mitocondrias , vacuolas y cloroplastos
57
MITOCONDRIAS
-
Upload
jose-alonso-lores-briones -
Category
Health & Medicine
-
view
451 -
download
0
Transcript of mitocondrias , vacuolas y cloroplastos
MITOCONDRIAS
QUE ES UNA MITOCONDRIA?
Las mitocondrias son orgánelos celulares encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular (respiración celular). Actúan como centrales energéticas de la célula y sintetizan ATP a expensas de los carburantes metabólicos (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos). La mitocondria presenta una membrana exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Eso es debido a que contiene proteínas que forman poros llamados porinas o VDAC (canal aniónico dependiente de voltaje), que permiten el paso de moléculas de hasta 10 kDa ( kilodaltons ) de masa y un diámetro aproximado de 2 nm
las mitocondrias se encuentran en todas las celulas eucariontes de plantas y animales .
En estos organelos es donde se produce la mayor parte de atp . Se producen 30 moleculas de atp por cada molecula de glucosa que se oxida
LA ESTRUCTURA DE LA MITOCONDRIA
Las mitocondrias son similares en su tamaño y su forma a las bacterias , pueden variar
dependiendo de el tipo de celula .
Las mitocondrias contienen su propio material genetico DNA y RNA y un sistema completo de
transcripcion y traduccion y ribosomas que les permite sintetizar proteinas .
Cada mitocondria esta delimitada por dos membranas muy especializadas uno en torno de la
otra , las membranas externa e interna de la mitocondria definen dos compartimentos :
espacio interno llamado matriz y un espacio intermembrana mucho mas estrecho .
Las partes de la mitocondria son :
• Membrana externa: que contiene muchas moleculas de una proteina transportadora
llamada porina que forma canales . La membrana es permeable a las moleculas de 5,000
daltons o menos.
• Membrana interna: esta plegada en numerosas crestas y contiene proteinas que realizan
las reacciones de oxidacion a la cadena de transporte de electrones y la atp sintasa , que
produce atp en la matriz
• Matriz: Este amplio espacio interno contiene una mezcla muy concentrada de cientos de
enzimas , incluidas las necesarias para la oxidacion del piruvato y de los acidos grasos y
para el ciclo de krebs .
• Espacio intermembrana: este espacio contiene varias enzimas que utilizan atp que sale
de la matriz y fosforilan a otros nucleotidos
EL CICLO DEL ACIDO CITRICO GENERA
ELECTRONES DE ALTA ENERGIA
Las mitocondrias pueden usar como combustible el piruvato o los acidos grasos. El piruvato
proviene sobre todo de la glucosa , azucares y acidos grasos derivados de las grasas .
ambos tipos de moleculas combustibles son transportadas a traves de la membrana
mitocondrial interna y luego transformadas en un intermediario metabolico esencial la acetil
CoA por la accion de enzimas localizdas en la matriz mitocondrial.
Los grupos acetilo de la acetil CoA son oxidados posteriormente en la matriz por el ciclo del
acido citrico
LA CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES BOMBEA
PROTONES A TRAVES DE LA MEMBRANA MITOCONDRIAL
INTERNA
La cadena respiratoria da lugar a la fosforilacion oxidativa . Cada cadena contiene mas de 40
proteinas , las cuales la mayoria se localizanen la bicapa lipidica y funcionan solamente en
una membrana indimne. Sin embargo los componentes de la cadena de transporte de
electrones como otras proteinas pueden ser solubilizados con detergentes no ionicos ,
purificados y luego reconstituidos en forma operativa en pequeñas vesiculas de membrana
La mayoria de las proteinas que participan en la cadena mitocondrial de transporte de
electrones esta agrupada en tres grandes complejos enzimaticos respiratorios, cada uno
contiene multiples proteinas individuales. Cada complejo dispone de proteinas
transmembrana que sostienen con firmeza todo el complejo proteico en la membrana
mitocondrial interna
Los 3 complejos enzimaticos respiratorios , el orden que reciben electrones son :
1. NADH Deshidrogenasa
2. Citocromo b-c1
3. Citocromo oxidasa
Cada uno contiene iones metalicos y otros grupos quimicos que forman una via para el paso
de electrones a traves del complejo .
