COLEGIO INTERNACIONAL ÁREA DE CIENCIAS BÁSICAS Y TECNOLOGÍAS CÁTEDRA DE BIOLOGÍA MITOCONDRIAS PROF. LIC. BIOL. LUIS MARÍN

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1 COLEGIO INTERNACIONAL ÁREA DE CIENCIAS BÁSICAS Y TECNOLOGÍAS CÁTEDRA DE BIOLOGÍA MITOCONDRIAS PROF. LIC. BIOL. LUIS MARÍN

2 CAPACIDAD Describe la estructura y función de las mitocondrias en el proceso de respiración. INDICADORES Identifica las estructuras de las mitocondrias Describe las funciones de las mitocondrias.

3 ESTRUCTURA DE LA MITOCONDRIA Cilíndricas, miden 3 µm de largo y 0,5 µm de diámetro. En los hepatocitos pueden haber 1000 a 2000 mitocondrias. Presenta desplazamiento en la células. Presenta: Membrana externa: porinas y enzimas que modifican los ácidos grasos a grupos acetilo y Membrana interna: crestas mitocondriales, las cuales aumentan la superficie membranosa.

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5 SE LOCALIZAN LAS SIGUIENTES MOLÉCULAS: CARDIOLIPINA: Impide el pasaje de solutos cualquier dirección. a PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS: Permite el pasaje selectivo desde el espacio intermembranoso a la matriz y viceversa. MOLÉCULAS QUE COMPONEN LA CADENA RESPIRATORIA: NADH deshidrogenasa, citocromo oxidasa. LA ATP SINTETASA: En la cadena transportadora de electrones.

6 MATRIZ MITOCONDRIAL: CONTIENE Complejo enzimático piruvato deshidrogenasa, convierte el piruvato en Acetil COA. Enzimas del Ciclo de krebs. O 2, ADP, Fosfato Las Coenzimas a (COA) NAD+. Enzimas que rompen Ácidos grasos. Varias copias de una molécula de ADN circular. 13 tipos de ARNm. 02 tipos de ARNr. 22 tipos de ARNt. Producen 13 proteínas.

7 FUNCIONES DE LAS MITOCONDRIAS GENERACIÓN DE ATP: En presencia de O 2 mediante la descarboxilación oxidativa, el Ciclo de Krebs, la fosforilación oxidativa, se forma el ATP. LA DESCARBOXILACIÓN OXIDATIVA SE PRODUCE EN LA MATRIZ MITOCONDRIAL: El piruvato ingresa y se convierte en Acetil CoA por la enzima piruvato deshidrogenasa, se logra NADH.

8 La fosforilación del ADP es gracias a la ATP sintetasa, se sintetiza ATP a partir del ADP y P. Por cada molécula de glucosa se genera 36 ATP en la mitocondria. OTRAS FUNCIONES: Remoción de Ca. Síntesis de aa. Síntesis de esteroides.

9 Sin las mitocondrias las células dependerían de la glucólisis anaeróbica para formar ATP. Pero este proceso solo es capaz de liberar una pequeña cantidad de la energía disponible en la glucosa. En las mitocondrias el metabolismo de los azúcares está integrado: El piruvato (glucólisis) es importado dentro de la mitocondria y oxidado por el O 2 a CO 2 y H 2 O. Cada mitocondria esta limitada por dos membranas muy especializadas. Definen DOS compartimientos: Matriz y el espacio intermembranoso. La membrana externa contiene una alta cantidad de una proteína llamada porina, que forma grandes canales acuosos a través de la bicapa. Mientras que la membrana interna es impermeable. Forma numerosas crestas, que aumentan su superficie total. Contiene tres tipos de proteínas: a) Realizan reacciones de oxidación en la cadena respiratoria. b) Complejo ATP sintetasa. c) Proteínas de transporte.

