Entrada 7 "Mitocondria"

MITOCONDRIAS

Son organelos citoplasmáticos membranosos característicos de las células eucarióticas. Se habrían originado, al igual que los cloroplastos, en momentos tempranos de la evolución a partir de la endocitosis de bacterias fotosintéticas (teoría endosimbiótica). Las mitocondrias poseen una gran importancia, ya que en ellas se realizan una serie de reacciones de óxido-reducción que permiten el sustento energético de la célula. De esta manera, y de forma general, células que realizan un mayor gasto de energía poseerán una mayor cantidad de mitocondrias. Su dimensión varia entre 1 a 10 u.

Se las pueden observar in vivo mediante técnicas de coloración vital: verde jano (se tiñen de color rojo); o con hematoxilina férrica.

Pudiendo las mismas adoptar distintas formas:

· Granular

· Bastoniforme

· Filamentosas

Estructura

La microscopia de luz muestra a las mitocondrias nítidamente teñidas de manera uniforme; pero para dilucidar su verdadera estructura debemos de valernos de la microscopia electrónica con mayor poder resolutivo. Demostrando entonces que la mitocondria consta de 2 membranas paralelas separadas por un espacio estrecho (membrana externa e interna en razón a su ubicación) o interestructural. Este espacio esta ocupado por una sustancia homogénea denominada matriz mitocondrial que es de menor opacidad a los rayos electronicos, contienen enzimas del ciclo del acido cítrico .la membrana interna emite hacia el interior de la mitocondria evaginaciones laminares a manera de tabiques incompletos que no  llegan a segmentar el espacio interestructural .estas prolongaciones se denominan crestas mitocondriales.

Variantes de las crestas

Generalmente las crestas son laminares y perpendiculares al eje mayor de la mitocondria pero existen crestas irregulares en forma de dedo tubulares, o paralelas al eje como en los espermatogonios humanos a veces encontramos crestas angulares; también es variable el numero de crestas, así existen mitocondrias con crestas escasas y cortas o por el contrario hay casos en los que las crestas son supernumerarias y casi no dejan espacio para la matriz intramitocondrial.

Partículas elementales

Dentro de la membrana interna encontramos estructuras que miden entre 80 a 100 a y están distribuidas en la superficie de la membrana interna su numero varia entre 10000 a 100000 por mitocondria. Cada partícula consta de cabeza; tallo y pieza basal .la cabeza mide 100 amstrongs de diámetro y el pedículo mide 40 a 50

amnstrongs aprox. Se sostiene que las partículas elementales contienen enzimas que participan en el transporte de electrones y fosforilacion oxidativa.

Matriz mitocondrial

En el espacio intraestructural se encuentra la matriz que contiene algunos gránulos esféricos escasos de aprox 50 amnstrongs; también algunos filamentos, se los vincula probablemente con ADN, también se demostró la existencia de metales bivalentes, calcio, magnesio y estroncio además de vitaminas.

Fisiología de las mitocondrias

Las membranas mitocondriales están constituidas por fosfolipidos y proteínas en una proporción de 1/5 a favor de las proteínas .ambos materiales se unen formando un retículo lípido proteico. En la mitocondria tienen lugar las siguientes funciones:

· Oxidación del piruvato o ácidos grasos a co2, acoplada a la reducción de los portadores electrónicos nad+ y fad (a nadh y fadh2).

· Transferencia de electrones desde el nadh y fadh2 al o2, acoplada a la generación de fuerza protón-motriz.

· Utilización de la energía almacenada en el gradiente electroquímico de protones para la síntesis de atp por el complejo atpasa f1 f0.

· Y en la actualidad se ha descubierto que las mitocondrias poseen una proteína con propiedades contráctiles símil actomiosina de las fibras musculares que  responde contrayéndose cuando se la trata con atp.

El numero de mitocondrias varia según el tipo celular.

En las células renales están en hilera dispuestas entre las invaginaciones de la membrana plasmática, en el espermatozoide dispuestas en espiral alrededor de la porción  inicial de la cola; entre las miofibrillas en el musculo y es evidente que se disponen en aquellos sitios donde es más necesario el suministro energético para la célula.

Origen

En la actualidad algunos investigadores considerando que las mitocondrias:

· Son autorreproducibles y semi autónomas

· Constan de información genética propia y un equipo de síntesis proteicas con ADN propio mitocondrial (circular enrollado y retorcido, mas rico en guanina y timina que el ADN nuclear)

· Que su ADN y sus ribosomas son más parecidos a los de los organismos

procariotes .

Han llegado a la conclusión que las mitocondrias fueron inicialmente, organismos

procariotes a los que en algún momento de la evolución se incorporaron a los

eucariotes en una verdadera simbiosis, que si bien nos beneficio a todos los seres

eucarioticos (con excepción de los vegetales y algas verdeazules ) también trajo su contra ya que al incluir aquella primitiva célula a las mitocondrias adquiere también a todos los derivados del oxigeno es decir a los peróxidos ,oxidantes que son causantes de el envejecimiento prematuro de las células y que actualmente son tan combatidos por la medicina con productos anti-oxidantes; vitaminas; minerales; etc¹.

CICLO DE VIDA DE LA MITOCONDRIA

La mitocondria es capaz de dividirse, en un proceso que remeda ligeramente a la mitosis, con formación de un tabique a partir de la membrana interna, perpendicular al eje mayor del organelo.

