FACULTAD DE MEDICINA HUMANA BIOLOGIA CELULAR Y GENETICA mitocondrias y lisosomas Dra. Katherine Fernndez

FACULTAD DE MEDICINA HUMANA

BIOLOGIA CELULAR Y GENETICA

mitocondrias y lisosomas

Dra. Katherine FernndezMITOCONDRIASLA CLULA NECESITA ENERGA PARA:

Sintetizar y degradar protenas

Transportar solutos en contra de gradientes electroqumicos a travs de sus membranas (transporte activo)

Incorporar macromolculas y partculas desde el exterior (endocitosis)

Secretar ,macromolculas al medio extracelular (exocitosis)Trasladarse (migracin celular) o contraerse (clulas musculares)

Desplazar sus propios componentes (organoides, macromolculas, etc.)

Multiplicarse (mitosis , meiosis)

Recibir seales del exterior y conducirlas hasta los sitios celulares adecuados

GENERALIDADESMitos: hilo, Khondros: granulo

Organoides especializados en generar casi todo el ATP mediante a utilizacin de O2

Forma: De grnulos o bastoncillos, pueden modificarla para moverse de un sitio a otro o unirse para formar espiras como en el caso de la pieza intermedia delos espermatozoides

Tamao: Su dimetro es aproximadamente 0.5 um. , la longitud puede variar de 1 a 2 um. pudiendo llegar a 7 um. en celular no humanas

Numero: Variable, podemos encontrar desde una sola mitocondria hasta 2000 en los hepatocitos pudiendo ocupar casi 1/5 del espacio celular

Periodo de vida: aproximadamente 10 dias

ULTRAESTRUCTURAEl ME nos muestra organoides de doble membrana con un espacio intermembranosoEl espacio interior delimitado por la doble membrana esta ocupado por la matriz mitocondrialLa membrana interna se pliega hacia la matriz formando las crestas mitocondriales

MEMBRANA EXTERNAIgual a la membrana plasmtica ,la relacin en peso protenas y fosfolipidos es de 1:1

Receptores de protenas destinadas a la mitocondria

Presencia de protenas para moleculas menores de 5000 Daltons

Translocasas para protenas

ESPACIO INTERMEMBRANOSODada la presencia de porinas en la membrana externa su composicin salina e inica es igual a la del citosol

MEMBRANA INTERNAEs cinco veces mas extensa que la interna

Forma crestas

Presenta oxisomas*: cabeza 10nm Tallo 4 nm. de ancho x 5 nm. de largo Base transmembranosa

* Corpsculos elementales de Fernndez - MoranATP sintetasaF 0F 1

MEMBRANA INTERNAPresenta cadenas de enzimas respiratorias : Transporte de electrones:

NADH DeshidrogenasaComplejo Citocromo B-c1, Citocromo C Oxidasa

MEMBRANA INTERNAReceptores para protenas de matriz

Protenas que regulan el transporte de metablitos hacia y de la matriz

Maquinaria de importacin de protenas

Relacin protenas lpidos 3:1

Impermeable a todas las molculas

Rica en cardiolipina

Translocasas para protenas

Figure 2-28 The structure and function of mitochondria. A, Mitochondrion sectioned longitudinally to demonstrate its outer and folded inner membranes. B, Enlarged region of the mitochondrion, displaying the inner membrane subunits and ATP synthase. C, Two ATP synthase complexes and three of the five members of the electron transport chain that also function to pump hydrogen (H+) from the matrix into the intermembrane space. ADP, adenosine diphosphate; ATP, adenosine triphosphate; Pi, inorganic phosphate.Downloaded from: StudentConsult (on 24 July 2008 08:15 PM) 2005 Elsevier 20

MATRIZ MITOCONDRIALEspacio lleno de fluido viscoso con 5% de proteinas

Enzimas para la descarboxilacion oxidativa, de la B oxidacin de cidos grasos

Enzimas el ciclo de Krebs

Mitoribosomas

ADN mitocondrial (16569 pb y 37 genes)

