MITOCONDRIAS Resumen

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MITOCONDRIAS 
RESUMEN DE LA CLASE VI/DR. EDGAR FUENMAYOR P. 
Son orgánulos celulares delimitados por una doble membrana encargados 
de producir la mayor parte del ATP de la célula. Aparecen tanto en células 
animales como vegetales. Su distribución es en general uniforme, aunque existen 
numerosas excepciones. Puede haber entre 1000 y 300000 según el tipo de 
célula. 
Estructura : 
· La forma es variable. Frecuentemente son cilíndricos, teniendo 0,5 – 1 mm de 
diámetro y hasta 7 de longitud. 
· Membrana externa lisa. Constituida por 
un 40% de lípidos y un 60% de proteínas. 
Estructura unitaria (60 Å). Es permeable al 
agua, los electrolitos y, en general, a las 
moléculas de pm inferior a 100.000 D. 
Impermeable a los iones. Posee enzimas 
como transferasas y quinasas (activan a 
los ácidos grasos para su posterior 
oxidación en el interior de la mitocondria). 
· Espacio intermembranoso. Contiene un líquido de composición semejante al 
hialoplasma. · Membrana interna. Formada por un 80% de proteínas (enzimas de 
la cadena respiratoria, permeasas y partículas F1). Es altamente impermeable, 
presenta transportadores específicos. · Crestas mitocondriales: repliegues hacia el 
interior que aumentan la superficie de la membrana interna. Su nú- mero varía 
dependiendo de la capacidad oxidativa de la célula. · Partículas F1. Recubren la 
superficie interna de las crestas mitocondriales. Cada partícula es un complejo 
ATPsintetasa y está formada por una cabeza esférica o factor F1, un pedúnculo o 
factor F0 y una base hidrófoba embutida en la membrana. 
· Matriz mitocondrial. Líquido fundamentalmente proteico que contiene: - 
Mitorribosomas, diferentes del resto de los ribosomas de la célula. - ADN 
mitocondrial, generalmente circular. - Gránulos de diversas sustancias. Enzimas, 
iones calcio, fosfato y ribonucleoproteínas. 
 
Respiración Celular y Respiración Externa 
 
La respiración externa, consiste en un intercambio gaseoso entre el 
organismo y su medio ambiente; se incorpora oxígeno, que es transportado a las 
células, y se elimina el dióxido de carbono liberado por ellas. 
La respiración celular, es una sucesión de reacciones químicas 
intracelulares, destinadas a degradar moléculas orgánicas, que producen energía 
e implican,, en general, el consumo de 
oxígeno. 
 
La respiración celular es un proceso redox, en el que la glucosa se oxida a 
CO2 y el O2 se reduce a agua. 
El tamaño, la estructura, la organización interna y ciertos componentes 
mitocondriales (una molécula de ADN circular 
desnudo, ribosomas de 70 S y los pliegues de 
membrana) proporcionan suficiente evidencia 
como para suponer que las mitocondrias 
evolucionaron a partir de procariontes de vida libre, 
capaces de degradar materia orgánica. Éstos 
habrían sido incorporadas por células eucariontes, 
con la que establecieron una relación simbiótica. 
 
Esta hipótesis está sustentada, también, por 
el hecho de que las mitocondrias poseen 
información para sintetizar la mayoría de sus 
proteínas, y son capaces de duplicarse en forma 
similar a la de las bacterias, independientemente 
de la célula que las contiene. 
 
Asimismo, se supone que los cloroplastos han tenido un mecanismo 
semejante de evolución, a partir de procariontes fotosintéticos primitivos. Las 
células que se encuentran en un ambiente rico en oxígeno se valen de la 
respiración aeróbica, que requiere de la presencia de oxígeno molecular. 
Durante este tipo de respiración, los nutrientes se degradan hasta convertirse en 
dióxido de carbono y agua. 
Las células no pueden realizar esta transformación mediante una sola 
reacción química, ya que ninguna enzima cataliza el ataque directo de las 
moléculas de oxigeno sobre las de nutrientes. En los ambientes en los que el 
oxígeno es escaso (suelos, aguas contaminadas, etc.), se utilizan mecanismos 
que no requieren de este gas, pero resultan menos eficientes en la obtención de 
energía. Algunas bacterias usan el mecanismo de respiración anaeróbica, que 
representa una clara ventaja en ambientes cuya concentración de oxigeno es 
escasa, como suelos y estanques. 
 
La respiración aeróbica se realiza en etapas: glucólisis (en el citosol), Ciclo 
de Krebs (en la matriz mitocondrial) y Cadena Respiratoria (en la membrana 
interna de la mitocondria). Acoplada a esta última ocurre la Fosforilación Oxidativa, 
que es la formación de ATP en presencia de oxígeno. 
 
