Tema 6. Mitocondria PDF

BIOLOGÍA TEMA 6 MITOCONDRIA Begoña Bedrina Dept. Ciencias Biomédicas [email protected]  MITOCONDRIA COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA Microfotografía electrónica  MITOCONDRIA...

BIOLOGÍA TEMA 6 MITOCONDRIA Begoña Bedrina Dept. Ciencias Biomédicas [email protected]  MITOCONDRIA COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA Microfotografía electrónica  MITOCONDRIA GENERALIDADES Forma: desde alargada hasta ramificada Tamaño: de 0,5 a 7 um Número: de 1000 a 2000, hasta 300.000 En vivo se ven desplazamientos y flexiones (plasticidad) En casi todas células eucariotas Asociadas a microtúbulos (ver Tema 4) “Fábricas de energía” (ATP) de la célula Sin ellas es imposible utilizar el O2 para extraer toda la energía de los alimentos (crecimiento y capacidad de reproducción no tendría lugar)  MITOCONDRIA ESTRUCTURA Relacionada con las funciones que despempeñan. Tienen doble sistema de membranas (una interna y una externa) Matriz: gel con enzimas responsables de diferentes reacciones químicas (oxidaciones) + moléculas de ADN circular + ribosomas implicados en la síntesis de un pequeño número de proteínas mitocondriales + enzimas relacionadas con actividad de ADN + RNAt Membrana interna: sistemas dedicados al transporte de electrones que se desprenden en las oxidaciones anteriores + conjunto de proteínas encargadas de síntesis de ATP (proteínas dan aspecto granuloso). Crestas de memb. interna aumentan mucho su superficie. Mayor actividad metabólica.  MITOCONDRIA COMPOSICIÓN QUÍMICA Comp. similar a memb. plasmática Elevada relación proteína/fosfolípido SINTASA Cardiolipina (específico de mitoc) es un fosfolípido con 4 ácidos grasos que contribuye a la impermeabilidad de memb interna.  MITOCONDRIA COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA  MITOCONDRIA ADN MITOCONDRIAL = ADNmt - Molécula bicatenaria (doble cadena), circular, cerrada, sin extremos. Carece de intrones. - Se reproduce por sí mismo cuando la célula eucariota se divide. - El número de genes en el ADN mitocondrial es de 37: 2 genes codifican para ARN ribosómicos, 22 ARN de transferencia y 13 proteínas que participan en la fosforilación oxidativa. Todas las cadenas polipetídicas codificadas por el ADNm son sintetizadas en los ribosomas mitocondriales. - No está protegido por histonas (+vulnerable). - Mecanismos de reparación poco eficaces. 10 veces más Representación del ADN mutaciones que ADNn. mitocondrial mostrando los loci - Origen materno, solo el óvulo aporta mitocondrias, la afectados en algunas enfermedades humana. información de este ADN va pasando a las siguientes generaciones exclusivamente a través de las mujeres. Loci=plural de locus=lugar específico del ADN donde se aloja un gen MITOCONDRIA FUNCIONES ATP Vía de destrucción o muerte celular programada (provocada por el mismo organismo), con el fin de controlar su desarrollo y crecimiento. Muy importante en los organismos, hace posible la destrucción de las células dañadas, evitando la aparición de enfermedades como el cáncer.  MITOCONDRIA TRANSPORTE DE PROTEÍNAS - No sintetizan todas sus proteínas pese a tener su propio genoma. Sus mtARNr y mtARNt intervienen en la síntesis de proteínas mitocondriales. El resto de proteínas mitocondriales estarán codificadas por el ADNn sintetizadas en ribosomas libres del citosol y transportadas a la mitocondria. - Se sintetizan pues en el citosol y han de ser transportadas al interior mitocondrial - 4 destinos mitocondriales: membrana mitocondrial externa, espacio intermembrana, membrana mitocondrial interna, matriz mitocondrial. https://www.youtube.com/watch?v=Mrqd6UbRAdI Papel de: Secuencia señal, aparato translocación (proteínas translocación, translocon), chaperonas, peptidasa señal  MITOCONDRIA TRANSPORTE DE PROTEÍNAS MECANISMO DE TRANSPORTE DE PROTEÍNAS A LA MITOCONDRIA - Chaperonas: Chaperonas moleculares(Hsp70): proteínas