ARN mitocondrial (ARNm, ARNr, ARNt)

Grnulos densos de 30 a 50 nm. (Ca++, Mg++ y fosfoprotenas)

LA FUNCIN PRINCIPAL DELAS MITOCONDRIAS ES GENERAR ATPDescarboxilacion oxidativa:

Ciclo de Krebs

Fosforilacion oxidativa Descarboxilacion oxidativa:

Formacion de Acetil Coenzima A desde acido piruvico y oxidacionde acidos grasos

Ciclo de Krebs

Produccin de CO2, NADH (3 por cada Acetil - CoA) y FADH2 (1 por cada Acetil - CoA) que producen ATP

Fosforilacion oxidativa

Transporte de electrones y produccin de ATP

Complejo: NADH Deshidrogenasa Citocromo B-c1, Citocromo C Oxidasa

PRODUCCION DE ATPEn anaerobios y en el citosol de aerobios se obtiene 2 ATPs por cada molcula de glucosa convertida en 2 molculas de acido piruvico. (glucolisis)

2 molculas de acido piruvico producen 36 ATPs

Cmo?

La mitocondria usa electrones de alta energa que se encuentran en los dinucleotidos de adenina y nicotinamida NADH

Por cada molcula de NADH se obtienen tres ATPs, segn hemos visto.

Y de donde se obtiene el NADH?

2 durante la glucolisis anaerobia en citosol2 durante la desacarboxilacion oxidativa con la participacin de oxigeno dentro de la mitocondria6 durante el ciclo de krebs

Es decir 10 * 3 = 30 molculas de ATP obtenidos por el transporte de electronesY los otros 8?

Adems de las 10 molculas de NADH existe otra molcula transportadora de electrones llamada FADH (flavina adenina dinucleotido, H2 indica que FAD esta reducida con 2H), la que al perder sus electrones genera 2 ATP por molcula

En el ciclo de Krebs se producen 2 FADH2 por lo que se producen 4 ATPs

Ya tendramos 34 ATPs..

Y los otros 4?

2 durante la glucolisis anaerobia en el citosol y

2 del ciclo de krebs

Son 38 ATPs

38 ATPsEn las mitocondrias se transforma la energa atesorada en las uniones covalentes de los tomos de las molculas de alimentos

Esta energa proviene de la energa luminosa del sol responsable de la fotosntesis por la cual se sintetizan carbohidratos a partir de CO2 y agua desprendindose como desecho O2OTRAS FUNCIONES DE LAS MITOCONDRIASProducen calor gracias a las termogeninasAlmacenamiento de iones de CaSealizacin mediante Ca++Regulacin proliferacin celularSntesis esteroides: el colesterol es transformado en pregnenolonaInterviene en la apoptosis comandando la va intrnseca como respuesta a daos activando una cascada de caspasasQUE INTERESANTELas mitocondrias se reproducen por fisin binaria previa duplicacin de su ADN

Los genes mitocondriales solo se transmiten de madre a hijos mediante mitocondrias del ovocito, las mitocondrias del espermatozoide son desintegradas en la fecundacin y no aportan ADN al nuevo ser*

*Eva mitocondrial hace 200 000 aosENFERMEDADES MITOCONDRIALESAfectan a tejidos ricos en mitocondrias como por ejemplo TM y TN:

Neuropata ptica hereditaria de Leber

Sndrome de Kearns Sayre (KSS)

Sndrome de MERF o epilepsia mioclonica

Relacionadas con el envejecimiento como Alzheimer

LISOSOMAS

Figure 2-25 Endocytotic vesicles (Tu) of the proximal tubule cell of the kidney cortex (25,000). Note the presence of microvilli (Bb), lysosomes (Ly), mitochondria (Mi), rough endoplasmic reticulum (Re), free ribosomes (Ri), and, possibly, early endosomes (Va). (From Rhodin JAG: An Atlas of Ultrastructure. Philadelphia, WB Saunders, 1963.)Downloaded from: StudentConsult (on 24 July 2008 08:15 PM) 2005 Elsevier 42