10 *GLUCÓLISIS: Ocurre en el citosol, donde cada molécula de glucosa, con sus 6 átomos de carbono, se oxida parcialmente dando lugar a dos moléculas de piruvato (de 3 átomos de carbono). Se invierten dos ATP pero se generan cuatro. *RESPIRACIÓN CELULAR: Cuando el ambiente es aerobio (contiene O 2 ) el piruvato se oxida totalmente a dióxido de Carbono (CO 2 ), liberando la energía almacenada en los enlaces piruvato y atrapándola en el ATP. Se subdivide en etapas: Ciclo de los ác. tricarboxílicos (o del ác. Cítrico ó ciclo de Krebs): Ocurre en la matriz de la mitocondria. Cadena respiratoria: Se lleva a cabo en las membranas mitocondriales. *FERMENTACIÓN: Cuando el O 2 está ausente (ambiente anaerobio), el piruvato no produce CO 2, sino que se forman otras moléculas como el ác. láctico o el etanol. Siendo el balance neto de ATP mucho menor!. A) Alcohólica : 2 ácido pirúvico + 2 NADH Þ 2 etanol + 2 CO NAD + B) Láctica : 2 ácido pirúvico + 2 NADH Þ 2 ácido láctico + 2 NAD +

11 ECUACIÓN DE LA GLUCÓLISIS Glucosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD piruvato + 2 ATP + 2 NADH + 2 H H 2 O Las reacciones de glucólisis convierten a las moléculas de glucosa (6 átomos de carbono) en dos moléculas de piruvato (3 átomos de carbono).

12 CICLO DE KREBS Ocurre en la matriz mitocondrial. Resultado: CO 2 y electrones ricos en energía, que pasan vía NADH y FADH 2 a la cadena respiratoria. El CO 2 se elimina como producto de deshecho, mientras que los electrones de alta energía se desplazan por la cadena respiratoria y finalmente se combinan con O 2 y forman H 2 O.

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16 CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Ocurre en la membrana interna de la mitocondria. Cuando los electrones de alta energía de los hidrógenos del NADH y del FADH 2 son transferidos a lo largo de la cadena respiratoria de la membrana mitocondrial interna, la energía que se libera cada vez que pasan de una molécula transportadora a otra, es utilizada para bombear protones (H+) a través de la membrana interna desde la matriz al espacio intermembrana. Esto genera un gradiente electroquímico de protones a través de la membrana mitocondrial interna, y el flujo de H+ a favor de gradiente es utilizado, mediante una enzima ligada a la membrana: ATP sintetasa.

17 ATP sintetasa impulsa la conversión del ADP+Pi en ATP

18 6 2 NADH (C)= 4 ATP 2 NADH (P-CoA)= 6 ATP 6 NADH (CK)= 18 ATP 2 FADH2 (CK)= 4 ATP

19 BALANCE PARCIAL DE LA RESPIRACIÓN PROCESO SUSTRATO PRODUCTOS GLUCÓLISIS ENTRADA AL CICLO DE KREBS Glucosa 2 ácido pirúvico 2 ácido pirúvico 2 ATP 2 NADH 2 Acetil CoA 2 CO 2 2 NADH CICLO DE KREBS Glucosa 2 Acetil CoA 6 CO 2 2 ATP 2 GTP 10 NADH 2 FADH 2 4 CO 2 2 GTP (equivalentes a 2 ATP) 6 NADH 2 FADH 2 Observando el balance parcial del ciclo de Krebs, se comprueba que en este proceso no se obtiene energía directamente bajo la forma de ATP (sólo se obtiene 1 GTP que es equivalente a 1 ATP). En cambio se obtienen cantidades de coenzimas reducidas (NADH y FADH 2 ), y es a través de la oxidación posterior que se obtendrá la energía para sintetizar ATP. Cada coenzima NADH equivale a 3 ATP y cada coenzima FADH 2 equivale a 2 ATP. Los NADH producidas en el citosol generan 2 ó 3 ATP. (Citosol=2 y Entrada=3).

20 ACTIVIDADES * Conceptualiza mitocondrias. * Dibuja una mitocondria y señala sus partes. * Cita los componentes estructurales de la mitocondria. * Cita y explica las diferentes etapas de la respiración celular. * Menciona la composición genética de la mitocondria.

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