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Mitocondria

M
maycardi

Presentación del curso de Biología celular, Programa de Licenciatura en Ciencias Naturales y Educación Ambiental, Universidad de Córdoba.

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MITOCONDRIA
Griego mitochondrion: fibra y gránulo
Estructura y composición
orgánulos citoplasmáticos
provistos de doble
membrana que se
encuentran en la mayoría
de las células eucariotas.
Su tamaño varía entre 0,5–
10 micrómetros (μm) de
longitud.
Dos mitocondrias de tejido pulmonar de mamífero vistas al microscopio
electrónico de transmisión. Se pueden apreciar algunas estructuras de la
mitocondria, como sus membranas, las crestas mitocondriales y la matriz.
Estructura y composición
Las mitocondrias se
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células, debido a que
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Dos mitocondrias de tejido pulmonar de mamífero vistas al microscopio
electrónico de transmisión. Se pueden apreciar algunas estructuras de la
mitocondria, como sus membranas, las crestas mitocondriales y la matriz.
La morfología de la
mitocondria es
difícil de describir
puesto que son
estructuras muy
plásticas que se
deforman, se
dividen y fusionan.
Normalmente se las
representa en forma
alargada.
Su número
depende de las
necesidades
energéticas de la
célula.
Al conjunto de las
mitocondrias de la
célula se le
denomina
condrioma celular.
1. Membrana externa
Es una bicapa lipídica
exterior permeable a
iones, metabolitos y
muchos polipéptidos.
Eso es debido a que
contiene proteínas que
forman poros, llamadas
porinas o VDAC (de
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Mitocondria

  • 2. Estructura y composición orgánulos citoplasmáticos provistos de doble membrana que se encuentran en la mayoría de las células eucariotas. Su tamaño varía entre 0,5– 10 micrómetros (μm) de longitud. Dos mitocondrias de tejido pulmonar de mamífero vistas al microscopio electrónico de transmisión. Se pueden apreciar algunas estructuras de la mitocondria, como sus membranas, las crestas mitocondriales y la matriz.
  • 3. Estructura y composición Las mitocondrias se describen en ocasiones como "generadoras de energía" de las células, debido a que producen la mayor parte del suministro de adenosín trifosfato (ATP), que se utiliza como fuente de energía química. Dos mitocondrias de tejido pulmonar de mamífero vistas al microscopio electrónico de transmisión. Se pueden apreciar algunas estructuras de la mitocondria, como sus membranas, las crestas mitocondriales y la matriz.
  • 4. La morfología de la mitocondria es difícil de describir puesto que son estructuras muy plásticas que se deforman, se dividen y fusionan. Normalmente se las representa en forma alargada.
  • 5. Su número depende de las necesidades energéticas de la célula. Al conjunto de las mitocondrias de la célula se le denomina condrioma celular.
  • 6. 1. Membrana externa Es una bicapa lipídica exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Eso es debido a que contiene proteínas que forman poros, llamadas porinas o VDAC (de canal aniónico dependiente de voltaje), que permiten el paso de grandes moléculas de hasta 10.000 dalton y un diámetro aproximado de 20 Å.
  • 7. 1. Membrana externa La membrana externa realiza relativamente pocas funciones enzimáticas o de transporte. Contiene entre un 60 y un 70% de proteínas.
  • 8. 2. Membrana interna La membrana interna contiene más proteínas, carece de poros y es altamente selectiva; contiene muchos complejos enzimáticos y sistemas de transporte transmembrana, que están implicados en la translocación de moléculas.
  • 9. 2. Membrana interna Esta membrana forma invaginaciones o pliegues llamadas crestas mitocondriales que aumentan mucho la superficie para el asentamiento de dichas enzimas.
  • 10. 2. Membrana interna En la mayoría de los eucariontes, las crestas forman tabiques aplanados perpendiculares al eje de la mitocondria, pero en algunos protistas tienen forma tubular o discoidal.