Este proceso de replicación se asemeja mucho al bacteriano: cuando las mitocondrias se tornan “demasiado grandes”, replican su material genético, pasando luego por un proceso de fisión, que afecta primero a la membrana interna y luego a la externa (ver esquema), con producción de dos mitocondrias hijas.

El número de mitocondrias se controla por autofagia lisosomal, que comienza por la formación de envolturas de retículo plasmático alrededor de la mitocondria senescente; luego un cierto número de vesículas proveniente del aparto de Golgi se unen a la vacuola autofagia, liberando, gracias al pH ácido, hidrolasas previamente vinculadas a receptores de manosa-6-fosfato; así comienza la degradación mitocondrial propiamente dicha.

FUNCIONES DE LA MITOCONDRIA

La función más característica que se asocia a estos organelos es la de la producción aeróbica de la energía, a través de la oxidación completa del AcetilCoA (ciclo de Krebs) y una subsecuente cascada de reacciones de oxido-reducción y transporte electrónico conocidas como fosforilación oxidativa, las cuales generan un gradiente de protones en la membrana mitocondrial interna que se utiliza como fuerza motriz para la síntesis de ATP. Este proceso no sólo genera la energía necesaria para mantener el metabolismo celular a través de la producción de ATP, sino que media el mantenimiento del propio metabolismo mitocondrial en formas que, en su mayor parte, están asociados a los mismos gradientes protónicos que generan la fosforilación. Sin embargo, a pesar lo indiscutible de esta función como la principal ejercida por las mitocondrias, estos organelos poseen otras que son dignas de mención. Entre ellas, se encuentra la termogénesis, función que se da aparentemente a través del desacoplamiento parcial de la cadena respiratoria, mediado por proteínas desacopladoras específicas y que se manifiesta principalmente en el neonato. En segundo lugar, aparte de mantener el eflujo de energía necesario para mantener el intercambio de calcio con el medio extracelular y mantener la concentración intracelular a niveles relativamente constantes, la mitocondria participa directamente en la homeostasis de este ión, por medio de intercambiadores con protones. Como consecuencia del transporte electrónico, la mitocondria es el principal sitio celular de origen de especies reactivas de oxígeno, las que pueden participar en el desencadenamiento de la muerte en las células necróticas. Además, las mitocondrias tienen una participación muy activa en el proceso de muerte celular programada, la apoptosis.

El producto más importante de la degradación de carbohidratos, lípidos y proteínas es el acetil-CoA, que continúa su proceso de oxidación hasta convertirse en CO2 y H2O, mediante un conjunto de reacciones que constituyen el ciclo de Krebs, punto central donde confluyen todas las rutas catabólicas de la respiración aerobia. Este ciclo se realiza en la matriz de la mitocondria. En este ciclo se consigue la oxidación total de los dos átomos de carbono del resto acetilo, que se eliminan en forma de CO2; los electrones de alta energía obtenidos en las sucesivas oxidaciones se utilizan para formar NADH Y FADH2, que luego entrarán en la cadena respiratoria.

Debe destacarse que los equivalentes reductores en forma de NADH derivados de la glicólisis citosólica pueden pasar también a la cadena respiratoria, a través de un mecanismo especial de intercambio conocido como la lanzadera del malato.

Para que se pueda producir la síntesis de ATP acoplada a la oxidación del NADH y la reducción del O2, se requiere que se produzca la secuencia de los siguientes pasos clave:

O Transferencia de electrones desde el NADH, a través de una serie de transportadores, hasta el oxígeno molecular. Estos transportadores de electrones son proteínas incluidas en la membrana mitocondrial interna, a saber: NADH-Q reductasa, Ubiquinona (Q), citocromo reductasa, citocromo c, y citocromo oxidasa.

O Generación de un gradiente protónico a través de la membrana mitocondrial interna, lo que se logra gracias al hecho de que tres de los componentes de la cadena de transporte (NADH-Q reductasa y citocromo oxidasa) funcionan también como bombas protónicas.

O Difusión exergónica de protones hacia la matriz mitocondrial, acoplada a la síntesis de ATP (esquema)².

Registro de títulos

Mitocondria y muerte celular

La mitocondria y el corazón

Implicación de la mitocondria en la fatiga crónica

MITOCONDRIA Y ENVEJECIMIENTO

Referencias bibliográficas

Mitocondria y muerte celular, Ruth Sánchez; Gonzalo Arboleda; http://www.unicolmayor.edu.co/invest_nova/NOVA/NOVA10_ARTREVIS3_MITOCO.pdf

Mitocondria Generador de energía; M. en C. Edith Cortés Barberena; http://docencia.izt.uam.mx/acbc/documentos/pdf/diaporamas/10_mitocondria_e_cortes.pdf

Bibliografía

¹Mitocondrias, http://trabajosdemedicina.iespana.es/mitocondria.pdf; octubre 24 de 2010; 12:57

²LA MITOCONDRIA: ASPECTOS ESTRUCTURALES, FUNCIONALES Y PATOLÓGICOS, Pascuzzo Lima, Carmine; http://www.ucla.edu.ve/dmedicin/DEPARTAMENTOS/cienciasfuncionales/farmacolog%C3%ADa/Mitoc.pdf; octubre 24 de 2010, 13:24

Importancia bibliográfica

Me parece que referenciar la fuente de donde se extrae información es sumamente importante, pues le permite al lector ampliar el tema, además permite hacer reconocimiento de que lo escrito no es propio para no caer en plagio y respetar los derechos de autor.