El transporte de electrones comienza cuando un ion hidruro (H-) es cedido por NADH y se
convierte en un proton y dos electrones de alta energia H- n H+ + 2e-
Esta reaccion es catalizada
por el primero de los dos
complejos enzimaticos
respiratorios, la NADH
deshidrogenaza que acepta
los electrones NADH
Los electrones se transfieren por medio de tres complejos de enzimas respiratorias en la
membrana mitocondrial interna .
Durante la transferencia de electrones del NADH al oxigeno , los complejos de enzimas
respiratorias a traves de las membrana bombean los protones procedentes del agua desde la
matriz hacia el interior del espacio intermembrana por medio de los complejos de enzimas
respiratorias. La ubiquinona y el citocromo c actuan como transportadores moviles que llevan
electrones hasta el proximo complejo
EL GRADIENTE ELECTROQUIMICO DE PROTONES
IMPULSA LA SINTESIS DE ATP
El mecanismo que hace esto posible es una enzima denominada ATP sintasa . Esta enzima
crea una via hidrofila a traves de la membrana mitocondrial que permite que los protones
fluyan a favor de su gradiente electroquimico
Como estos iones encuentran su camino mediante la enzima , se impulsa la reaccion
desfavorable desde el punto de vista energetico entre ADP y P que forman el ATP
La ATP sintasa es una proteina de garan tamaño formada por varias subunidades .
Una porcion enzimatica en forma de cabezuela , se proyecta hacia la cara de la matriz de la
membrana mitocondrial interna y se adhiere por medio de una subunidad mas delgada con
forma de tallo en un transportador de protones transmembrana .
La sintasa actua esencialmente como motor molecular que genera energia ya que convierte
la energia del flujo protonico a favor de un gradiente en la energia mecanica de dos grupos
de proteinas que chocan entre si . Las proteinas del tallo giratorio impelen las proteinas
estacionarias de la cabeza . Esta deformacion mecanica se convierte en energia quimica de
enlace a medida que las subunidades producen ATP
El transporte acoplado a través
de la membrana mitocondrial
interna es impulsado por el
gradiente de concentración.
La síntesis de ATP no es el
único proceso dirigido por el
gradiente electroquímico de
protones.
El gradiente electroquímico
de protones.
Los gradientes de protones producen
la mayor parte del ATP de las células.
Los ATP no se forman directamente
como sucede en la glucolisis; se
producen a partir de la energía
transportadora por el NADH y el
FADH₂. Se genera durante la glucolisis
y el ciclo del acido citrico.
El FADH₂ generado durante el ciclo de
acido citrico produce una cantidad neta
de solo 1,5 moléculas de ATP.
La conversión rápida de ADP en ATP en las
mitocondrias mantiene una elevada relación
ATP/ADP en las células.
Las moléculas ADP producidas por la hidrolisis
del ATP en el citosol ingresan rápidamente en la
mitocondria donde son recargadas. Mientras que
las moléculas ATP formadas en la matriz
mitocondrial por fosforilacion oxidativa son
rápidamente bombeadas dentro del citosol,
donde son necesarias.
Mecanismos moleculares del trasporte de
electrones y bombeo de protones.
Los protones se parecen a otros iones
positivos como el Na+ y el K+ en lo que
respecta a sus movimientos a través de las
membranas.
El potencial redox es una medida de las
afinidades de los electrones.
Cualquier electrón eliminado de una
molécula pasa siempre a otra. Entonces
cuando una molécula se oxida, otra se
reduce.
El NADH es un fuerte dador de electrones
ya que estos están unidos por un enlace de
alta energía .