  • 11. 2. Membrana interna En la composición de la membrana interna hay una gran abundancia de proteínas (un 80%), que son además exclusivas de este orgánulo:
  • 12. 1. La cadena de transporte de electrones, compuesta por cuatro complejos enzimáticos: •Complejo I o NADH deshidrogenasa que contiene flavina mononucleótido (FMN). •Complejo II o succinato deshidrogenasa; ambos ceden electrones al coenzima Q o ubiquinona. Componentes de la membrana Interna mitocondrial
  • 13. • Complejo III o citocromo bc1 que cede electrones al citocromo c. • Complejo IV o citocromo c oxidasa que cede electrones al O2 para producir dos moléculas de agua. Componentes de la membrana Interna mitocondrial
  • 14. 2. Un complejo enzimático, el canal de H+ ATP-sintasa que cataliza la síntesis de ATP (fosforilación oxidativa). 3. Proteínas transportadoras que permiten el paso de iones y moléculas a su través, como ácidos grasos, ácido pirúvico, ADP, ATP, O2 y agua; pueden destacarse:
  • 15. 3. Espacio intermembranoso Entre ambas membranas queda delimitado un espacio intermembranoso tiene una alta concentración de protones como resultado del bombeo de los mismos por los complejos enzimáticos de la cadena respiratoria. .
  • 16. 4. Matriz mitocondrial La matriz mitocondrial o mitosol contiene iones, metabolitos a oxidar, ADN circular bicatenario muy parecido al de las bacterias, ribosomas llamados mitorribosomas, que realizan la síntesis de algunas proteínas mitocondriales,
  • 17. 4. Matriz mitocondrial y contiene ARN mitocondrial; es decir, tienen los orgánulos que tendría una célula procariota de vida libre.
  • 18. 4. Matriz mitocondrial En la matriz mitocondrial tienen lugar diversas rutas metabólicas clave para la vida, como el ciclo de Krebs.
  • 21. Respiración celular AerobiaRespiración celular Aerobia  La degradación de la glucosa mediante el uso deLa degradación de la glucosa mediante el uso de oxígeno o alguna otra sustancia inorgánica, se conoceoxígeno o alguna otra sustancia inorgánica, se conoce comocomo respiración celularrespiración celular..  La respiración celular que necesita oxígeno se llamaLa respiración celular que necesita oxígeno se llama respiración aeróbica.respiración aeróbica.
  • 22. ETAPAS DE LA RESPIRACIÓN AEROBIA
  • 24. GlucólisisGlucólisis  Es la conversión de glucosaEs la conversión de glucosa en dos moléculas deen dos moléculas de ácidoácido pirúvicopirúvico (compuesto de 3(compuesto de 3 carbonos).carbonos).  Se usan dos moléculas deSe usan dos moléculas de ATP, pero se producen cuatro.ATP, pero se producen cuatro.  El H, junto con electrones, seEl H, junto con electrones, se unen a una coenzima que seunen a una coenzima que se llamallama nicotín adenínnicotín adenín dinucleótido (NADdinucleótido (NAD++ )) y formay forma NADHNADH..  Ocurre en el citoplasma.Ocurre en el citoplasma.  Es anaeróbica.Es anaeróbica.
  • 25. GlucólisisGlucólisis  Libera solamente el 10% de la energía disponible en laLibera solamente el 10% de la energía disponible en la glucosa.glucosa.  La energía restante se libera al romperse cada molécula deLa energía restante se libera al romperse cada molécula de ácido pirúvico enácido pirúvico en agua y dióxido de carbono.agua y dióxido de carbono.  El primer paso es la conversión del ácido pirúvico (3 C)El primer paso es la conversión del ácido pirúvico (3 C) enen ácido acético (2 C)ácido acético (2 C); el cual está unido a la; el cual está unido a la coenzima A (coA).coenzima A (coA).  Se produce una molécula de CO2 y NADH.Se produce una molécula de CO2 y NADH.
