Capitulo 11. Mitocondria

organulo que no solamente desempeñan un papel esencial en el metabolismo oxidativo y la generación de energía en forma de ATP, sino que también participan en una serie de procesos fundamentales como son la señalización celular, la diferenciación y apoptosis, y el control del crecimiento de la célula.

etsa membrana de la mitocondria presenta una relación fosfolípido/proteína similar a la membrana plasmática, ademas contiene unas proteínas integrales denominadas porinas, las cuales forman canales que permiten la libre difusión de moléculas

que deben contener las proteínas de mayor tamaño para que puedan entrar por la membrana externa de las mitocondrias

esta se encuentra asociado a la superficie de la mitocondria, media el transporte activo de proteínas de gran tamaño al interior del orgánulo.

esta presenta una alta relación proteína/fosfolípido, y solo es permeable a O2, CO2 y H2O. Esta membrana es rica en un fosfolípido poco común, la cardiolipina, que además de en la mitocondria se encuentra también en las membranas plasmáticas bacterianas. Esta contiene de las proteínas de la cadena respiratoria, y ademas numerosos transportadores encargados de regular el paso de metabolitos (como el ATP, el ADP y el piruvato) e iones (como el Ca2+).

este fosfolipido contiene cuatro ácidos grasos en vez de dos, lo que hace que este contribuya a la impermeabilidad de la membrana interna. Esta

esta contiene una sustancia tipo gel muy rica en proteína ), también contiene su propio material genético, así como la maquinaria para sintetizar sus propios ARN.

este es una molécula circular cerrada de 16.569 pares de bases. No se encuentra asociado a histonas, su organizacion genetica es muy compacta, carece de intrones y ambas cadenas estan casi completamente ocupadas por genes

de que carecen los genes que codifican para polipeptidos

el agragado de este al extremo 3 ´ del ARNm proporcionando un codon de terminacion UAA que detiene la traduccion

cual codigo genetico es mas flexible o relajado, el mitocondrial o el nuclear, de tal modo que puede reconocer tripletes con cualquiera de los tres nucleotidos en la tercera posicion del codo.

ésta en los ribosomas mitocondriales se inicia con N-formil-metionina.

de que manera se replican las mitocondrias; la cuale es similar a como lo hacen las bacterias

que ADN polimerasa realiza la replicacion del ADNmt

que es lo que sufren las mitocondrias durante a division celular, que con esto se distribuyen al azar entre las celulas hijas

las mitocondrias contienen entre 1.000 y 2.000 tipos diferentes de proteínas, dependiendo de su tejido de origen, quien es quien codifica la mayoria de estas el ADNmt o el ADN nuclear

que es lo que poseen todas las proteínas que se localizarán en la matriz mitocondrial, así como algunas de las dirigidas al espacio intermembrana y a la membrana interna

esta translocasa se localiza en la membrana externa de la mitocondria

esta translocasa se localiza en la membrana inetna de la mitocondria

con que complejo son capaces de interaccionar todas las proteínas que son dirigidas a la mitocondria, a pesar de su heterogeneidad

Este complejo reconoce a las proteínas en el citoplasma, facilita su disociación de factores citosólicos a los que puedan estar unidas, contribuye a su desplegamiento y transfiere los polipéptidos a través de poros en la membrana, mediando también la inserción en la misma de aquellas proteínas cuyo destino es la membrana mitocondrial externa, comprende tanto diferentes subunidades con capacidad receptora (Tom70, Tom20 y Tom22) como elementos estructurales de los poros (Tom5, Tom6, Tom7 y Tom40)

este complejo es el responsable del transporte de todas las proteínas de la matriz mitocondrial y de aquellas que residen en la membrana interna de la mitocondria. Para funcionar, este complejo requiere energía, que deriva de dos fuentes distintas: el potencial de la membrana y el ATP. Los componentes de este pueden dividirse en dos grupos que operan de manera secuencial y cooperativa

los integrantes de este grupo del complejo TIM23 se encuentran embebidas en la membrana, las cuales actúan de receptores y componentes estructurales del canal . Estas subunidades, además de ser responsables de reconocer las señales de importación, intervienen en los pasos iniciales del transporte a través de la membrana interna, empleando para ello energía derivada del potencial de membrana

integrantes del segundo grupo de componentes del complejo TIM23 que lleva a cabo la translocación a la matriz mitocondrial en un proceso dependiente de ATP

