Actividad 12 - La Mitocondria PDF

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Summary

Las mitocondrias poseen dos membranas: una membrana externa lisa y una membrana interna muy plegada cuyas invaginaciones reciben el nombre de crestas; estas membranas definen dos comportamientos diferentes: el espacio intermembranoso entre ambas membranas y la matriz, que está limitada por la membra...

Description

Ana Paulina Pérez Rodríguez Grupo 1°C EMVZ

Las mitocondrias poseen dos membranas: una membrana externa lisa y una membrana interna muy plegada cuyas invaginaciones reciben el nombre de crestas; estas membranas definen dos comportamientos diferentes: el espacio intermembranoso entre ambas membranas y la matriz, que está limitada por la membrana interna. La morfología de las mitocondrias es muy cambiante y puede variar desde largas estructuras ramificadas a pequeños elipsoides. Se pueden dividir y fusionar entre sí con facilidad, con la consiguiente mezcla de sus ADNs. Este proceso de fusión y fisión es complejo puesto que han de hacerlo las dos membranas de forma correcta.

Membrana mitocondrial interna La membrana mitocondrial externa está formada por una bicapa lipídica y numerosas proteínas asociadas, al igual que todas las demás membranas celulares. La membrana mitocondrial interna se encuentra muy plegada en crestas, lo que aumenta notablemente su superficie y por ello su actividad. Es prácticamente impermeable a las sustancias polares e iones; sólo es completamente permeable al O, CO y H O.

Espacio intermembranoso Entre ambas membranas queda delimitado un espacio intermembranoso que está compuesto de un líquido similar al citoplasma; tienen una alta concentración de protones como resultado del bombeo de los mismos por los complejos enzimáticos de la cadena respiratoria.

Matriz mitocondrial La matriz mitocondrial contiene una solución de apariencia gelatinosa, con menos del 50% de agua, que está formada por una mezcla muy concentrada de enzimas diferentes, sustratos, ADP, ATP y iones inorgánicos.

CÉLULA ANIMAL

CÉLULA VEGETAL

Las funciones más importantes de las mitocondrias son la producción de ATP, que es el combustible de la mayoría de los procesos celulares, realizar el metabolismo de los ácidos grasos por un proceso denominado βoxidación, actuar como almacén de calcio y otras funciones. Recientemente se han relacionado a las mitocondrias con la apoptosis, el cáncer, el envejecimiento, o con enfermedades como el Parkinson o la diabetes. Además, el estudio comparativo del ADN mitocondrial tiene una gran utilidad en el establecimiento de genealogías y en la antropología, ya que los genes mitocondriales provienen directamente por línea materna y no están sometidas a recombinaciones génicas debido a la reproducción sexual. La respiración celular es el proceso por el cual se produce la oxidación de las moléculas combustibles por el oxígeno molecular para obtener energía en forma de ATP. En los organismos aeróbicos esta energía es fundamental para llevar a cabo todas las actividades celulares. La producción de energía en las mitocondrias es un proceso de dos pasos: creación de un gradiente de protones en el espacio intermembranoso, producido por la cadena de transporte de electrones, y la síntesis de ATP por la ATP sintasa, que aprovecha dicho gradiente. Los dos procesos están asociados a la membrana mitocondrial interna, en las crestas mitocondriales. Bombea protones (H+) desde el interior al exterior de la mitocondria. Con el propósito de almacenar energía. Los protones, con carga positiva, son bombeados desde el interior al exterior de la mitocondria, quedando el interior cargado negativamente y con una cantidad de protones menor. Esto es posible porque la membrana de la mitocondria no permite el paso libre de protones.

La respiración celular es el conjunto de reacciones bioquímicas que ocurre en la mayoría de las células, en las que el ácido pirúvico producido por la glucólisis se desdobla a dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O) y se producen 36 moléculas de ATP. Es un proceso básico dentro de la nutrición celular. Su fórmula general es: C6H12O6 + 6 O2 ----> 6 CO2 + 6H2O y se liberan 36 moléculas de ATP.

