Actividad Enzimática y Mitocondrias

Actividad Enzimática

• Las enzimas pueden activarse o inactivarse por un mecanismo reversible llamado alosterico.
• El cambio en la actividad de una enzima se regula por la molécula EFECTOR ALOSTERICO, que se une a la enzima en un sitio diferente al sitio activo.
• Este efecto modifica la conformación de la enzima, impactando su sitio activo.

Mecanismos Reguladores

• La temperatura y el pH óptimos son cruciales para la actividad enzimática.
• La modificación de la temperatura o el pH puede aumentar o disminuir la actividad enzimática.
• La modificación covalente implica la unión de un grupo químico a un aminoácido de la enzima, activando o desactivando la enzima.

Mitocondrias

• Las mitocondrias son orgánulos cilíndricos que miden aproximadamente 3 µm de largo y 0,5 µm de diámetro.
• Se encuentran en las regiones de las células donde la demanda de energía es alta, y pueden ser móviles o fijas.

Estructura de la Mitocondria:

• La mitocondria posee dos membranas (externa e interna) creando dos compartimentos: el espacio intermembranoso y la matriz mitocondrial.
• La membrana externa es rica en lípidos y permeable a todos los solutos en el citosol, excepto macromoléculas. Esto se debe a las PORINAS, proteínas membranosas que permiten el paso libre de iones y pequeñas moléculas.
• La membrana externa contiene colesterol, fosfolípidos y proteínas.
• El espacio intermembranoso tiene una alta concentración de H+.
• La matriz mitocondrial es un gel denso que contiene numerosas proteínas solubles, ribosomas, ADN mitocondrial y proteínas del ciclo de Krebs y la beta oxidación de los ácidos grasos.
• Las enzimas involucradas en la descarboxilación del piruvato se localizan en la matriz mitocondrial.
• La matriz mitocondrial contiene 3 tipos de ARNm, 2 tipos de ARNr y 20 tipos de ARNt.
• La membrana interna posee más proteínas que lípidos y presenta plegamientos hacia la matriz mitocondrial, formando las CRESTAS MITOCONDRIALES.
• La membrana interna es poco permeable y no permite el paso de agua ni solutos pequeños.
• La membrana interna alberga los conjuntos de macromoléculas que componen la cadena de electrones, la ATP sintasa, canales iónicos y permeasas que permiten el paso de iones y moléculas, y un fosfolípido doble.

Funciones de la Mitocondria

• La función principal de la mitocondria es generar ATP.
• Degrada ácidos grasos para obtener ATP.
• Elimina el calcio del citosol, evitando la toxicidad celular.
• Participa en la APOPTOSIS (muerte celular programada).
• Síntesis de aminoácidos y esteroides.
• Respiración celular.

Reproducción de la Mitocondria

• Las mitocondrias se reproducen mediante FISIÓN BINARIA, duplicando su tamaño antes de dividirse.
• El ADN mitocondrial presenta características distintivas en comparación con el ADN nuclear:
  • Es circular y carece de histonas.
  • Posee un solo origen de replicación.

Respiración Celular

• Proceso de oxidación de moléculas de glucosa por parte de la célula, con el objetivo de obtener energía para sus funciones.
• Se divide en tres etapas:
  • Glucolisis.
  • Ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico.
  • Cadena de transporte de electrones o fosforilación oxidativa.

Glucolisis

• Es la ruptura de la "azúcar".
• Se lleva a cabo en el citoplasma y no requiere oxígeno.

Cloroplastos

• El cloroplasto es un orgánulo que contiene clorofila y es responsable de la fotosíntesis en las plantas.
• Posee tres componentes principales:
  • La estroma.
  • Los tilacoides.
  • La envoltura (membrana externa e interna).

Estructura del Cloroplasto

• La envoltura del cloroplasto está compuesta por dos membranas, externa e interna, y proporciona un sistema de intercambio molecular con el citosol.
• La membrana externa no presenta plegamientos y es más permeable a los iones, algunos solutos pequeños y el agua. Carece de clorofila.
• La membrana interna no presenta plegamientos, es lisa e impermeable. Posee transportadores para facilitar el transporte de sustancias y carece de clorofila.
• El estroma es la región que ocupa la mayor parte del cloroplasto, y se encuentra en ella inmersos los tilacoides.
• El estroma está compuesto por proteínas, ADN y ARN, y es donde se produce la fijación del CO2 (fotosíntesis).
• Se sintetizan algunos ácidos grasos y proteínas en el estroma.