como se llama la proteasa que cuando entra en la matriz mitocondrial las proteinas transportadoras se les eliminan las secuencias N-terminal

dado que las proteínas son transportadas a la mitocondria en una conformación desplegada, necesitan recuperar su estructura nativa para realizar su función. quienes son las encargadas de darle la forma nativa a las proteinas que van a la mitocondria

condición fisiológica en la que la mitocondria libera proteínas hacia el citoplasma

resulta en la permeabilización de la membrana mitocondrial externa y la liberación de proteínas proapoptóticas, tales como el citocromo c, Smac/Diablo, el factor inductor de apoptosis (AIF) o la endonucleasa G. Estas proteínas, en último término, activan las caspasas efectoras, las cuales provocan la fragmentación de numerosos sustratos e inducen una secuencia de cambios morfológicos en la célula que van desde la fragmentación del ADN y la condensación nuclear, hasta la exposición de la fosfatidilserina y de moléculas de adhesión en la superficie celular

implica la activación de receptores de muerte, como los miembros de la familia del receptor del factor de necrosis tumoral (TNF) y el receptor FAS, lleva a la activación de una cascada de caspasas iniciada por la caspasa 8.

que proteinas estan en la membrana mitocondrial que son las que van a determinar el balance entre los miembros proapoptóticos y antiapoptóticos, es decir, el destino celular, supervivencia o muerte

este grupo comparte de dos a cuatro dominios de homología (BH1-4) e incluyen los miembros BCL-2, BCL-XL, Mcl1, BCL-W y A1. Estas proteínas realizan su función secuestrando e inhibiendo a los miembros proapoptóticos

este grupo se divide en dos subgrupos: las proteínas multidominio BAX y BAK y las proteínas BAD, BIM, BID, BIK, HRK, NOXA y PUMA que poseen solo el dominio BH3 [BH3-only]

los integrantes de este subgrupo de proteinas proapoptoticas, son capaces de producir los poros e inducir la apoptosis

que subgrupo de proteinas proapoptoticas tienen una función proapoptótica reguladora no efectora

esta proteina es de las proapoptoticas del subgrupo BH3-only, esta se activa mediante proteólisis mediada por la caspasa 8, de tal forma que sirve de conexión entre las vías de apoptosis extrínseca e intrínseca

que genes proapoptoticos se inducen en respuesta a diferentes señales de estrés o tras la activación de p53 como consecuencia de un daño sobre el ADN

a quien activan el grupo BH3-only tras inhibir a las proteinas antiapoptoticas. Con estas proteinas activadas, se producira la perdida de la intergridad mitocondrial y la liberacion del citocromo c al citoplasma

este en el citoplasma forma el complejo apoptosoma junto a APAF1 y la caspasa 9

que es lo que necesita la caspasa 9 para su activacion y la subsiguiente activación de las caspasas efectoras y la muerte celular

proceso en el que se genera energía química en forma de ATP como resultado de la transferencia de electrones del NADH o el FADH2 formados durante la glucólisis, el ciclo de Krebs y la oxidación de los ácidos grasos, al O2

este también es conocido como ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos, tiene lugar en la matriz mitocondrial, y es una ruta común en el metabolismo de todos los sustratos energéticos, incluidas las grasas, los azúcares y las proteínas. Lo constituye una secuencia cerrada de nueve reacciones cuyo producto inicial y final es el oxaloacetato

en el primer paso de el ciclo de krebs que es lo que se condensa con la acetil-coenzima A (acetil-CoA) para formar el citrato, reacción que es catalizada por la enzima citrato sintasa.

que es lo que se genera en cada vuelta del ciclo de krebs

que es lo que se consume en ada vuelta del ciclo de krebs; el cual se oxida en dos moleculas de CO2

este es un producto común a varias vías catabólicas que puede provenir de la glucólisis mediante la descarboxilación oxidativa del piruvato catalizada por el complejo de la piruvato deshidrogenasa. Ademas este también puede obtenerse en la oxidación de los ácidos grasos (β-oxidación), así como del catabolismo de los aminoácidos

esta enzima tiene la particularidad que a diferencia que las otras que participan en el ciclo de Krebs no se encuentra de forma soluble en la matriz mitocondrial, sino que está fijada a la membrana mitocondrial interna, actuando de nexo de unión entre este ciclo y la fosforilación oxidativa

