bajo potencial
un par redox de
alto potencial
NADH/NAD
O2/H2
 El transporte de electrones fluyen de
acuerdo a su potencial redox y libera
energía
Par redox de potencial mas (-) tendencia fuerte a ceder electrones
Par redox de potencial mas (+) tendencia fuerte a aceptar electrones
BOMBEO DE PROTONES
 Paso del electrón a través de la cadena de
transporte de electrones
 En cada paso captar y liberar un protón.
Ejm
Ttransportador de electrones B
capta un protón (H') de un lado de la
membrana cuando acepta un electrón (e-) del
transportador A,
Libera el protón al otro lado de la membrana
cuando cede su electrón al transportador C.
CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES
La liberación de energía libre acompañada al flujo
de electrones impulsa el bombeo de protones
FADH
Complejo I
40 cadenas
Acepta e- de NADH
Presenta centros
ferrosulfurados
11 cadenas diferentes
actúan como dimeros
Acepta e- de ubiquinona
dona a cit-c
Centro activo cit b, cit c1 y
proteina ferrosullforada
13 cadenas
Acepta e- de 1 en 1 del cit-c
y dona de 4 en 4 a O2
Centros ferrosulfurados
Estructura del grupo hemo unido
covalentemente a citocromo C
Mecanismo de acción de
citocromo-oxidasa
BASES DEL TRANSPORTE DE ELECTRONES Y BOMBEO DE PROTONES
La transferencia de electrones esta mediado
por transportadores moviles
 Ubiquinona
 Citocromo C
La variación del potencial redox a o largo de
la cadena cae a través de cada complejo
enzimático principal
Mecanismo general del bombeo de
protones
- cambio conformacional
es diferentes en cada complejo.
B. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA
El gradiente electroquímico resultante se utiliza para la síntesis
de ATP
ATP sintasa
Está formado por dos componentes:
F1: una proteína periférica de membrana: α3 , β3, γ, δ , y ε
F0: una proteína integral (poro de H+) (a, b2. c10-14)
Rotor: formado por 10-14 subunidades c
Estativo: formado por subunidades transmembrana- y
subunidades que forman el brazo alargado
Brazo: fija el estativo al anillo de subunidades 3α 3β que
forman la cabeza
Mecanismo de acción de la ATP sintasa
 Paso de protones por rotor –estativo
 Desplazamiento rápido de la cabeza F1
 Unión de ADP y Pi
 Formación de ATP
Energía mecánica es transformada en enlace
químico
Bombear protones en
contra gradiente
electroquímico mediante
la hidrólisis del ATP
REGULACION DE LA FOSFORILACIO OXIDATIVA
2, 4 DINITROFENOL
TERMOGENINA (UCP)
Desacoplantes naturales
Desacopla el transporte de electrones
y síntesis de ATP, Sin bloquear el
consumo de oxigeno
DISMINUCIÓN DE ATP/ADP
La ATP sintasa trabaja a mayor
velocidad
INHIBIDORES
CIANURO. Bloquea el paso de electrones de citocromo a3 al oxigeno
OLIGOMICINA: se une a Fo e inbibe la ATPsintasa
Consecuencias del desplazamiento de H
Transporte de metabolitos
impulsado por:
 Gradiente voltaje o electroquímico
 Gradiente de pH
REOXIDACIÓN DE NADH CITOSÓLICO
El NADH no puede atravesar la MMI
necesita una ruta indirecta: MECANISMO
de LANZADERAS : Malato Aspartato
(hígado y corazon)
Lanzadera: glicerol-3- fosfato
Por cada NADH que se oxida un
FAD se reduce
FADH cede sus electrones a CoQ
3. Otras funciones
a. Síntesis de proteínas mitocondriales (10%)
b. Producción de energía calorífica
c. Almacenamiento de sustancias
d. MITOCONDRIA Y METABOLISMO CELULAR
e.Ciclo de la urea:
f. Biosíntesis del grupo hemo
g. Síntesis de hormona esteroideas:
C. Leydi
C. Granulosa
h. Síntesis de lípidos
Fosfatidiletanolamina
Fosfatidilglicerol
Acido fosfatídico
Cardiolipina
i. Apoptosis
El genoma mitocondrial
Mitocondria
C. universal
16569 pb
2 RNAr
22 RNAt
13 proteínas,
UGA=
trip
Paro
CUA=
Leu
Leu
AUA=
Met
Ile
AGG=
paro
Arg
Mutaciones= gen proteína transporte eNeuropatia óptica de Leber.
Origen de las proteínas y de los ARN
mitocondriales
IMPORTACIÓN DE PROTEÍNAS
MITOCONDRIALES
Secuencia señal para la importación de
Aas +
Citocromo oxidasa
Los aa + se agrupan en una cara de la
hélice
Los aa no polares se agrupan en la
cara opuesta
Aas. No
polares
Hélice anfipatica
Aa polar no
cargado
Reconocida por receptor
Translocadores proteícos en las
membranas mitocondriales
TOM : translocatorofthe oucer membrane
TOM: translocatorofthe inner membrane
Función:
 Receptores
 Canales
TOM: transporte de proteína hasta espacio IM/Transmembrana externa
SAM: ayuda al plegamiento
TIM 23: transporta proteina solubles hasta la matriz/ proteínas transmembrana
TIM 22: media la inserción de tranportadores
OXA: media la inserción de proteinas de mmi sintetizadas en la mitocondria
Importación de proteínas de la matriz
2
3
1
4
5
La importación de proteínas de matriz
Energía para la importación de proteínas hacia la matriz es
suministrada por: Hidrólisis del ATP: en dos etapas
y un gradiente electroquimico
1° Unión y liberación de HSP70 ATP
2° translocación a través del canal TIM potencial de
membrana
3° Paso y liberación de la proteína hacia la matriz
hidrolisis ATP HSP70 de matriz / HSP 60
La importación de proteínas de mme
Porinas
1° son transportadas hacia el espacio intermembranoso vía TOM
2° unión transitoria a chaperona
3° unión al complejo SAM inserta la porina a la membrana externa y
ayuda a plegarse en forma apropiada
Importación de proteínas hacia la mmi y
espacio intermembrana
Importación Via Mia40
• (Mia = mitochondrial intermembrane space assembly
Proteínas intercambiadoras de lípidos
Los Fosfolípidos fosfatidi-serina, fosfatidil-colina y fosfatidil-insositol son sintetizados en
el REL y transferidos a la membrana mitocondrial externa, mediante una proteína de
intercambio de transferencia de fosfolípidos que transfiere moléculas individuales de
fosfolípidos entre membranas.
Desde la membrana externa los FL
se desplazan hacia la membrana interna.
fosfatidi-serina
fosfatidil-colina
fosfatidil-insositol
CRECIMIENTO Y DIVISIÓN DE LAS
MITOCONDRIAS
= división
Proceso regulado por GTPasa
Regulación de morfología = importante para función y diferenciación celular
Ruta evolutiva sobre el origen de las
mitocondrias
Púrpura fotosintética
FUENTES CONSULTADAS
ALBERTS