Tilacoides

• Los tilacoides son sacos aplanados que se agrupan como pilas de monedas.
• Cada pila de tilacoides se llama GRANUM (plural: grana).
• Los elementos individuales que forman las pilas se llaman TILACOIDES DE LOS GRANA.
• Los tilacoides que atraviesan el estroma y conectan dos grana se llaman TILACOIDES DE LA ESTROMA.

Membrana Tilacoidal

• La pared de los tilacoides es una bicapa lipídica poblada de proteínas y otras moléculas.
• Separa el compartimento de los tilacoides.
• Contiene clorofila y otras proteínas esenciales para la fotosíntesis, como la ATP sintasa, el sistema de los citocromos y la plastoquinona.
• La membrana tilacoidal sigue el modelo de mosaico lipoproteico. En ella se encuentra el 50% de los lípidos del cloroplasto, y está entremezclada con moléculas de clorofila, carotenoides y plastoquinonas que participan en la fotosíntesis.

Funciones del Cloroplasto

• La función principal del cloroplasto es la FOTOSINTESIS.

Fotosíntesis

• Proceso por el cual los organismos autótrofos usan la energía lumínica para sintetizar materia orgánica (alimento) a partir de moléculas simples como el dióxido de carbono y el agua.
• Combinación de CO2 y H2O para formar hidratos de carbono, liberando O2.

Inducción Celular

• La acción externa que estimula a una célula se llama INDUCCIÓN.
• La inducción celular se realiza mediante una SUSTANCIA INDUCTORA (ligando).
• La célula que produce la sustancia inductora se llama CELULA INDUCTORA.
• La célula que recibe el estímulo se llama CELULA INDUCIDA O BLANCO.
• La sustancia inductora interactúa con la célula inducida a través de un RECEPTOR, que es una proteína o complejo proteico localizado en el citosol o la membrana plasmática de la célula.

Tipos de Inducción

• Los tipos de inducción dependen de la distancia entre la célula inductora y la célula inducida.
• En la inducción endocrina, las células inductora y inducida se encuentran distantes, y la célula inductora libera hormonas al torrente sanguíneo, llegando a la célula inducida. Ejemplo: insulina, glucagón, hormonas adenohipofisiarias.
• En la inducción paracrina, las células inductora y inducida se encuentran cerca, y la sustancia inductora recorre un corto trecho de la matriz extracelular para alcanzar la célula inducida. Ejemplo: la sinapsis nerviosa.
• En la inducción autocrina, la célula inductora secreta la sustancia inductora y la recibe ella misma, induciéndose a sí misma.
• En la inducción por contacto directo, la sustancia inductora se retiene en la membrana plasmática de la célula inducida y no se secreta. La célula inductora debe trasladarse hasta la célula inducida para que se produzca el contacto con el receptor.

Unión de Sustancia Inductora al Receptor

• Cada sustancia inductora actúa sobre determinadas células, lo que se define como especificidad.
• La especificidad de las sustancias inductoras se corresponde con la del receptor, que pueden ser moléculas o asociaciones moleculares.
• La unión de la sustancia inductora al receptor forma el complejo INDUCTOR-RECEPTOR.

Características del complejo INDUCTOR-RECEPTOR

• Adaptación inducida: La fijación de la sustancia inductora al receptor requiere una adaptación estructural mutua entre las dos moléculas.
• Saturabilidad: El número de receptores en cada célula es limitado. Si aumenta la concentración de inductor, se satura el sistema.
• Reversibilidad: La unión de la sustancia inductora y el receptor es reversible, y el complejo se disocia después de un tiempo.

Tipos de Receptores

• Receptores citosólicos: Las hormonas esteroideas, las hormonas tiroideas, la vitamina D y el ácido retinoico son sustancias inductoras que se unen a receptores en el citosol de las células inducidas.
• Una vez en el citosol, la sustancia inductora se une a su receptor específico, y ambos forman un complejo que ingresa al núcleo.
• En el núcleo, el complejo se une a la secuencia reguladora de un gen particular, activandolo.
• Los receptores citosólicos son proteínas que poseen cuatro dominios:
  • Uno para unirse al inductor.
  • Otro flexible, que funciona como bisagra.
  • Otro que se une a la secuencia reguladora del gen.
  • Otro que activa el gen.
• En ausencia de la sustanca inductora, el receptor permanece en el citosol unido a la CHAPERONA HSP90, lo que lo encorva.
• Cuando la sustancia inductora se acopla al receptor, se libera de la chaperona y adquiere una forma extendida.

Este cuestionario examina los mecanismos de activación e inactivación enzimática, así como la importancia de las mitocondrias en la producción de energía celular. Los participantes explorarán cómo factores como la temperatura, pH y efectores alostéricos influyen en la actividad enzimática. Además, se abordará la estructura y función de las mitocondrias dentro de las células.