El NAHD de manera que su par NAD*, en
necesariamente un recetor débil de
electrones.
La transferencia de electrones libera
grandes cantidades de energía.
Los metales unidos estrechamente a las
proteínas
constituyen transportadores de electrones
versátiles.
ORGÁNULOS MEMBRANOSOS ENERGÉTICOS:
MITOCONDRIA Y CLOROPLASTOS
EL CLOROPLASTO
• Son orgánulos coloreados por la existencia de pigmentos que se incluyen en un grupo más extenso: los plastidios o plastos
• Cloroplastos: clorofila fotosíntesis
• Cromoplastos: licopenos, carotenos, ficoeritrina y ficocianina (algas)
• Leucoplastos: carecen de color. Aparecen en células embrionarias y germinales.
• Amiloplastos almidón
• Proteoplastos proteínas
• Elaioplastos lípidos
PLASTOS
cromoplastos de la planta de chile ( Capsicum ), cromoplastos de la planta de
tomate ( Solanum lycopersicum )y cloroplastos
EL CLOROPLASTO
• Son orgánulos exclusivos de las células vegetales.
• Realizan la fotosíntesis, un proceso por el que las plantas y
otros organismos son capaces de aprovechar la energía de la
luz solar, para convertir la materia inorgánica (agua, dióxido de
carbono, sales minerales) en biomoléculas más complejas
(glúcidos) una vez transformada en energía química.
FORMA, TAMAÑO, Nº
• Forma variable (oval, helicoidal)
• Tamaño: 4-6 micras de diámetro
• Nº: 20-40/célula
• Distribución: se orientan en función de la luz
• Ciclosis
• ameboideos
EL CLOROPLASTO: ESTRUCTURA
• Tres componentes:• Envoltura: membrana doble (sin clorofila)
• Externa permeable
• Internaimpermeable, requiere de “carriers”
• Espacio intermembranoso: espacio entre las membranas externa e interna
• Estroma: matriz que rellena el cloroplasto.
• Contiene ADN, ribosomas, macromoléculas (gránulos de almidón, proteínas y lipidos)
• Función fijar el dióxido de carbono, síntesis de glúcidos, ácidos grasos
• Tilacoides o lamelas:
TILACOIDES
• Vesículas aplanadas
• Disponen paralelamente al eje mayor del cloroplasto
• Separan el estroma de un espacio intratilacoidal
• Son membranas sin relación morfológica con la membrana interna aunque se originan a partir de la misma
• Pueden estar apiladas formando los GRANA o no, formando los tilacoides del estroma en cuyo caso adoptan un aspecto tubular
• Contienen todos los componentes de la fotosíntesis
• El interior del cloroplasto se aprecian tres compartimentos:
• Estroma
• Intratilacoidal
• intermembranoso
TILACOIDES: COMPOSICIÓN
• Formados por complejos lipoproteícos: pigmentos lipídicos asociados a
proteínas estructurales (12%)
• Son de tres tipos:
• Sistemas fotosistéticos de absorción de luz. Constituyen los
fotosistemas y complejos antena
Existen dos tipos: el fotosistema I (PSI) y el fotosistema II (PSII)
• Junto a estos aparecen otros no fotosintéticos:
• sistema de transporte electrónico: complejo de citocromos, y plastoquinona
que tiene como misión trasferir los electrones del PSII al PSI
• sistema fotofosforilante acoplado al anterior: solo en tilacoides del estroma.
ATPasa
FOTOSISTEMAS (CONJUNTO FORMADO POR LA CLOROFILA Y UN
COMPUESTO ACEPTOR DE ELECTRONES)
• PSI
• Aparece tanto en los tilacoidesdel estroma como grana.
• Reduce el NADP inducido por
• la luz.
• Contiene el pigmento P700
PSII
–Aparece tanto en los tilacoides del grana.
–Libera oxígeno del agua inducido por
la luz.
