Mitocondrias y Respiración Celular

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1 Mitocondrias y Respiración Celular Víctor Hugo Casco 2012 Labor Improbus Omnia Vincit (El Trabajo Tenaz Todo lo Puede)

2 Temas a desarrollar Organoides de membrana: Mitocondrias: Origen Organización estructural y funcional. Energética celular: glucólisis, descarboxilación oxidativa y fosforilación oxidativa.

3 Mitocondrias

4 Mitocondrias Matriz Crestas Mitocondriales Membrana Interna Membrana Externa

5 Funciones de las mitocondrias Descarboxilación oxidativa, ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa Remoción de Ca 2+ citosólico Síntesis de algunos aminoácidos (en hepatocitos) Síntesis de esteroides (en mitocondrias de la corteza suprarrenal, ovarios y testículos)

6 El origen de las mitocondrias Membranas internas Célula eucariótica ancestral anaerobia núcleo Célula eucaríotica primitiva Bacteria aeróbica Mitocondria con doble membrana

7 Mitocondrias y Microtúbulos

8 Retículo mitocondrial dinámico Fisión Fusión J. Nunnari et al., Mol. Biol. Cell 8: , 1997

9 ARNr 12S Lazo D Sistema genético de las ARNr 16S Mitocondrias humanas ADN circular múltiples copias Humanos 16 kb 13 proteínas Levaduras 80 kb Vegetales: + de 200 kb (ej. Arabidopsis thaliana 367 kb 32 proteínas) Reclinomonas (protozoo): 69 kb 97 genes

10 Diferencias con el Código universal Diferencias entre el código genético universal y el código genético de mitocondrias. Codón Código Universal Código mitocondrial humano UGA AGA AGG AUA Stop Arg Arg Ile Trp Stop Stop Met En plantas y levaduras hay otros codones que varían en relación al código universal.

11 ADN mitocondrial y nuclear teñidos con un colorante fluorescente ADNn Bromuro de etidio Espacio de la matríz mitochondrial ADNm Euglena gracilis Y. Hayashi and K. Ueda, J. Cell Sci. 93: , 1989

12 Fisión y fusión mitocondrial ADN mitocondrial Fisión Fusión

13 Presecuencias Citosol Importación de Proteínas hacia las mitocondrias Hsp70 MME EI MMI Complejo Tom Complejo Tim Matriz Mitocondrial

14 Inserción de las proteínas en la membrana mitocondrial Citosol Tom MMI Espacio intermembrana MME Matriz Tim

15 Clasificación de proteínas al espacio intermembrana Tom clivaje Tim No sólo las proteínas sino los fosfolípidos de las membranas mitocondriales son importadas del citosol

16 Los fosfolípidos de las membranas mitocondriales son importadas del citosol En células animales, fosfatidiletanolamina y la fosfatidilcolina son sintetizadas en el RE y transportadas a las mitocondrias por proteínas transportadoras de fosfolípidos Las mitocondrias luego sintetizan fosfatidilserina, a partir de la fosfatidiletanolamina, además de catalizar la síntesis de un fosfolípido inusual, la cardiolipina que contiene cuatro cadenas de ácidos grasos

17 Energética Celular

18 Energía Consumida Energía Producida Glucosa Gliceraldheído-3-P-deshidrogenasa Hexoquinasa 1,3-bifosfoglicerato Reacciones de Glucólisis Glucosa 6-fosfato Fosfogluco-isomerasa Fructosa 6-fosfato Fosfofructo-quinasa Enolasa 3-fosfoglicerato 2-fosfoglicerato Fosfotriosa isomerasa Dihidroxiacetona fosfato Aldolasa Fructosa 1,6-bifosfato Gliceraldheído 3-fosfato Fosfogliceratoquinasa Fosfogliceratomutasa Piruvatoquinasa Piruvato fosfoenolpiruvato Condiciones aeróbicas Al ciclo del ácido cítrico Condiciones anaeróbicas Lactato Acetaldehído Etanol

19 Metabolismo oxidativo Piruvato Ácidos grasos Piruvato Piruvato deshidrogenasa Acetil CoA Ácidos grasos Ciclo del Ácido Cítrico Membrana externa Membrana interna Matriz

20 Nicotinamida Adenosina Dinucleótido (NAD + ) Nicotinamida

21 Oxidación biológica de un alcohol a un aldehído

22 Riboflavina Flavina Adenina Dinucleótido (FAD)

23 Oxidación de Ácidos Grasos Ácido Ác. Grasos Palmítico (16 C)

24 Micrografía Electrónica y esquema de un gránulo de glicógeno

25 Descarboxilación Oxidativa del Piruvato Piruvato deshidrogenasa Piruvato Coenzima A (CoA) -Mercaptoetilamina Ácido Pantoténico 3-Difosfoadenosina difosfato

26 Acetil CoA Malato deshidrogenasa Oxaloacetato Citrato-sintasa Citrato Aconitasa Malato cis-asconiato Fumarasa Fumarato Ciclo del ácido Cítrico Isocitrato Isocitrato deshidrogenasa Succinato deshidrogenasa Succinato Isocitrato deshidrogenasa Succinato tioquinasa Succinil CoA -Cetoglutarato α-cetoglutarato deshidrogenasa

27 Cadena transportadora de electrones Complejo I = NADH deshidrogenasa Complejo III = Citocromo b-c 1 Complejo IV = Citocromo oxidasa Complejo IV Complejo II Complejo I Los electrones son transferidos desde el NADH a flavin mononucleótido (FMN) y a través de transportadores ferro-sulfurosos (Fe-S), a la coenzima Q (CoQ). Los electrones del FADH 2 entran a la cadena transportadora de e - a menor energía y son transferidos a la coenzima Q (CoQ). Complejo III Los electrones son finalmente usados para reducir O 2 a H 2 O La coenzima Q transportador móvil transfiere sus e- al cyt b (complejo III).

28 Transporte de e - desde el NADH Citosol Espacio Intermembrana NADH deshidrogenasa Complejo Citocromo b-c1 Complejo Citocromo oxidasa 4 ATP sintetasa 10 cadenas polipeptídicas 40 cadenas polipeptídicas 4 4 x par de e - x par de e- 2 x par e - Matriz 10 H + x par de e -

29 Transporte de e - desde el FADH 2 Citocromo b-c1 Citocromo oxidasa ATP sintetasa 4 cadenas polipeptídicas succinato Succinato 4 x par e - 2 x par e - 6 H + x par e -

30 La naturaleza electroquímica del gradiente Citosol protónico Espacio intermembrana Gradiente de concentración Potencial eléctrico Matriz P. Mitchell,1961

31 Estructura de la ATP sintetasa 4 4

32 Transporte de metabolitos a través de la MMI Espacio intermembrana Piruvato Matriz mitocondrial

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