12 actividad grupal colab 3 bioq ojo
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BIOQUIMICA
TRABAJO COLABORATIVO 2
MOMENTO 3
PROCESOS METABOLICOS
REALIZADOS EN LA MITOCONDRIA
HEIDY MARLEY GOMEZ ALVAREZCODIGO 53114266
LIHMZU BALAGUERA ORTIZ
CODIGO: 60390260
LUZ YOLANDA RODRIGUEZ GUEVARA
CODIGO: 65.765.852
MONICA JUDITH LEGARDA RAMIREZ
CODIGO: 59.310.751
SANDRA YANETH OTALORA DUARTE
CODIGO: 60260710
GRUPO: 201103_12
TUTORA
GOLDA MEYER TORRES VARGAS
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD)
ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA
(ECBTI)
PROGRAMA DE QUIMICA
CEAD IBAGUE
NOVIEMBRE 13 DE 2014
INTRODUCCION
En este trabajo pretende explicar de una manera clara el concepto de Mitocondria y a la
vez mostrar todo el Metabolismo que realizan en el Organismo y la importancia que tiene
en los seres vivos.
Las mitocondrias son las encargadas de suministrarle energía a la célula Aquí algunas
moléculas, como la glucosa se oxidan y se rompen en trozos más pequeños, en esta
reacción se liberan átomos de Hidrogeno, en donde se liberan algunos electrones, pero a
su vez suelen ir acompañados de protones, aso electron+proton y esto da como
resultado 1 átomo de Hidrogeno, este Hidrogeno se une al oxígeno y se forman moléculas
de H2O.
Se debe tener presente que todas las moléculas necesitan Energía para poder realizar su
función dentro del organismo, el alimento es la fuente de energía y también de materiales
para poder construir.
Metabolismo en si es todo el conjunto de reacciones por el que se obtiene, a partir de
sustancias ya digeridas, Energía y Materia.
Cuando sucede el proceso de degradación de las grandes moléculas en otras más
pequeñas, es donde recibe el nombre de Catabolismo, y luego cuando entra al proceso
de Síntesis de materia Orgánica, con gasto de energía, este proceso recibe el nombre de
Anabolismo.
El ATP es la molécula que relaciona catabolismo y el Anabolismo.
Las anomalías mitocondriales son desordenes que le causan a las personas diferentes
padecimientos provocando un peligroso daño a las células del cuerpo, cada una con sus
síntomas y deficiencias que se van dando con el pasar del tiempo.
Las enfermedades mitocondriales son resultado de la insuficiencia de las mitocondrias,
las cuales son las mayores responsables de la creación de la energía del cuerpo
necesaria para mantener la vida y apoyar el crecimiento, cuando fallan se genera menos
energía en el interior de la célula, puede entonces presentar lesión celular o incluso la
muerte de la célula, así como atrofias o distrofias musculares.
OBJETIVOS
Identificar los diferentes conceptos que se manejan en la temática de las Mitocondrias y en todo su metabolismo.
Conocer todo el Proceso Metabólico de las Mitocondrias en el organismo de los seres vivos y su importancia para nuestra existencia.
Diseñar por medio de un esquema todo el proceso metabólico de las Mitocondrias y su debida explicación e importancia.
Identificar los diferentes conceptos que se manejan en la temática de las homeostasis de Calcio.
Analizar los diferentes factores que intervienen en la temperatura Corporal en un cuerpo humano y que consecuencias trae para nuestra salud, si no existe un equilibrio.
Adquirir nuevos conocimientos sobre la apoptosis y las causas que existen para ocasionar grandes enfermedades en el organismo humano.
PRINCIPALES RUTAS METABÓLICAS DE GLÚCIDOS, GRASAS Y AMINOÁCIDOS
GLUCOLISIS: La glucolisis es una vía que permite obtener ATP a las células
Es la ruta metabólica mediante la que se degrada la glucosa hasta dos moléculas de piruvato, a la vez que se produce energía en forma de ATP y de NADH. La ruta está formada por diez reacciones enzimáticas, Su principal función es la degradación de glucosa y otros monosacáridos para la obtención de energía. 10 Reacciones: Tres irreversibles, que van a soportar la regulación de la vía. Son esas tres reacciones, junto a la catalizada por la fosfoglicerato quinasa (7), las que son fuertemente exergónicas.
Formula de la Reacción global de la glucólisis es:
Hexosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi 2 NADH + 2 piruvato + 2 ATP
Primera fase: Activación de la hexosa (glucosa por ej.), con gasto de energía como ATP.
Segunda fase: Obtención de energía que se conserva como ATP.