–Contiene el pigmento P680
LOS COMPLEJOS ANTENA
• Formados por un conjunto de pigmentos captadores de luz asociados a proteínas.
• Las clorofilas y carotenos absorben luz excitándose adquiriendo un estado energético mayor.
• Al volver a su estado inicial ceden parte de esa energía a otro pigmento, de esa forma se va canalizando hasta un centro de reacción que la transfiere a los P700 y P680
EL CLOROPLASTO: FUNCIÓN
• Encargados de llevar a cabo la fotosíntesis
• Se desarrolla en dos fases:
• Luminosa: tilacoides
• Dependiente de la luz
• Requiere pigmentos
• Conversión de la energía luminosa en química
• Genera poder reductor
• Oscura: estroma
• No dependiente de la luz
• Fijación y reducción del dióxido de carbono a compuestos orgánicos
FOTOSÍNTESIS
Fase luminosa
Fase oscura
FOTOSÍNTESIS (FASE LUMINOSA)
ORIGEN DE LOS CLOROPLASTOS
• Se originan por simbiosis de organismos procariotas (algas cianofíceas) en una célula
huésped
• En este caso el parásito sería un autótrofo capaz de transformar la energía luminosa en
química
ENDOSIMBIOSIS
SECUNDARIA
Ciertos protozoos o algas han incorporado otras algas mediante fagocitosis, sin digerirlas, realizándose intercambios genéticos que estabilizan la unión
VACUOLA
¿QUÉ SON LAS VACUOLAS ?
Una vacuola es un orgánulo celular. Las vacuolas son compartimentos cerrados o limitados por membrana plasmática que contienen diferentes fluidos, como agua, aceites esenciales, proteínas, almidón o enzimas, aunque en algunos casos puede contener sólidos, se presenta en plantas y en algunas células protistas eucariotas.
FORMA
Son burbujas que se forman en el citoplasma .
Tiene la forma de una bolsa rodeada por una sola
membrana, se presentan en mayor tamaño en las
células vegetales y puede llegar a ocupar el 90% del
volumen de este tipo de células cuando la célula es
madura, ahora cuando es inmadura contiene un
montón de vacuolas pequeñas que luego se van
juntando conforme maduran.
En el interior de las vacuolas, en el jugo celular, se encuentran una gran cantidad
de sustancias. La principal de ellas es el agua, junto a otros componentes que
varían según el tipo de planta en la que se encuentren. Además de agua.
Debido al transporte activo y retención de ciertos iones por parte del tonoplasto, los
iones se pueden acumular en el líquido vacuolar en concentraciones muy
superiores a las del citoplasma exterior. A veces la concentración de un
determinado material es suficientemente grande como para formar cristales, por
ejemplo, de oxalato de calcio, que pueden adoptar distintas formas: drusa, con
forma de estrellas, y rafidios, con forma de agujas. Algunas vacuolas son
ácidas, como por ejemplo la de los cítricos.
La vacuola, es a menudo un lugar de concentración de pigmentos. Los colores
azul, violeta, púrpura, rojo de las células vegetales se deben, usualmente, a un
grupo de pigmentos llamados antocianinas (responsables de las coloraciones
de frutas y verduras).
¿CÓMO SE FORMAN Y DONDE SE FORMAN ?
Las vacuolas se forman en el citoplasma
La mayoría de las vacuolas se forman por la fusión de
múltiples vesículas membranosas. El orgánulo no posee una
forma definida, su estructura varía según las necesidades de
la célula.