de shock térmico de 70 Kda. Se unen a las proteínas y las mantienen desplegadas hasta que se produzca el plegamiento correcto, evita que las proteínas se adhieran entre sí. Su función es la de chaperona molecular, estabilizando proteínas en estados de plegamiento parcial, como por ejemplo durante el transporte de membrana. Chaperonina (Hsp60), enormes complejos cilíndricos proteicos que directamente ayudan a plegar correctamente la proteína. Mecanismo muy general, que se basa en el aislamiento de la proteína a plegar. Ver figura arriba. -Tom (=Translocon of the outer membrane), en la membrana mitocondrial externa, reconoce la señal de transporte mitocondrial para iniciar la entrada a la matriz mitocondrial. -Tim (=Translocon of the inner membrane). La entrada de la proteína se producirá solo en determinados puntos donde la membrana mitocondrial externa casi toca la interna y se denominan sitios de unión, en ellos la proteína Tom se alinea e interacciona con otro canal de la membrana interna formado por proteínas Tim. Juntas las proteínas Tom y Tim permiten abrir el canal que conecta el interior con el exterior.  MITOCONDRIA TRANSPORTE DE PROTEÍNAS MECANISMO DE TRANSPORTE DE PROTEÍNAS A LA MITOCONDRIA Tom Tim Vídeo completo (5min): https://youtu.be/onY_WGx4FEI?si=mEe oy11BAGqEEOUh  MITOCONDRIA BIOGÉNESIS - Dos mitocondrias adyacentes pueden fusionarse formando una mitocondria más alargada por la acción de proteínas mitocondriales de fusión. - La fisión mitocondrial genera dos tipos diferentes de mitocondrias. - Mitofagia=degradación de la mitoc. ¿Qué ocurre durante la fusión?......... ¿Qué ocurre durante la fisión?.........  MITOCONDRIA MITOCONDRIAS Y ENFERMEDADES Vídeo (5min): https://youtu.be/tdqOZzikQW w?si=AwtOUEp7LhOOxpeA  MITOCONDRIA MITOCONDRIAS Y ENFERMEDADES Hay descritas unas 150 mutaciones que acaban en enfermedades de distinto tipo. Las mutaciones en el ADNmt pueden afectar a todos los genomas o a parte de ellos, y puede coexistir en la misma célula ADNmt normal y mutado (heteroplasmia). Las enfermedades mitocondriales causan el mayor daño a las células del cerebro, corazón, hígado, músculos esqueléticos, riñones y del sistema endocrino y respiratorio, ya que son tejidos con mayor dependencia del metabolismo mitocondrial. También: Pérdida del control motor (pérdida de equilibrio, epilepsia, temblores, etc.), debilidad muscular y dolor, desórdenes gastrointestinales, retardo en el crecimiento, enfermedad cardíaca, enfermedad hepática, diabetes, complicaciones respiratorias, crisis, problemas visuales y auditivos, acidosis láctica, retrasos en el desarrollo, susceptibilidad a las infecciones, problemas de fertilidad (sobre todo en el sexo femenino), problemas hormonales y dificultad al absorber nutrientes (conllevando a una pérdida de peso), entre otras muchas patologías observadas. Síndrome de Leigh (3min):La mayoría de las mutaciones se encuentran en el genoma nuclear afectando a uno o varios complejos de transporte electrónico. Entre el 10 % y el 30 % de las personas con síndrome de Leigh son portadores de mutaciones del ADN mitocondrial: https://youtu.be/b_PqNPb6F_8?si=GWcWnQs224duhlM_  MITOCONDRIA Vídeo (2min): https://youtu.be/vqR1 MITOCONDRIAS Y ENFERMEDADES GRXZCrw?si=tj2cWMe 9kXd_KwwA Las enfermedades mt no siguen el patrón de herencia mendeliano, sino que la severidad de la enfermedad dependerá del número de copias del ADN por mitocondria. Dependerá también del número de mitocondrias por célula de manera que una misma mutación podría tener una severidad diferente en diferentes tejidos de un mismo individuo o tener una severidad diferente en el mismo tejido de dos individuos diferentes. Lo más importante Estructura y funciones de la mitocondria Características de su ADN Biogénesis Implicación de las mitocondrias y enfermedades: ¿Qué causa una enfermedad mitocondrial? ¿Qué células se ven más afectadas y por qué? 21