| Cuadro comparativo | . |
| Estructura y función de la mitocondria: Membrana externa | contiene una curiosa mezcla de enzimas que participan en actividades tan diversas como oxidación de adrenalina, descomposición de triptófano y alargamiento de ácidos grasos.
Permeable gracias a los canales de porinas |
| Estructura y función de la mitocondria: Complejo de membranas internas | -se caracteriza por su elevado contenido de proteínas, lo cual se relaciona con la presencia de varios complejos proteicos que interviene en el trasporte de electrones y la fosfarilación oxidativa
-Está casi desprovista de colesterol y es rica en un fosfolípidos poco común (la cardiolipina)
-es bastante impermeable,
-se requieren transportadores para llegar a la matriz.
-Forman pliegues profundos o invaginaciones llamadas crestas (lo que aumentan la superficie disponible para alojar el mecanismo necesario para la respiración aerobia). |
| Tanto la membrana externa como el complejo de membranas internas dividen al organelo en dos compartimentos acuosos: | - Espacio inter-membrana: espacio ocupado entre la membrana externa y la interna. - Matriz: interior de la mitocondria rodeado por la membrana interna; contiene diferentes enzimas, ribosomas, y moléculas de ADN circular de doble cadena (por lo tanto posee su propio material genético y el mecanismo para elaborar RNA y proteínas propias). |
| Glucólisis (Producción de energía mediante glucosa) | es el comienzo del metabolismo de la glucosa y genera 2 moléculas de tres carbonos de piruvato. La glucólisis no utiliza O2 |
| Respiración celular (Producción de energía mediante glucosa) | cuando el O2 (aerobia) está disponible como aceptor final de electrones, este proceso metabólico conlleva tres vías (oxidación del piruvato, ciclo del ácido cítrico (o ciclo de Krebs), y la cadena transportadora de electrones (o cadena respiratoria)); y genera a partir de cada molécula de piruvato tres moléculas de CO2. |
| Fermentación (Producción de energía mediante glucosa) | cuando el O2 no está disponible como aceptor final de electrones (anaerobia), se produce la fermentación la cual convierte cada molécula de piruvato en ácido láctico o alcohol etílico (etanol).
Se libera menos cantidad de energía por ser incompleta la degradación de la glucosa |
| Genoma mitocondrial | ByCompuesto por moléculas circulares de ADN; el genoma mitocondrial codifica todas las ARNs ribosómicas y la mayoría de las ARNs de transferencia, también codifica 13 proteínas implicadas en el transporte de electrones y en la fosfarilación oxidativa. |
| La coenzima NAD (nicotinamida adenina dinucleótido) actúa como | transportador de electrones.
Forma oxidada (NAD+), y forma reducida (NADH + H+).
Reaccion de reducción:
NAD+ + 2H+ → NADH + H+ |
| El FAD (flavina adenina dinucleótido) es | un transportador de electrones.
Reacción de reducción:
FAD + 2H+ + 2e- → FADH2 |
| Oxidación del piruvato | La oxidación del piruvato a acetato y luego se convierte en acetil CoA, ocurre en la matriz mitocondrial; la coenzima CoA es una molécula compleja responsable de unirse a la molécula de 2 carbonos (acetato) para formar acetil CoA, dicha reacción es de múltiples pasos y es catalizada por el complejo piruvato deshidrogenasa que se encuentra unido a la membrana interna de la mitocondria. |
| Ciclo del Ácido cítrico o de Krebs | Ciclo de 8 reacciones que se mantiene en estado de equilibrio, oxida completamente el grupo acetilo de 2 carbones a 2 moléculas de CO2. El ciclo de Krebs ocurre dos veces por cada molécula de glucosa. Ocurre en la matriz mitocondrial
Brevemente:
1. Al ciclo de Krebs entran acetil CoA, H2O, NAD+ y FAD.
2. Salen del mismo CO2, NADH+H+ Y FADH2, ATP.
Acetil CoA + 8H2O + 6NAD+ + 2FAD →→→→→→→→ 2ATP +4CO2 +
6NADH+H+ +2 FADH2 |
| Fosforilación oxidativa | Ocurre en la membrana interna de la mitocondria.
Es el último paso de la síntesis de ATP a partir de la oxidación de los transportadores de electrones en presencia de O2.
