Mitocondria

Mitocondria

Origen:

Una de las teorías más aceptadas es el proceso de Endosimbiosis, que sugiere que una célula pro-eucariótica (o eucariota incompleta, ya que poseía organelos pero no la mitocondria) endocita una bacteria aeróbica capas de metabolizar el oxigeno (que vendría a ser la mitocondria), esta incorporación se realizo en algún momento de la evolución celular eucariótica y de esta forma queda incorporada la mitocondria-san.

Características que apoyan esta teoría:

• La mitocondria es un organelo con doble membrana, una membrana externa aportada por la célula (según yo como la membrana de las vesículas al endocitar) y una membrana interna propia de la bacteria original.

• La acumulación del oxigeno a partir de los océanos, donde empieza a ser utilizada la respiración aeróbica como fuente de energía, por lo que la célula obtuvo ventajas al endocitar a la mitocondria.

• El DNA circular que posee la mitocondria en su interior

• Presencia de ribosomas para su propia síntesis de proteínas

Características:

Son estructuras cilíndricas de aproximadamente una micra de diámetro (similar al tamaño de una bacteria), su disposición y cantidad en la célula depende del tipo de esta, pudiendo ser 2 a 6 hasta cientos de miles por célula. Por ej. en los Conos que se encuentran en la retina, el 80% de su volumen intracelular esta ocupado por mitocondrias, en los músculos la cantidad es considerable también, 60% del volumen total en musculo cardiaco.

Poseen dinamismo y plasticidad, es decir cambian continuamente su forma tridimensional, muchas veces las mitocondrias forman complejos donde están casi fusionadas y es muy difícil ver la separación de las membranas entre una y otra, presentando una forma más alargada, pero también pueden encontrarse separadas presentando su forma habitual de porotito

Compartimientos:

Membranosos:

• membrana externa

• membrana interna (posee una característica en particular que son los pliegues o invaginaciones, denominados Crestas Mitocondriales)

No membranosos:

• espacio intermembranoso

• matriz mitocondrial

Una proteína importante para la función metabólica, que están insertados en la membrana interna con forma de arbolito (por su parte globular), es la ATP-sintasa (enzima encargada de la síntesis de ATP) que actúan en la cadena respiratoria específicamente en la fosforilación oxidativa. Esta proteína esta muy enriquecida a nivel de las crestas mitocondriales, por lo tanto el N° de crestas hace referencia a la actividad de síntesis de ATP que tiene la mitocondria

El interior de la mitocondria se encuentra altamente compartimentalizado que no solo son importantes estructuralmente, si no que sirven para las distintas funciones ya que pueden generar un gradiente y así hacer funcionar distintas maquinarias, en base a distribuir proteínas entre los compartimientos, por ej el citoplasma de la célula esta separado de la matriz mitocondrial por la membrana externa, compartimiento intermembrana y la membrana interna, para que una proteína o una sustancia viaje desde el citoplasma a la matriz debe pasar por todos estos compartimientos a través de la generación de dichos gradientes, para esto habrá proteínas y enzimas que son especificas para cada compartimiento.

Enzimas de la matriz:

• citrato sintasa: ciclo de los ac tricarboxilicos

• isocitrato deshidrogenasa

• Enzimas encargadas de la síntesis de proteínas y ac nucleicos: producción de DNA y RNA, ribosomas, etc.

• Enzimas para la oxidación de lo ac grasos

Membrana Interna:

• ATP-sintasa

• NADH deshidrogenasa

• Succinato deshidrogenasa

• Citocromos

Membrana externa:

• Monoamino oxidasa: enzima clave para la degradación de varios neurotransmisores monoaminas como la adrenalina y noradrenalina , por lo tanto se degradan a nivel mitocondrial

Compartimiento intermembrana:

• Creatin quinasa: fosforila a la creatina

Ingreso de proteínas a la mitocondria

Existen denominados péptidos señal de la matriz o matrix targeting sequence, que es la secuencia señal de destinación hacia la matriz mitocondrial.

Hay proteínas que se sintetizan como muchas otras en el citoplasma (RNA sale del núcleo y llega a los ribosomas del citosol) pero cuando aparece este péptido señal de matriz mitocondrial, es reconocido por la célula y la proteína es enviada a la mitocondria

Los factores de reconocimiento dela secuencia señal de destinación a mitocondria (por ejemplo chaperonas) son reconocidas por los complejos TOM (complejos de translocación de la membrana externa) y TIM (complejos de translocación de la membrana interna), cuya función es producir los canales por los cuales va a pasar la proteína hacia la matriz mitocondrial. El factor de reconocimiento es reconocido (valga la redundancia) por los complejos TOM y le transfiere la proteína a estos complejos, los que producirán un poro o canal para la entrada de la proteína.

Los complejos TOM y TIM pueden unirse en ciertos puntos de la mitocondria gracias a acercamientos de las membranas entre si, reduciendo el espacio intermembrana, para que se produzca el contacto y de esta forma se crea un canal que une el citoplasma con la matriz mitocondrial. Dentro de la matriz mitocondrial existe otra chaperona que es la pitshot protein 70 (sensibles al calor) cuya función es cortar la secuencia señal de la proteína y así permitir el plegamiento de la proteína para su función.

Rojo: TOM

Amarillo y verde: TIM

Azul: Chaperonas

¿Cómo ocurre la destinación de las proteínas en los distintos compartimientos?

Todas las proteínas de membrana poseen la señal de destinación a matriz por lo que tienen a ir hasta la matriz mitocondrial, las que solo poseen la señal de destinación van a llegar efectivamente a la matriz, a través del proceso antes mencionado.

En el caso de las proteínas que se dirigen a la membrana interna de la mitocondria, poseen (además se la secuencia de destinación a matriz) una secuencia de destinación a la membrana interna y un segmento hidrofóbico que al ser reconocido por el complejo Tim permite el ensamblaje de la proteína en la membrana, una vez retenida, una proteasa corta el segmento con la secuencia de destinación a matriz quedando así una proteína en la membrana.

Existe otro mecanismo que es un poco más complejo en el cual la proteína no es retenida en la membrana sino que pasa a la matriz mitocondrial, cuando esto ocurre existe un mecanismo de “control

...