que tipo de proceso es el ciclo de Krebs

el NADH y e FADH2 generados en el ciclo de Krebs, donde seran utilizados posteriormente

este proceso genera NADH y FADH2, los cuales seran empleados posteriormente en la fosforilacion oxidativa, este proceso consiste en el catabolismo de los acidos grasos y puede generarce en la matriz mitocondrial o en los peroxisomas

que es lo que se produce en cada ciclo de la beta oxidacion

en esta intervienen una serie de transportadores electrónicos formados por grandes complejos enzimáticos que están localizados en la membrana mitocondrial interna. Es la principal fuente de ATP en organismos aeróbicos, genera 26 de las 36 moléculas de ATP producidas

en la fosforilación oxidativa se pueden distinguir dos partes, la proimera y la segunda; en cual de estas partes se acopla el flujo de electrones desde el NADH y el FADH2 hacia el O2 a través de complejos proteicos localizados en la membrana mitocondrial interna con el bombeo de protones hacia el espacio intermembrana. Este bombeo de protones da lugar a un gradiente eléctrico transmembrana que genera una fuerza protón-motriz

en la fosforilación oxidativa se pueden distinguir dos partes, la proimera y la segunda; en cual de estas partes el complejo enzimático de la ATP sintasa aprovecha la energía del gradiente de protones que vuelven a la matriz mitocondrial para catalizar la síntesis de ATP a partir de ADP y Pi

de que otra forma se le conoce a la cadena de transporte electronico

para el transporte de este se comprenden 3 bombasde protones: el complejo de la NADH deshidrogenasa (complejo I), la citocromo c reductasa (complejo III) y la citocromo c oxidasa (complejo IV)

para el transporte de este se emplean las bombas succinato deshidrogenasa (complejo II), la citocromo c reductasa (complejo III) y la citocromo c oxidasa (complejo IV)

esta enzima se encuentra en el ciclo de Krebs, pero tambien forma parte de un complejo en la membrana interna de la mitocondria, ademas que es el unico que no bombea protones

mediante que los electrones se trasladan de un complejo al siguiente

nombre por el que tambien es conocida la coenzima Q

este transportador actúa entre la NADH deshidrogenasa (complejo I) y la citocromo c reductasa (complejo III), es una quinona hidrófoba que difunde rápidamente por el interior de la membrana mitocondrial interna, y que puede encontrarse en distintos estados de oxidación

este transportador transfiere electrones del complejo III (citocromo c reductasa) al complejo IV (citocromo c oxidasa)

que complejo es el mas grande de la cadena respiratoria. Posee como cofactores una molécula de mononucleótido de flavina (FMN) y una molécula de fosfopantoteína, así como ocho centros sulfoférricos binucleares (Fe2S2) y tetranucleares (Fe4S4) diferentes. Este proceso lleva acoplado el bombeo de 4 protones desde la matriz mitocondrial hasta el espacio intermembrana

este es el transportador de electrones común de los complejos I y II a la citocromo c reductasa o complejo III

esta bomba es la segunda bomba de protones de la cadena respiratoria, la cual toma los electrones de la coenzima Q y los transfiere al citocromo c soluble en el espacio intermembrana. Esta reacción está asociada al bombeo de cuatro protones desde la matriz mitocondrial al espacio intermembrana

como se llama el mecanismo que media la transferencia de electrones desde la coenzima Q hasta el citocromo c y el transporte de protones a través de la membrana, en este dos electrones se transfieren al citocromo c y cuatro protones se translocan al espacio intermembrana. En este, por lo tanto, se oxidan dos moléculas de QH2 para formar Q, y posteriormente una molécula Q se reduce a QH2

este complejo transfiere cuatro electrones desde el citocromo c al O2, el aceptor final que es reducido a H2O en un proceso acoplado a la translocación de protones a través de la membrana interna; bombea al espacio intermembrana cuatro protones a través de dos canales presentes en la subunidad I

que complejo lleva a cabp la sintesis de ATP

este complejo esta formado por dos grandes dominios: F1 y Fo

este dominio esta compuesto por cinco subunidades diferentes, las cuales se esncuentran orientadas hacia el espacio de la matriz

este dominio es una estructura integral de membrana que contiene el conducto de protones del complejo; está formado por 10 subunidades c insertadas en la membrana formando un anillo, y una subunidad a en la periferia del anillo

donde tiene lugar la sintesis de ATP

quien participa para el transporte de ATP que se encuentra en la mitocondria, hacia el citoplasma; realiza el transporte de nucleótidos de manera acoplada; así se exporta una molécula de ATP de la matriz y se importa una molécula de ADP desde el espacio intermembrana.