Durante la respiración celular, una molécula de glucosa se degrada poco a poco en dióxido de carbono y agua. Al mismo tiempo, se produce directamente un poco de ATP en las reacciones que transforman a la glucosa. No obstante, más tarde se produce mucho más ATP en un proceso llamado fosforilación oxidativa. La fosforilación oxidativa es impulsada por el movimiento de electrones a través de la cadena de transporte de electrones, una serie de proteínas incrustadas en la membrana interna de la mitocondria. Para ver cómo una molécula de glucosa se convierte en dióxido de carbono y cómo se recolecta su energía en forma de ATP y NADH/FADH2 en una de las células de tu cuerpo, vamos a ver paso a paso las cuatro etapas de la respiración celular. . Glucólisis. En la glucólisis, la glucosa (un azúcar de seis carbonos) se somete a una serie de transformaciones químicas. Al final, se convierte en dos moléculas de piruvato, una molécula orgánica de tres carbonos. En estas reacciones se genera ATP y NAD+ y se convierte en NADH. . Oxidación del piruvato. Cada piruvato de la glucólisis viaja a la matriz mitocondrial, que es el compartimento más interno de la mitocondria. Ahí, el piruvato se convierte en una molécula de dos carbonos unida a coenzima A, conocida como acetil-CoA. En este proceso se libera dióxido de carbono y se obtiene NADH. . Ciclo del ácido cítrico. El acetil-CoA obtenido en el paso anterior se combina con una molécula de cuatro carbonos y atraviesa un ciclo de reacciones para finalmente regenerar la molécula inicial de cuatro carbonos. En el proceso se genera ATP, NADH y FADH2, y se libera dióxido de carbono. . Fosforilación oxidativa. El NADH y NADH y FADH2 producidos en pasos anteriores depositan sus electrones en la cadena de transporte de electrones y regresan a sus formas "vacías" (NAD+ y FAD) El movimiento de los electrones por la cadena libera energía que se utiliza para bombear protones fuera de la matriz y formar un gradiente. Los protones fluyen de regreso hacia la matriz, a través de una enzima llamada ATP sintasa, para generar ATP. Al final de la cadena de transporte de electrones, el oxígeno recibe los electrones y recoge protones del medio para formar agua.

Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa Son las últimas etapas de la respiración aeróbica o anaeróbica y tienen dos finalidades básicas: Re oxidar las coenzimas que se han reducido en las etapas anteriores (NADH y FADH2) con el fin de que estén de nuevo libres para aceptar electrones y protones de nuevos substratos oxidables. Producir energía utilizable en forma de ATP. Estos dos fenómenos están íntimamente relacionados y acoplados mutuamente. Se producen en una serie de complejos enzimáticos situados (en eucariotas) en la membrana interna de la mitocondria; cuatro complejos realizan la oxidación de las mencionadas coenzimas transportando los electrones y aprovechando su energía para bombear protones desde la matriz mitocondrial hasta el espacio intermembrana. Estos protones solo pueden regresar a la matriz a través de la ATP sintasa, enzima que aprovecha el gradiente electroquímico creado para fosforilar el ADP a ATP, proceso conocido como fosforilación oxidativa. Los electrones y los protones implicados en estos procesos son cedidos definitivamente al O2 que se reduce a agua. Nótese que el oxígeno atmosférico obtenido por ventilación pulmonar tiene como única finalidad actuar como aceptor final de electrones y protones en la respiración aerobia.

Los electrones de alta energía se liberan de NADH y FADH2, y se mueven a lo largo de las cadenas de transporte de electrones, como los utilizados en la fotosíntesis. Las cadenas de transporte de electrones se encuentran en la membrana interna de la mitocondria. Como los electrones de alta energía son transportados a lo largo de las cadenas, parte de su energía es capturada. Esta energía se utiliza para bombear iones de hidrógeno (a partir de NADH y FADH2) a través de la membrana interna, a partir de la matriz en el espacio intermembranal.

El bombeo de iones de hidrógeno a través de la membrana interna crea una mayor concentración de iones en el espacio intermembranal que en la matriz. Este gradiente quimiosmótico provoca que los iones a fluyan de vuelta a través de la membrana hacia la matriz, donde su concentración es más baja. El ATP sintasa actúa como una proteína de canal, ayudando a los iones de hidrógeno a atravesar la membrana. También actúa como una enzima, formando ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico. Después de pasar a través de la cadena de transporte de electrones, los electrones "gastados" se combinan con oxígeno para formar agua. Por esto se necesita oxígeno; en ausencia de oxígeno, este proceso no puede ocurrir. ¿Cuánto ATP se produce? Los dos NADH producidos en el citoplasma producen 2 a 3 ATP cada uno (4 a 6 en total) por el sistema de transporte de electrones, el NADH8 producido en la mitocondria produce tres ATP cada uno (24 total) y el 2 FADH 2 añade sus electrones al sistema de transporte de electrones en un nivel más bajo que el NADH, por lo que producen dos ATP cada uno (4 en total). Esto resulta en la formación de 34 ATP durante la etapa de transporte de electrones.

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