  • 27. El ciclo del ácido cítricoEl ciclo del ácido cítrico  A continuación, el acetil-coAA continuación, el acetil-coA entra en una serie deentra en una serie de reacciones conocidas como elreacciones conocidas como el ciclo del ácido cítricociclo del ácido cítrico, en el, en el cual se completa lacual se completa la degradación de la glucosa.degradación de la glucosa.  El acetil-coA se une al ácidoEl acetil-coA se une al ácido oxaloacético (4C) y forma eloxaloacético (4C) y forma el ácido cítrico (6C).ácido cítrico (6C).  El ácido cítrico vuelve aEl ácido cítrico vuelve a convertirse en ácidoconvertirse en ácido oxaloacético.oxaloacético.  Se libera CO2, se generaSe libera CO2, se genera NADH o FADH2 y se produceNADH o FADH2 y se produce ATP.ATP.  El ciclo empieza de nuevo.El ciclo empieza de nuevo.
  • 28.  La molécula de glucosa se degradaLa molécula de glucosa se degrada completamente una vez que las dos moléculascompletamente una vez que las dos moléculas de ácido pirúvico entran a las reacciones delde ácido pirúvico entran a las reacciones del ácido cítrico.ácido cítrico.  Este ciclo puede degradar otras sustancias queEste ciclo puede degradar otras sustancias que no sean acetil-coA, como productos de lano sean acetil-coA, como productos de la degradación de los lípidos y proteínas, quedegradación de los lípidos y proteínas, que ingresan en diferentes puntos del ciclo, y seingresan en diferentes puntos del ciclo, y se obtiene energía.obtiene energía. El ciclo del ácido cítricoEl ciclo del ácido cítrico
  • 29. La cadena de transporte deLa cadena de transporte de electroneselectrones  En el ciclo del ácidoEn el ciclo del ácido cítrico se ha producidocítrico se ha producido CO2, que se elimina, yCO2, que se elimina, y una molécula de ATPuna molécula de ATP  Sin embargo, la mayorSin embargo, la mayor parte de la energía de laparte de la energía de la glucosa la llevan elglucosa la llevan el NADH y el FADH2,NADH y el FADH2, junto a los electronesjunto a los electrones asociados.asociados.
  • 30. Cadena de transporte de electrones Ocurre en la membrana interna de la mitocondria. Fosforilación oxidativa Cuando los electrones de alta energía de los hidrógenos del NADH y del FADH2 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.
  • 31. La cadena de transporte deLa cadena de transporte de electroneselectrones Estos electrones sufrenEstos electrones sufren una serie deuna serie de transferencias entretransferencias entre compuestos que soncompuestos que son portadores deportadores de electrones, denominadoselectrones, denominados cadena de transporte decadena de transporte de electroneselectrones, y que se, y que se encuentran en lasencuentran en las crestascrestas de las mitocondriasde las mitocondrias..
  • 32. Cadena de transporte de electrones Fosforilación oxidativa 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 sintasa.
  • 33. La cadena de transporte deLa cadena de transporte de electroneselectrones  Uno de los portadores deUno de los portadores de electrones es unaelectrones es una coenzimacoenzima, los demás, los demás contienen hierro y secontienen hierro y se llamanllaman citocromoscitocromos..  Cada portador está en unCada portador está en un nivel de energía más bajonivel de energía más bajo que el anterior, y laque el anterior, y la energía que se libera seenergía que se libera se usa para formar ATP.usa para formar ATP.
  • 35. La cadena de transporte deLa cadena de transporte de electroneselectrones Esta cadena produceEsta cadena produce 3232 moléculas de ATPmoléculas de ATP por cadapor cada molécula de glucosamolécula de glucosa degradada, que másdegradada, que más 2 ATP2 ATP de la glucólisisde la glucólisis yy 2 ATP del2 ATP del ciclo del ácido cítricociclo del ácido cítrico, hay, hay una ganancia neta deuna ganancia neta de 3636 ATP por cada glucosaATP por cada glucosa queque se degrada ense degrada en CO2 y H2OCO2 y H2O..