Se pueden distinguir dos etapas del proceso:
- Cadena transportadora de electrones
-Quimiosmosis |
| Cadena transportadora de electrones | Los electrones del NADH y FADH2 pasan a través de una serie de transportadores de electrones asociados la membrana interna de la mitocondria.
El flujo de electrones a lo largo de esta cadena genera un transporte activo de H+ de la matriz al espacio intermembrana creando un gradiente de concentración de H+.
Contiene grandes proteínas integrales, proteínas móviles más pequeñas, y moléculas de lípido aún más pequeñas.
Compuesto por:
-Cuatro grandes complejos proteicos:
-Citocromo C
-Ubiquinona (Q) |
| Citocromo C | pequeña proteína periférica en el espacio intermembrana, unida a la membrana interna de la mitocondria. |
| Ubiquinona (Q) | complejo no proteico que se mueve libremente en el interior hidrófobo de la Bicapa interna. |
| Complejo proteico grande 1(cadena transportadora de e-): NADH-Q reductasa | es transmembrana, recibe electrones del NADH+H+ y bombea H+ fuera de la matriz, cede electrones al Q. |
| Complejo proteico grande 2 (cadena transportadora de e-): Succinato deshidrogenasa | asociado a la cara interna de la membrana interna, recibe electrones del FADH2, cede electrones al Q |
| Complejo proteico grande 3 (cadena transportadora de e-): Citocromo C reductasa | es transmembrana, bombea H+, recibe electrones
del Q lipídico y se los cede al Citocromo C. |
| Complejo proteico grande 4 (cadena transportadora de e-): Citocromo C oxidasa | es transmembrana, bombea H+, recibe electrones
del Citocromo C y se los cede al O2. |
| Quimiosmosis | Los H+ difunden nuevamente hacia la matriz mitocondrial a través de un canal de H+, que acopla esta difusión a la síntesis de ATP. Este mecanismo consta de tres partes. |
| Mecanismo de Quimiomosis | ✓ El fuljo de electrones en la cadena transportadora conducen a su vez al bombeo de H+ fuera de la matriz, generando un gradiente de H+.
✓ La energía potencial del gradiente H+ es controlada por la ATPsintasa (la cual consta de dos subunidades (F0 y F1), y requiere de 4H+ para la producción de ATP), proteína que cumple dos funciones:
-Actúa como un canal que permite que los H+
difundan nuevamente a la matriz.
-Utiliza la energía de esta difusión para forma ATP. |
| Fermentación | Ocurre en el citosol fuera de la mitocondria, se continúa de la glucólisis en la ruta metabólica debido a la ausencia de O2 como aceptor de electrones. Se conocen numerosas vías de fermentación, sin embargo, las mejores conocidas son dos vías cortas:
-Fermentación ácido-láctico:
-Fermentación alcohólica: |
| Los polisacáridos son | hidrolizados a glucosa. Esta luego pasa por la glucólisis y la respiración celular, procesos en los que su energía es captura en NADH y ATP. |
| Los lípidos son | degradados en sus componentes, glicerol y ácidos grasos. El glicerol se convierte en dihidroxiacetona fosfato (DHAP), un intermediario de la glucólisis, y los ácidos grasos se convierten en acetil CoA en la mitocondria. En ambos casos ocurre una oxidación posterior a CO2. |
| Las proteínas son | hidrolizadas a sus bloques de construcción, los aminoácidos. Los 20 aminoácidos diferentes alimentan la glucólisis o el ciclo de Krebs en distintos puntos. |
| Catabolismo | Tipo de ruta metabolica donde moleculas complejas (alimentos) se rompen para obtener formas utilizables de energía (en gral en forma de ATP) y monomeros para construir nuevas moleculas de utilidad celular.