Las vacuolas alimentarias se forman durante la fagocitosis,
son elementos de la célula. Sin embargo muchas células
contiene vacuolas permanentes que desempeñan papeles
importantes en el , mantenimiento de la integridad de la célula,
sobre todo en la regularización del contenido de agua en las
células
• La fagocitosis (del griego phagein, 'comer' y kytos, 'célula'), es un tipo de
endocitosis por el cual algunas células (neutrófilos y macrófagos) rodean con su
membrana citoplasmática a un antígeno, célula apoteótica, restos celulares,
microrganismos y sustancias de un tamaño generalmente mayor a 0.5nm y lo
introducen al interior celular. Esto se produce gracias a la emisión de pseudópodos
alrededor de la partícula o microrganismo hasta englobarla completamente y formar
alrededor de él una vesícula, llamada fagosoma, la cual fusionan posteriormente
con lisosomas para degradar el antígeno fagocitado.
• Es uno de los medios de transporte grueso que utilizan para su defensa algunas
células de los organismos pluricelulares. En organismos multicelulares, este
proceso lo llevan a cabo células especializadas, casi siempre con el fin de defender
al conjunto del organismo frente a potenciales invasores perjudiciales.
• En muchos organismos superiores, la fagocitosis es tanto un medio de defensa ante
microrganismos invasores como de eliminación (e incluso reciclaje) de tejidos
muertos.
Célula eucariota
VACUOLAS CONTRÁCTILES O PULSÁTIL
Los microrganismos de agua dulce (protistas como la paramecium)
contienen vacuolas contráctiles
Formadas: por ductos conectores, un deposito central y un tubo que
conduce a un poro de la membrana plasmática Vesículas de
diámetros variados y limitan con una unidad de membranas.
Función: Su función es de encargarse de eliminar el exceso de agua.
Regulan la cantidad de agua en la célula. Se utiliza energía celular
para bombear sales del citoplasma del protista o ductos colectores.
El agua las sigue por osmosis y drena hacia el deposito central,
cunado el deposito esta lleno, se contrae expulsando el agua atreves
del poro de la membrana plasmática
VACUOLA DE LA CÉLULA VEGETAL
- Ubicado entre la pared externa del retículo
endoplasmático y entre la membrana celular.
- Cavidad rodeada por membrana, repleta de agua y
con varios azúcares, sales, proteínas, y otros
nutrientes diluidos en ella.
- Cada célula vegetal solo posee una sola vacuola,
variables de tamaño, Pueden ocupar entre un 5 y un
90 % del volumen celular.
Funciones:
* Acumulación de reservas y productos tóxicos
* Crecimiento de las células por presión de
turgencia
* Funciones análogas a los lisosomas cuando
contienen enzimas hidrolíticas,
* Homeóstasis del interior celular.
* En algunos órganos de ciertas plantas
permiten rápidos movimientos (Mimosa,
Dionaea).
Vacuolas central y la presión de turgencia en las células vegetales
• Vacuolas heterofágicas o digestivas (heterofagia) con sustratos procedentes del
medio externo, cuya finalidad es alimenticia y defensiva
• Las partículas procedentes del medio externo penetran en la célula,
mediante un proceso de invaginación de la membrana celular, que se separa de
ésta, formándose una vacuola alimenticia o vacuola de endocitosis. Los
lisosomas primarios se unen a esta vacuola, dando lugar a un orgánulo único,
la vacuola digestiva o lisosoma secundario, que contiene no sólo enzimas
hidrolíticos, sino también moléculas que va a digerir, por lo que se considera a
esta vacuola el estómago celular.
• Estas moléculas, una vez que son digeridas, pasan al citoplasma celular. Sin
embargo, no todas las sustancias son digeridas y por tanto no pueden ser
aprovechadas por la célula. A estas partículas no digeridas se las llama
productos residuales, siendo expulsados al exterior de la célula después de que
la vacuola digestiva se ha transformado en vacuola fecal.
Existen otras estructuras que se llaman también
vacuolas pero cuya función es muy diferente:
Vacuolas digestivas: se produce la digestión de
sustancias nutritivas, una vez digeridas pasan al
interior de la célula y los productos de desecho son
eliminados hacia el exterior de la célula.
Vacuolas alimenticias: función nutritiva, forma a
partir de la membrana celular y del retículo
endoplasmático.