cuando el ATP se encuentra en el espacio intermembrana; por donde es por donde sale hacia el citosol

que es lo que se puede dañar cuando se forman especies reactivas de oxigeno

enzima mas importante que contrarresta los efectos nocivos de los radicales libres de oxigeno. genera H2O2 a partir de la reduccion de O2-, formando O2; seguidamente la forma reducida de la enzima de la enzima reacciona con un segundo O2- y dos protones para producir H2O2 y generar la forma oxidada de la enzima

esta enzima convierte el H2O2 producido, en O2 y H2O

Que ADN puede experimentar mas mutaciones con mas facilidad

por quien se hereda el ANDmt

como se le llama cuando no hay mutaciones en el ADNmt y en toda la celula sera el mismo

como se llama cuando las células pueden aparecer moléculas de ADNmt mutadas que coexisten con ADNmt normal

Estas mutaciones pueden afectar a proteínas implicadas en la biogénesis mitocondrial, cuya alteración acaba produciendo también aberraciones en el ADNmt

en que grupos se pueden clasificar las enfermedades mitocondriales

enfermedad que se debe a mutaciones putuales del ADNmt, caracterizada por la pérdida total de la visión, siendo la primera enfermedad que fue asociada a una mutación en el ADNmt heredada por vía materna.

esta enfermedad esta asociada a mutaciones puntuales, en el gen del ARNtlys. Esta se caracteriza por la aparición de convulsiones generalizadas y la degeneración del tejido muscular, que presenta «fibras rojas rotas» y acúmulos de mitocondrias

enfermedad que se caracteriza por la aparición de accidentes cerebrovasculares, demencia y convulsiones. Esta asociada a mutaciones en genes que codifican ARNt

patología mitocondrial más frecuente en niños. Estos pacientes presentan una encefalopatía necrosante, con profundas alteraciones neurológicas y respiratorias. Aunque en algunos casos pueden presentarse mutaciones en el ADNmt, la forma más frecuente presenta una reducción de la actividad de la citocromo c oxidasa sin que existan mutaciones en los genes nucleares que codifican esta enzima

orgánulos intracelulares que se localizan en el citoplasma de las células eucarióticas y están definidos por una membrana lipídica que contiene una matriz formada por proteínas solubles; generados a partir del retículo endoplasmático. Estos desempeñan funciones esenciales en el metabolismo lipídico, y participan tanto en reacciones catabólicas (oxidación de ácidos grasos de cadena larga) como anabólicas (síntesis de plasmalógenos y ácidos biliares).

enzima que abunda en el interior de los peroxisomas, por lo tal se considera un marcador universal de estas

en que extremo debe tener la secuencia señal las proteinas que seran transportadas a los peroxisomas, la cual les permite ser reconocidas y formar complejos con receptores solubles en el citoplasma

cual es una de las funciones metabólicas fundamentales de los peroxisomas

que tipo de acidos grasos se oxidan unicamente en los peroxisomas

a que contribuye la energia liberada en las reacciones de oxidación en los peroxisomas

de que estan dotados los peroxisomas

enzima capaz de eliminar el H2O2 de manera muy eficiente convirtiéndolo en H2O y O2. Además, esta enzima también puede metabolizar otros sustratos como el etanol, metanol, fenol y nitritos gracias a su actividad peroxidasa, en una reacción en la que también se consume H2O2.

proceso de autofagia altamente coordinado en el que hace una reduccion selectiva del numero de peroxisomas

en esta enfermedad los pacientes presentan retraso mental, sordera, visión defectuosa, hepatomegalia y quistes renales, entre otras anomalías, y su muerte se produce en el primer año de vida. Esta afectación multiorgánica es reflejo de la presencia de peroxisomas defectuosos en todas las células del organismo, en las cuales se ve comprometida la capacidad de llevar a cabo la β-oxidación de ácidos grasos de cadena muy larga y de sintetizar plasmalógenos

enfermedad peroxisómica más frecuente, es una enfermedad genética con herencia ligada al cromosoma X que produce una desmielinización intensa y la muerte prematura en niños