  • 37. RESUMEN DE LA RESPIRACION AEROBIA Fase Resumen Materiales iniciales Productos Terminales 1.Glucólisis (En el citosol) Serie de casi 10 reacciones en que la glucosa se degrada en piruvato, con ganancia neta de dos moléculas de ATP y liberación de hidrogeno, puede ser anaerobia. Glucosa ATP NAD+ Piruvato ATP NADH 2.Formación de acetil Co A(en las mitocondrias) El piruvato se degrada y combina con la coenzima A de modo que se forma acetil Co A, con liberación de H y CO2 . Piruvato Co A Acetil Co A CO2 NADH 3.Ciclo del ácido cítrico(en la mitocondria) Conjunto de reacciones en que la porción de acetilo de la acetil Co A se degrada en CO2 con liberación de H. Acetil Co A H2 O CO2,NADH FADH2 ATP 4. Transporte de electrones y Quimiosmosis (en las mitocondrias) Cadena de varias moléculas de transporte de electrones, en la que se trasfieren loshi9drogenos (o sus electrones), se libera energía utilizada para formar el gradiente de protones, se sintetiza ATP al moverse los protones conforme al gradiente y el oxigeno es el aceptor final de hidrogeno. NADH FADH2 Oxigeno ATP H2 O
  • 38. Respiración anaeróbicaRespiración anaeróbica  No todas las formas de respiración requierenNo todas las formas de respiración requieren oxígeno.oxígeno.  Algunos organismos (bacterias) degradan suAlgunos organismos (bacterias) degradan su alimento por medio de laalimento por medio de la respiraciónrespiración anaeróbicaanaeróbica..  Aquí,Aquí, el aceptor final de electrones es otrael aceptor final de electrones es otra sustancia inorgánica diferente al oxígenosustancia inorgánica diferente al oxígeno..  Se produceSe produce menos ATPmenos ATP que en la respiraciónque en la respiración aeróbica.aeróbica.
  • 39. FERMENTACIÓNFERMENTACIÓN  Es la degradación de laEs la degradación de la glucosa y liberación deglucosa y liberación de energía utilizandoenergía utilizando sustanciassustancias orgánicasorgánicas como aceptorescomo aceptores finales de electrones.finales de electrones.  Algunos organismos comoAlgunos organismos como las bacterias y las célulaslas bacterias y las células musculares humanas,musculares humanas, pueden producir energíapueden producir energía mediante la fermentación.mediante la fermentación.  La primera parte de laLa primera parte de la fermentación es la glucólisis.fermentación es la glucólisis.  La segunda parte difiereLa segunda parte difiere según el tipo de organismosegún el tipo de organismo..
  • 40. Fermentación alcohólicaFermentación alcohólica  Este tipo de fermentaciónEste tipo de fermentación produceproduce alcohol etílico yalcohol etílico y CO2CO2, a partir del ácido, a partir del ácido pirúvico.pirúvico.  Es llevada a cabo por lasEs llevada a cabo por las células decélulas de levaduralevadura (hongo).(hongo).  La fermentación realizadaLa fermentación realizada por las levaduras hacepor las levaduras hace que la masa del pan subaque la masa del pan suba y esté preparada paray esté preparada para hornearse.hornearse.
  • 41. Fermentación lácticaFermentación láctica  Este tipo de fermentación convierte el ácido pirúvicoEste tipo de fermentación convierte el ácido pirúvico enen ácido lácticoácido láctico..  Al igual que la alcohólica, es anaeróbica y tiene unaAl igual que la alcohólica, es anaeróbica y tiene una ganancia neta de 2 ATPganancia neta de 2 ATP por cada glucosa degradada.por cada glucosa degradada.  Es importante en laEs importante en la producción de lácteosproducción de lácteos..
  • 43. PreguntasPreguntas  ¿Por qué es importante la fermentación para¿Por qué es importante la fermentación para las células musculares de organismoslas células musculares de organismos aeróbicos?aeróbicos?  ¿Qué proceso celular produce mayor cantidad¿Qué proceso celular produce mayor cantidad de energía en forma de ATP?de energía en forma de ATP?  ¿Cuál es la ganancia neta de ATP en la¿Cuál es la ganancia neta de ATP en la respiración aerobia y en la fermentación?respiración aerobia y en la fermentación?  ¿Qué aplicación industrial tiene la¿Qué aplicación industrial tiene la fermentación?fermentación?