martes, 13 de febrero de 2007

MITOCONDRIAS


MITOCONDRIAS
Las mitocondrias son orgánulos celulares que existen en todas las células eucariotas aeróbicas. Generalmente tienen forma alargado-redondeada de 0.5 µ de diámetro y 1 o varias µ de longitud, aunque también las hay esféricas, alargadas, cilíndricas, curvadas, estrelladas y de muchas otras formas. Su número depende del tamaño y actividad celulares: desde unas pocas en las levaduras hasta unos cinco millares en los hepatocitos. En el trypanosoma (protozoo parásito) sólo hay una. Pueden fusionarse entre sí, y fragmentarse; también pueden deformarse y moverse.

ESTRUCTURA
Constan de una membrana mitocondrial externa, lisa, de unos 60 Å, que rodea a una membrana mitocondrial interna que presenta unos repliegues, las crestas mitocondriales. Lo más normal es que las crestas tengan forma de tabique y se dispongan transversalmente, pero en determinadas células pueden tener otras formas y disposiciones: en los hepatocitos las crestas son longitu-dinales, en células que sintetizan hormonas esteroideas las crestas tienen forma de túbulos que se colocan paralelamente entre sí, en ciertas células de la glía son tubos de sección triangular, etc. Entre ambas membranas hay un hueco llamado espacio intermembrana o cámara externa y la membrana interna define un compartimento interno llamado matriz. La membrana interna presenta una asimetría clara: su cara matricial contiene unas esferas de 90 Å de diámetro unidas a la membrana por un pedúnculo de 45 Å de alto y 30 Å de diámetro. Hay entre 2.000 y 4.000 por µ2. La membrana externa es lisa y carece de estas estructuras. Tienen actividad ATP-asa.
COMPOSICION
MEMBRANA EXTERNA Contiene un 40% de lípidos y un 60% de proteínas. Los lípidos son fundamentalmente fosfolípidos. Muchas proteínas son enzimas que intervienen en el metabolismo de los lípidos y otras forman parte de cadenas transportadoras de electrones. Como muchas de las proteínas que contiene esta membrana son muy grandes y forman canales (proteínas transmembranosas), esta membrana es permeable a la mayoría de las sustancias y, por eso, el espacio intermembrana es muy parecido al citosol.
MEMBRANA INTERNA
Es bastante impermeable. Contiene un 20% de lípidos y un 80% de proteínas. No hay colesterol. Las proteínas mejor conocidas se clasifican en tres grupos:
1. Constituyentes de la cadena transportadora de electrones
Son los transportadores de electrones que catalizan reacciones de red-ox y hay dos categorías distintas:
a. Unas transportan electrones y protones; son los transportadores de hidrógeno. Son:
§ La NADH-deshidrogenasa cuyo grupo prostético es el NAD. Cataliza la transferencia de dos electrones y dos hidrogeniones del NADH2 a la Coenzima Q (ubiquinona).
§ La Co-Q también puede recibir electrones e hidrogeniones de otras deshidrogenasas cuyo grupo prostético es el FAD.
b. Otras enzimas constituyentes sólo transportan electrones y son metaloproteínas del tipo citocromos. Estos son proteínas cuyo grupo hemo posee un Fe o un Cu que pueden estar en estado oxidado (Fe3+, Cu2+) o reducido (Fe2+, Cu1+); al pasar de un estado a otro se produce una ganancia o pérdida de un electrón. La cadena transportadora posee cinco citocromos que son el b, c1, c, a y a3
2. ATP-asa mitocondrial

Es la enzima responsable de la fosforilación del ADP acoplada al transporte de electrones y traslocación de hidrogeniones. Es un complejo macromolecular formado como mínimo por 15 cadenas polipeptídicas. La ATP-asa está formada por tres partes:
§ Una base hidrofóbica (F0) que se incrusta en la membrana de la cresta. Está formada por varias subunidades c, a y b.
§ Un pedúnculo con subunidades g y e.
§ Una esfera de unos 90Ǻ de diámetro, o región F1, formada por subunidades polipeptídicas denominadas a, b, d, etc. Esta región gira y es la que, realmente, tiene actividad ATP-ásica.
3. Transportadores específicos
Ya se dijo que la membrana interna es bastante impermeable. Hay muchas sustancias que intervienen en determinadas reacciones en el interior de la mitocondria pero se sintetizan fuera y por lo tanto hay que introducirlas. Otras se sintetizan en el interior pero ejercen sus funciones en otros lugares de la célula, con lo que hay que expulsarlas. Para conseguir esto hay un gran número de transportadores específicos (permeasas) en la membrana interna muchos de ellos poco conocidos todavía. El más conocido es el transportador ADP-ATP gracias al cual, un ADP entra en la matriz al mismo tiempo que sale un ATP (posee dos lugares de fijación).
Otros transportadores son:
§ Transportadores fosfato (intercambian PO4H2- por OH-).
§ Transportadores de ácidos dicarboxílicos (málico, succínico, fumárico, etc.).
§ Transportadores de ácidos tricarboxílicos (cítrico, isocítrico).
§ Transportadores de aminoácidos (glutámico, aspártico).
§ Transportadores de cationes como Ca++, Mg++, etc.
ESPACIO INTERMEMBRANA
Relleno de un medio de aspecto acuoso que contiene adenilquinasa que cataliza la siguiente reacción:
AMP + ATP --------------> 2 ADP
Estos ADP pueden atravesar la membrana interna y ser rápidamente fosforilados a ATP por la ATP-asa mitocondrial.
MATRIZ
Contiene numerosos iones (sobre todo Ca++ y fosfatos), nucleótidos (sobre todo ADP y ATP), coenzima A, metabolitos, gran cantidad de enzimas, ADN, ARN y ribosomas.
Las enzimas son:
§ Unas que transforman algunos aminoácidos, los ácidos grasos y el ácido pirúvico en acetil-CoA.
§ Otras que catalizan la oxidación de acetil-CoA en CO2 y y átomos de H (electrones e hidrogeniones) mediante una serie de reacciones que forman el ciclo de los ácidos tricarboxílicos o ciclo de Krebs.
§ Otras enzimas que intervienen en la transcripción, traducción y replicación del ADN mitocondrial.
El ADN mitocondrial es circular y bicatenario. Una mitocondria puede poseer varias moléculas de ADN (desde 3 a 5 las mitocondrias de los hepatocitos de rata, hasta más de 10.000 la única mitocondria del trypanosoma). El ADN mitocondrial posee genes que codifican algunas proteínas mitocondriales.
Además de las proteínas que la mitocondria puede sintetizar por sí misma, necesita importar algunas otras sintetizadas en el núcleo. De igual forma, los lípidos que forman las membranas externa e interna de la mitocondria son importados.
En la mitocondria hay mitorribosomas que son 70S.
Funciones de las mitocondrias
Se puede afirmar que las mitocondrias con verdaderas fábricas de energía de la célula pues en ellas se producen oxidaciones que acarrean la liberación de energía, parte de la cual puede almacenarse en forma de ATP u otros nucleótidos; esta energía puede ser utilizada por la célula (y por el organismo) para ejercer sus funciones. La actividad más importante es la respiración mitocondrial.Hay que tener en cuenta que las mitocondrias no son orgánulos aislados, sino que, como parte integrantes de la célula, las transformaciones químicas que en ellas se producen continúan en otras partes de la célula; hay una cooperación entre orgánulos celulares con un único fin: obtener energía aprovechable por la célula y productos útiles para ésta. De esta manera una determinada ruta metabólica podemos suponer que comienza en el hialoplasma, continúa en la mitocondria, peroxisoma y acaba en el hialoplasma