La glucólisis o "ruptura de la glucosa" es un proceso universal, es decir 
ocurre en todos los tipos celulares. Esto hace suponer que es muy antiguo en la 
evolución, ya que se lleva a cabo en el citoplasma todas las células : procariontes, 
eucariontes, autótrofas o heterótrofas. 
 
Consiste, básicamente, en la partición de una molécula de glucosa -un 
compuesto de seis carbonos- en dos moléculas de ácido pirúvico -un compuesto 
de tres carbonos-. Esta ruptura o degradación de la glucosa implica la liberación 
de energía química contenida en los enlaces de la molécula. 
 
Partiendo de una molécula de glucosa, el balance final de la glucólisis es la 
ganancia neta de dos moléculas de ATP y la formación de dos moléculas de 
NADH, nucleótido reducido que resulta de la ganancia de dos hidrógenos 
(reducción) por parte del nucleótido NAD+. Dichos hidrógenos provienen de la 
ruptura de la glucosa que los libera (oxidación). 
 
Luego, cada pirúvico 
pierde un CO2 y pasa a ser 
ácido acético. Entonces, se 
genera NADH por la oxidación 
del acético, y se le une una 
molécula orgánica: la 
coenzima A. Se forma así la Acetil-CoA, que entrará al Ciclo de Krebs. 
 
La Acetil-CoA se une al oxalacético presente en la matriz mitocondrial, y 
forman el ácido cítrico. Éste pierde un CO2 y un H+ que va al NAD+, 
conviertiéndose en alfa-cetoglutárico. Éste pierde otro CO2 y otro H+ y da energía 
para formar un GTP, convirtiéndose en succínico. Éste pierde dos H+ y forma el 
málico, que vuelve a perder H+ y regenera el oxalacético, que reinicia el Ciclo. 
 
 
Cadena de transporte de electrones y Fosforilación Oxidativa 
 
Los electrones cedidos por el NADH+H+ son transportados a través del 
complejo de proteínas de la membrana interna mitocondrial. Los H+ salen al 
espacio inter membrana y son luego bombeados por la ATP-sintetasa, 
proporcionando la energía para formar ATP. Los H+ son atraídos por el O2 al final 
de la cadena, formando H2O. 
 
 
 
 
 
 
Eficiencia de la respiración Aeróbica 
 
Cada par de electrones cedidos por el NADH+H+ provee la energía necesaria 
para formar tres moléculas de ATP. El FADH2 rinde una cantidad menor de 
energía, ya que genera dos moléculas de ATP. Teniendo en. cuenta que todos los 
NADH+H+ y los FADH2 producidos en la oxidación total de una molécula de 
glucosa ingresan a la cadena de transporte de electrones, el rendimiento 
energético de la respiración celular aeróbica podría resumirse de la siguiente 
manera: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Vías Anaeróbicas 
 
En la naturaleza, existen organismos que degradan y oxidan compuestos 
orgánicos, liberando CO2, pero sin utilizar el O2 como aceptor final de electrones, 
sino otros scompuestos (inorgánicos en general) como aceptores finales. El 
proceso se denomina Respiración Anaeróbica. 
 
En ciertos organismos procariontes y en células como los glóbulos rojos 
maduros y células musculares de mamíferos, se oxida parcialmente la materia 
orgánica mediante el proceso de 
 
Fermentación. 
 
Algunas bacterias 
degradan parcialmente la 
glucosa hasta obtener ácido 
pirúvico, luego lo 
transforman en acetaldehído 
y, finalmente, en etanol. 
Estas bacterias son 
utilizadas para el proceso de 
fabricación de bebidas 
alcohólicas. 
 
En ciertos 
procariontes, en glóbulos 
rojos maduros y en células 
musculares de mamíferos, la oxidación parcial de glucosa termina en la 
producción de ácido láctico. 
Los microrganismosque realizan este proceso, como la bacteria 
Lactobacilus, son utilizados para la elaboración de productos lácteos como el 
yogur. 
 
Los glóbulos rojos maduros de mamíferos carecen de mitocondrias, por lo 
que el proceso de fermentación láctica es la única vía de obtención de ATP. 
En el caso del músculo esquelético, puede ocurrir que, ante la sobre exigencia de 
ATP o ante una falta de oxígeno, las células musculares realicen este tipo de 
fermentación, acumulando ácido láctico. Así, se produce el calambre por 
acumulación de lactato. 
 
Tanto en la 
fermentación alcohólica como 
en la láctica, el rendimiento 
total final es de 2 ATP por 
cada glucosa; una cifra 
mucho menor que la obtenida 
mediante la respiración 
aeróbica.