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1 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.

2

3 Célula animal

4

5 Estructura y distribución Ocupan el 25% del volumen citoplasmático

6 ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN QUÍMICA Las proteínas constituyen el 76% del peso de la membrana interna Cardiolipinas

7 Origen evolutivo de la Mitocondria Teoría Endosimbiótica: millones de años Similitud entre el genoma de las mitocondrias y 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.

8 ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN QUÍMICA ADN Mitocondrial

9 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

10 CODON MITOCONDRIA HUMANA CÓDIGO ESTÁNDAR AGA Stop Arg AGG Stop Arg AUA Met Ile UGA Trp Stop

11 Importancia de la Mitocondria FUNCIONES: 1. Oxidación de metabolitos como piruvato o ácidos grasos a CO 2, 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 O 2, acoplada a la generación de fuerza protón-motriz.

12 Importancia de la mitocondria FUNCIONES: 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.

13

14 Energía producida Reacciones de la glucólisis En el CITOSOL Ácido pirúvico Energía consumida

15 Descarboxilación oxidativa del Piruvato

16

17

18 MATRIZ M M INTERNA

19 Utilización de la energía 2H+ 4 H+ 2H+ 2H+ Complejo cit C Oxidasa Complejo CoQ H2r cit C reductasa Complejo NADH-CoQ reductasa G Kcal/m = -52,5 cal/par e

20 ATP sintetasa

21

22 2 2 2 Complejo CoQ H2r cit C reductasa Fumarato + 2H+ Complejo succinato- CoQ reductasa Complejo cit C Oxidasa

23 Hipótesis: Acoplamiento quimiosmótica 1961 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]

24 Diferencia de voltaje Gradiente protónico

25 Transporte de metabolitos a través de la membrana interna

26 LANZADERA MALATO-ASPARTATO

27 Otras lanzaderas Lanzaderas de carbono Lanzadera del citrato/piruvato Lanzadera de N-acetil-Laspartato Lanzadera del acetoacetato Lanzadera de acilcarnitina

28 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 Producción total de ATP 6 NADH2 2 FAD2 2 ATP (a nivel del sustrato) 18 ATP 4 ATP ATP

29 Inhibidores de la Fosforilación Oxidativa Nombre Función Sitio de Acción Rotenona Amital Antimicina A Cianuro Monóxido de Carbono Azida 2,4,-dinitrofenol Pentaclorofenol inhibidor del transporte de e inhibidor del transporte de e inhibidor del transporte de e inhibidor del transporte de e inhibidor del transporte de e inhibidor del transporte de e Agente desacoplante Agente desacoplante Complejo I Complejo I Complejo III Complejo IV Complejo IV Complejo IV Transportador transmembrana de H + Transportador transmembrana de H + Oligomicina Inhibe la sintasa de ATP ATP sintetasa

30 Equilibrio del balance energético Falta de ejercicio Metabolismo basal Termogénesis Gasto energético

31

32 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.

33

34 INTERNALIZACIÓN DE PROTEÍNAS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA MITOCONDRIAL

35 Presecuencias amino terminales

36 Secuencias señal interna

37 Expone 2da señal

38 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.

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