Cierta porción de energía obtenida se pierde en forma de calor. |
| Anabolismo | En base al ATP y otras moleculas energéticas (energía) y los monomeros obtenidos la vía anabolica usa estas moléculas energeticas para generar moleculas que tienen utilidad para los procesos celulares |
| El ADN mitocondrial | - Es circular y de doble cadena
-No esta unido a proteinas (histonas)
-Codifica:
--ARN-ribosomal (el cual forma para los ribosomas de las mitocondrias);
--ARN-transferenica (para la sintesis de proteinas mitocondriales)
--Secuencia para peptidos y proteinas de la mitocondria |
| Proteinas mitocondriales | Via A
Se codifican en el ADN-ribosomatico y se sintetizan en los ribosomas mitocondriales
Via B
Se codifican en el ADN del núcleo y se sintetizan en los ribosomas citoplasmatico y se translocan a la membrana mediante el siguiente mecanismo:
1º) Las proteinas translocadas estan señalizadas por peptidos señal en la secuencia de estas proteinas
2º) Los peptidos se unen a complejos translocadores ya sintetizados (es decir los translocadores no están unidos al ribosoma citoplasmático)
3º) Las peptidasas rompen enlaces peptidicos en ciertas partes de estas proteinas permitiendo la liberación de la proteina en la matriz mitocondrial |
| Division mitocondrial | Cuando las mitocondrias aumentan mucho su tamaño, duplican su ADN, y sintesis la correcta cantidad de proteinas y ARN necesearios son capaces de dividirse.
Primero dividen su membrana interna y luego su membrana externa |
| Vías metabolicas que producen ATP | 1º) Ocurre la fotosintesis que genera glucosa
2º) Se degrada la gluscosa con O2 en la glucolisis, y genera piruvato
Forma aerobica
3.1º) En la respiración celular se oxida completamente el piruvato y se generan como desecho el H2O y el CO2 y una gran cantidad de moléculas de ATP
Forma anaerobica
3.2º) En la fermentación se oxida parcialmente el piruvato y se generan como desecho compuesto inorganicos y el CO2 y una gran cantidad de moléculas de ATP |
| Glucolisis | 1º) Tres primeros pasos: Inversión de energía
Se transforma glucosa en fructosa fosforilada gastando dos moléculas de ATP
La glucosa fosforilada permite que la celula no pierda moleculas de glucosa ya que no tiene transportadores de glucosa
2º) Se dividen la fructosa fosforilada en dos azucares de tres carbonos fosforiladas
3º) Ambos azucares fosforilados se procesan, transfomadonse en piruvato y generando moleculas de ATP y NADH en el camino
La cantidad de NADH y ATP cumple una relación estequeométrica |
| Cadena transportadora de e- | Formado por una serie de complejos proteicos, la ubiquinona y citocromo C ubicados en la membrana interna de la mitocondria y tienen la capacidad de formar reacciones redox acopladas: en base a oxidar NAD y FAD, y de reacciones acopladas entre proteinas donde cada una de las proteinas van oxidandose y reduciendose en tandas
Los e- y los H+ generados en la proteina IV son tomados por el O2 el cual se reduce a H2O por esta reacción
En la reducción de NADH y FAD2H cuando los e- fluyen por la cadena transportadora de complejos proteicos y ocurren las redox cada proteina permiten el flujo de H+ protones desde la matriz mitoncondrial hacia el espacio intermembranal. Esto genera que los H+ se acumulen en el espacio intermembranal y al no ser estos permeables a la membrana interna de la mitocondría se genere una energía potencial dada por el gradiente electroquimica de los protones. |
| La respiración celular es un via catabolica | Los intermediaros de esta via son utilizados como intermediarios de vias anabolicas, es decir la respiración celular esta relacionado con la sintesis de moleculas complejas de una celula. |
| Oxidación de ácidos grasos | La oxidación de estos genera acetil cOA, el cual es usado para el ciclo de Krebs.
En la celulas animales ocurre tanto en los peroxixomas como en la matriz mitocondrial
En la celulas vegetales ocurre tanto en los peroxixomas como en glicosisomas.
En los peroxixomas la oxidación de acidos grasos no genera ni FAD ni NAD en el proceso, sin embargo estos si se generan en la mitocondría |
| En todos los pasos que ocurren en la respiración celular estan catalizados por enzimas | Los productos finales de las rutas metabólicos pueden inhibir o activar enzimas que intervienen en reacciones de rutas metabolicas paralelas alterando la generación de los productos de otras vías metabolicas |
| Fementación lactica | el piruvato se transforma en ácido lactico utilizando NADH y generando NAD+ para ser utilizados por la glucolisis para generar ATP
Esto ocurre en muchas procariotas |
| Fermetación alcoholica | el piruvato se transforma en acetaldehidos se liberan CO2 y se genera etanol y NAD+ que se utiliza para generar ATP
Esto ocurre en las levaduras |