Son vesiculas de 0.3 a 0.8 um de diametro

Contiene cerca de 50 tipos de enzimas hidroliticas como por ejemplo las sulfatasas y la fosfatasa acida

sacos suicidas

Sinonimia: cuerpos densos, citosomas, citosegregasomas

Figure 2-26 Lysosomes of rat cultured alveolar macrophages (45,000). (From Sakai M, Araki N, Ogawa K: Lysosomal movements during heterophagy and autophagy: With special reference to nematolysosome and wrapping lysosome. J Electron Microsc Tech 12:101-131, 1989.)Downloaded from: StudentConsult (on 24 July 2008 08:15 PM) 2005 Elsevier 45Se puede clasificar a los lisosomas en tres categoras:

Lisosomas primarios

Lisosomas secundarios Heterolisosomas Autolisosomas

Cuerpos residualesLos lisosomas primarios son vesculas con enzimas hidroliticas concentradas provenientes el aparato de Golgi

Los lisosomas secundarios son de mayor tamao y se forman por unin de los primarios con los endosomas; segn la procedencia del material predominante pueden ser heterolisosomas (si contiene material fagocitado proveniente del exterior como grmenes o autolisosomas si en su interior se encuentran restos celulares)

Cuando se trata del ingreso del propio material celular se supone que est est encerrado en vesculas formadas por pliegues del RE (autofagosomas), que se fusionan con lisosomas primarios para dar origen al auto lisosoma

Cuerpos residuales son lisosomas antiguos que has ido acumulndose principalmente de naturaleza lipidica como la lipofuscina

FUNCIONES DE LOS LISOSOMASDestruccin mediante enzimas hidroliticas del material extracelular que ingresa mediante heterofagia: grmenes, restos celulares, etc.

Digestin de protenas y de carbohidratos provenientes de elementos celulares y captados por autofagia

Desintegracin hidrolitica de secreciones acumuladas y no utilizadas por la clula : crinofagia

Destruccin extracelular del hueso : osteoclasiaAUTOLISISEn condiciones de anoxia, de bajas temperaturas trastornos osmticos endocelulares la membrana lisosomica se debilita y deja salir sus enzimas causando autolisis que ocurre despus de la muerte del individuo por ejemplo o en un infartoARTRITIS REUMATOIDEAEnfermedad autoinmune donde las enzimas lisosomicas son eliminadas al espacio intracelular causando destruccin y dolor en la zona afectadaSe forman conglomerados del complejo antgeno anticuerpo que los macrfagos tratan de engullir pero solo logran eliminar el contenido de sus lisosomas a lo que se suma un proceso inflamatorio

GOTAEnfermedad producida por el exceso de acido rico que causa el deposito de cristales de acido rico en las articulaciones.

Tales cristales en forma de agujas son fagocitados por neutrofilos y ya en los lisosomas producen ruptura de estos organoides con la fuga de sus enzimas hidroliticas causando gran dolor en los pacientes

OTRAS ENFERMEDADES LISOSOMICASEnfermedad de:TipoDeficiencia enzimticaSubstrato almacenadoPompeGlucogenosisGlucosidasaGlucogenoTay SachsEsfingolipidosisHexosaminidasa AGangliosido GM2GaucherEsfingolipidosis

GlucocerebrodidasaGlucocerebrosidoNiemann - PickEsfingolipidosis

EsfingonielinasaEsfingomielinaESTRATEGIAS DE LOS GERMENES PARA ELUDIR A LOS LISOSOMASEvitan ser opsonizados

Han desarrollado una cubierta que impide que el endosoma se una al lisosoma y por lo tanto pueden vivir y reproducirse en los endosomas (bacilo de tuberculosis)

Elaboracin de una capa impermeable resistente a las enzimas lisosomicas por lo que pueden vivir y multiplicarte en los lisosomas (bacilo de la lepra)

FIN