Enfermedades Genéticas, ADN Mitocondrial

Enfermedades Genéticas, ADN Mitocondrial

En este trabajo recordaremos temas importantes como la importancia de las mitocondrias, abordaremos brevemente las etapas del catabolismo de la glucosa, más bien conocido como respiración celular y el aporte de las mitocondrias en él. Pero principalmente nos concentraremos en el ADN mitocondrial, en qué enfermedades pueden ocurrir cuando muta, y cómo estas enfermedades pueden heredarse a través de las generaciones.

Una de las cosas que debemos saber es que no solo la información genética está contenida en el núcleo celular (en los cromosomas), sino que las células cuentan también con una pequeña cantidad de ADN extranuclear que se encuentra localizado en las mitocondrias. Las mitocondrias son organelos celulares que se encuentran en el citoplasma de las células, y su función principal es la producción de la energía celular en forma de ATP (adenosintrifosfato). También tienen otras funciones a nivel celular, tales como: regulación intracelular de Ca2+, termogénesis y control de la apoptosis (muerte celular programada). Son los principales generadores de especies reactivas del oxígeno en la célula.

En las células eucariotas las Mitocondrias son organelos encargados de producir energía química que será ocupada en distintas partes del cuerpo. Gracias a la respiración celular los nutritivos que son incorporados a las mitocondrias son oxidados con la ayuda del 02 atmosférico capturado,en esto se libera energía en forma de ATP  por Fosforilación oxidativa.

Con respecto al Ciclo celular, el ATP sintetizado por las mitocondrias a través de la respiración celular, se utiliza en la división celular, también llamada mitosis.

El proceso de respiración celular comprende 3 vías degradativas.

1. Glucólisis: Se produce la ruptura de la molécula de glucosa, también es llamada como lisis, esta es realizada en el Hialoplasma, la molécula de glucosa es lisada sin la participación del O2 atmosférico quedando oxidada biológicamente a 2 moléculas de ácido pirúvito.
2.  Ciclo de Krebs, de los ácidos cítricos o tricarboxílicos. Este se realiza en la matriz mitocondrial en condiciones anaerobias (sin presencia de oxigeno), las 2 moléculas de ácido pirúvito son oxidadas  hasta que estas sean convertidas en ATP.
3.  Cadena Oxidativa, Respiratoria o de Transporte de electrones: Es realizada  en los Oxisomas o partículas F1 (Crestas Mitocondriales en condiciones aerobicas), las coenzimas reducidas que se generan en el ciclo de krebs están presente en una serie de procesos Rédox (óxido-reducción), en este proceso son liberados protones y electrones al medio  para poder generar el ATP por Fosforilación oxidativa y oxidando al último aceptor de electrones el O2 atmosférico. Obteniendo como resultado a partir de una molécula de glucosa al finalizar el proceso de respiración celular se obtiene:

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6 CO2 + 6 H20 + 38 ATP.

Una de las particularidades de estos organelos es que poseen un sistema genético propio con toda la maquinaria necesaria para su expresión, es decir, para replicar, transcribir y traducir el material genético que contiene.

El ADNmt presenta una serie de características genéticas que lo diferencian claramente del ADN nuclear:

• Alta tasa de mutación: La tasa de mutación en el ADNmt es 10 veces más alta que en el ADN nuclear. Gracias a esto, la variación de secuenciasentre organismos de una misma especie esmuy grande, y puede llegar hasta unos 70 nucleótidos.
• Poliplasmia: Quiere decir que en cada célula existe una gran cantidad (miles) de moléculas de ADNmt.
• Segregación mitótica: En la división celular las mitocondrias se distribuyen de manera azarosa en las células hijas, provocando que el fenotipo de una línea celular sea variado.Esto quiere decir que si en una célula hay dos tiposde ADNmt, uno normal y otro que  esté mutado, a través de las divisiones se podránoriginar tres posibles genotipos distintos: homoplásmico para el ADNmt normal, homoplásmico para el ADNmt mutado y heteroplásmico para aquel que posea ambos. Entonces, el fenotipode una célula o de un individuo que tenga heteroplasmíasolo va a depender del porcentajede ADNmt mutado que posea.
• Herencia materna: Esto explica que el ADNmt solo se transmite por vía materna, ya que el citoplasma del ovocito es mucho más grande que el espermatozoide el cualno contribuye con demasiadas mitocondrias en la fecundación, además la pequeña cantidad de material mitocondrial que hay en el espermatozoide raramente entra en el óvulo fecundado, y cuando lo hace es eliminado. La madretrasmitirá su ADNmt a todos sus hijos, perosolamente las hijas lo pasarán a todos los miembrosde la siguientegeneración y así sucesivamente.

[pic 2]

Las enfermedades mitocondriales son generadas por la deficiencia de una o más proteínas que participan en el metabolismo. Estas pueden ser causadas por mutaciones en el ADN mitocondrial o también por mutaciones en los genes nucleares que codifican a una proteína que está implicada en el correcto funcionamiento de esta. Los órganos más susceptibles a estas mutaciones son los que requieren más gasto energético. El metabolismo requiere de ciertas reacciones para poder funcionar óptimamente, al no trabajar bien las mitocondrias habrá una “crisis energética”, es decir, todas estas reacciones se producirán a medias, generando productos de metabolismo incompletos. Estos al acumularse entorpecerán el trabajo de las demás reacciones químicas necesarias en el cuerpo, haciendo que la anterior crisis aumente, o también pueden actuar como compuestos dañinos para las mitocondrias a largo plazo. La mayoría de las personas que presentan estas enfermedades son heredadas, muy pocas las adquiere a través del tiempo por distintos factores, incluidas distintas toxinas mitocondriales. Las enfermedades mitocondriales son de herencia materna, pero, ¿Por qué? Es simple, durante la formación del cigoto, el espermatozoide se junta con el ovocito, pero las mitocondrias del esperma son destruidas, al igual que la mayoría de las maternas, es decir, solo quedan algunas aportadas solo por la madre, por lo tanto, un hijo tendrá la misma secuencia mitocondrial que sus hermanos o su madre, pero no de su padre.

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