COMPARTIMIENTO FUNCIÓN PRINCIPAL

Membrana plasmática

Transporte de iones y moléculas, reconocimiento,receptores para moléculas grandes y pequeñas, morfología celular y movimiento

Núcleo Síntesis y reparación de DNA, síntesis y procesa-miento de RNA, síntesis de ribosomas.

Nucleólo Síntesis de ribosomas

Retículo endoplásmico

Síntesis de membrana, de proteínas y lípidos paraalgunos organelos y para exportación. Síntesis de lípidos, reacciones de detoxificación.

Golgi Modificación y selección de proteínas paraorganelos y para exportación. Exportación de Proteínas.

Mitocondrias Conservación de energía, respiración celular, oxidación de carbohidratos y lípidos, síntesis de urea y hem.

Lisosomas

Peroxisomas Reacciones oxidativas con O2, utilización de H2O2

Microtúbulos yMicrofilamentos

Citoesqueleto, morfología celular, motilidad Celular, movimientos intracelulares.

Citosol Metabolismo de carbohidratos, lípidos, aminoácidos, y nucleótidos. Síntesis de proteínas.

Cloroplastos Absorción de luz solar y transformación en energía química (ATP y NADPH). Fijación de CO2(síntesis de carbohidratos).

Hidrólisis de polímeros mediante hidrolasas ácidas.

ORGANELOS EN EUCARIONTES.

MITOCONDRIA

Ambos organelos tienen su propio genoma y

los elementos para sintetizar sus proteínas.

La evolución de simbionte a organelo

implicó la transferencia de muchos genes al

núcleo celular, con pérdida de dichos genes

en el genoma del organelo.

El DNA mitocondrial está en la matriz y a

veces unido a la membrana interna. En

humanos es un molécula circular de 16.569

pb. Codifica 2 rRNA y 22 tRNA y 11-15

proteínas identificadas. Las otras proteínas

de mitocondria están codificadas en el DNA

nuclear.

El genoma de cloroplasto en la mayoría de

los vegetales es una molécula circular de

145.000 pb que codifica ± 27 RNAt y RNAr,

así como RNAm.

¿Cuál es el origen de estos organelos? Se ha

propuesto que una bacteria púrpura en

simbiosis con otra célula originó la

mitocondria; el cloroplasto habría surgido de la

simbiosis con una cianobacteria. (Teoría

endosimbionte para el orígen de organelos,

Lynn Margulis 1960).

Organelos de mayor tamaño sólo núcleos y vacuolas son más grandes..

CLOROPLASTOS

permeable sólo a CO2, O2 y H2O,contiene proteínas transportadoras.Formada por 20% lípidos y 80 % proteínas

Contiene poros no específicos que permiten la difusión libre de moléculas de hasta 5000 kD y iones. Está formada por ± 50% lípidos y 50% proteínas

Contiene las enzimas para la oxidación de ácidos grasos y aminoácidos, las del ciclo cítrico y la piruvato dehidrogenasa. Contiene varias copias de una molécula de DNA, el DNA mitocondrial, que tiene la información para 5-6 proteínas de la membrana interna. Este DNA se transcribe a RNAm mitocondrial y se traduce en ribosomas mitocondriales.

Mitocondria

La función del organelo depende de las propiedades de sus

membranas. La membrana interna fosfolipídica es impermeable a la

mayoría de los compuestos químicos que entran y salen del organelo

(como citrato, ADP, fosfato y ATP). Para su transporte hay permeasas,

que son proteínas insertas en la membrana que forman poros que

permiten el paso de los compuestos. Algunos iones, especialmente

Ca+2 y PO4-2 se concentran en este organelo.

Estas reacciones no ocurren en una sola etapa, sino que en varias en las que los

compuestos intermediarios se oxidan gradualmente, permitiendo recoger

porciones de la energía total. Para la oxidación completa de la glucosa, se resume

para ver mas claramente la transferencia de electrones:

1- Los átomos de carbono se oxidan:

C6H12O6 + 6H2O 6CO2 + 24H + + 24 e-

2- el oxígeno molecular es reducido:

6O2 + 24 H + + 24 e- 12 H2O

Los procesos de transferencia de electrones que conectan a estas semi-reacciones

ocurren en una vía de varias etapas, que permite acoplar la energía libre del paso

de electrones para formar ATP.

Los 12 pares de electrones que participan en la oxidación de la glucosa no se

transfieren directamente al oxígeno. Son transferidos a coenzimas NAD+ y FAD

para formar 10 NADH + 2 FADH2 en el total de reacciones de la glicolisis y del

ciclo del ac. Cítrico.

En ausencia de oxígeno, puede haber oxidación parcial, por ejemplo la glicolisis:

C6H12O6 + 2 NAD 2C3H3O3 + 2H+ + 2NADH Gº´ = - 196 kJ/mol

piruvato

2 ATP

Las células obtienen su energía de las reacciones químicas, por ejemplo la

oxidación completa de la glucosa por O2 se describe por la siguiente ecuación:

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O Gº´ = -2823 kJ/mol

36 ATP

La membrana interna y la matriz alojan a las enzimas que se requieren para la mayoría de las reacciones de oxidación de piruvato y ácidos grasos

Reacciones que ocurren en la matriz mitocondrial o con enzimas de la membrana interna.

Reacciones que ocurren con enzimas que integran la membrana interna.

De acuerdo a ella, la energía electroquímica inherente a la diferencia

de concentración de protones y a la separación de carga a través de la

membrana interna mitocondrial, la fuerza protón-motora, permite la

síntesis de ATP a medida que los protones fluyen pasivamente de

regreso a la matriz a través de un poro asociado con la ATP sintetasa.

La teoría quimio-osmótica, propuesta por Peter Mitchell, es el

paradigma para el mecanismo por el cual el flujo de electrones está

acoplado con la formación de ATP.

Plantas y cianobacterias secuestran químicamente la energía de la luz mediante la

fotosíntesis, un proceso sustentado por la luz en el cual el CO2 es fijado para

producir carbohidratos.

luzCO2 + H2O (CH2O) + O2 (inverso a la oxidación de carbohidratos)

Anualmente la fotosíntesis fija 10 11 toneladas de carbón ~10 18 kJ de energía.

Además, la fotosíntesis, a lo largo del tiempo ha generado el O2 de la atmósfera

terrestre.

Células fotosintéticas

Células heterotróficas

CO2 H2O O2 Hidratos de carbono

Reacciones luminosas

Reacciones de asimilacióndel carbono

NADP+ADP + Pi

NADPHATP

H2O O2

Hidratos de carbono CO2

Fases de la fotosíntesis:

2) Reacciones de la fase clara: usa la energía de la luz para generar

NADPH + H+ y ATP. Tiene lugar en las membranas tilacoides, o en la

membrana celular interna (procariontes).

2) Reacciones de la fase oscura: son independientes de la luz. Utilizan

NADPH + H+ y ATP para la síntesis de carbohidratos a partir de CO2 y

H2O. Tienen lugar en el estroma de los cloroplastos.

Experimento de T W Engelmann,

biólogo alemán (1883). Utilizando

el alga verde Espirogyra, que

tiene un cloroplasto único en

espiral , pudo relacionar el

fenómeno de la fotosíntesis con el

espectro de absorción del

pigmento clorofila.