La primera fase es endergónica, porque se consumen 2 ATP, y consta en la
transformación de una hexosa (por ejemplo, glucosa) en dos triosas (dihidroxicetona 3 P y
gliceraldehído 3P), como se observa en la Figura de arriba.
La segunda fase es exergónica, dado que se forman 4 ATP utilizando la energía liberada
de la conversión de 2 gliceraldehídos 3P en 2 piruvatos.
La Glucolisis se da a través de reacciones Enzimáticas donde cada enzima cataliza una
reacción o paso específico. De esta forma, cuando se hace referencia a una isomerasa, lo
es a una específica para determinada molécula, y no a una isomerasa universal que
catalice cualquier reacción de isomerización. Lo mismo sucede con las quinasas,
deshidrogenasas, etc.
La fase de gasto de energía va desde una hexosa no fosforilada hasta el GA3P y D3P.
REACCIONES
Reacción 1: La glucosa, se fosforila y rinde glucosa 6P (G6P), una molécula con mayor
energía. La enzima responsable de la reacción, una quinasa (hexoquinasa) consume una
molécula de ATP y libera ADP. La misma hexoquinasa fosforila otras hexosas como
fructuosa, galactosa y manosa
.
Es irreversible, es decir la los productos (G6P y ADP) no liberan los reactivos (Glucosa y
ATP).
La fosforilación de la glucosa tiene ventajas para la célula: la G6P es más reactiva que la
glucosa y a diferencia de ésta no atraviesa la membrana celular porque no tiene
transportador. De esta forma se evita la pérdida de un sustrato energético para la célula
Reacción 2: La G6P se isomerisa a fructosa-6-fosfato (F6P) por acción de una
isomerasa, que facilita la isomerización de estas hexosas en los dos sentidos: de F6P a
G6P o de F6P a G6P, la reacción es reversible.
Reacción 3. Consiste en la fosforilación de la F6P en el C1, que rinde fructosa 1,6-
bifosfato (F1-6P). En esta reacción, catalizada por otra quinasa, la fosfofructoquinasa
(FFQ), se consume ATP. Participa en la regulación de la glucólisis.
Esta reacción es irreversible e igual que la primera, y ambas constituyen pasos
importantes porque son los puntos de control de la glucólisis.
Reacción 4: En esta reacción la F1-6P se rompe en 2 moléculas de 3 carbonos
(triosas): la dihidroxiacetona 3-fosfato (D3P) y gliceraldehído 3-fosfato (GA3P)
mediante una reacción reversible catalizada por una liasa (aldolasa).
Reacción 5: El GA3P sigue los pasos de la glucólisis, la otra triosa generada, D3P,
por isomerización produce otra molécula de GA3P. La reacción es reversible, y está
catalizada por una isomerasa.
Ya cuando vamos en esta fase de la glucolisis se ha
consumido 2ATP
En el cuarto paso se genera una molécula de GA3P, y en el quinto paso se genera la
segunda molécula de éste. De aquí en adelante, las reacciones ocurrirán dos veces,
debido a que se generan dos moléculas de GA3P por hexosa.
En la segunda etapa, el GA3P se transforma en una molécula de alta energía, a partir
de la cual se obtendrá el beneficio final de 4 moléculas de ATP.
Se da inicio a la fase de Obtención de Energía
Reacción 6: Consiste en la oxidación del GA3P e incorporación de un fosfato a la
molécula, de manera que se genera un compuesto con mayor energía. En realidad
implica dos reacciones, actúa una deshidrogenasa que utiliza NAD+ y se genera
NADH.H.
Reacción 7: Ya en esta reacción el grupo fosfato del 1,3-bifosfoglicerato se transfiere a
una molécula de ADP, por una quinasa, generando así la primera molécula de ATP de la
vía. Esta manera de obtener ATP, en la que no participa la cadena respiratoria, se
denomina fosforilación a nivel de sustrato.
La glucosa se transformó en 2 moléculas de GA3P se sintetizan un total de 2 ATP en este
paso.
Reacción 8: Aquí se presenta dos reacciones sucesivas, un es la isomerización del 3-
fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato, no aparece representada en la figura 2 y la otra
corresponde a la transformación del 2-fosfoglicerato en fosfoenolpiruvato (PEP), por
acción de la enolasa
Reaccion 9: En la última reacción, irreversible, se desfosforila el PEP y se obtiene
piruvato y ATP. La transferencia del grupo fosfato del PEP al ADP la cataliza una quinasa
(piruvato quinasa). Es la segunda fosforilación a nivel de sustrato: se fosforila el ADP a
ATP independientemente de la cadena respiratoria.
Aquí en todas las reacciones no interviene el oxígeno no es necesario en ninguna
reacción de la glucólisis; la vía ocurre en células aerobias y fermentativas.
OXIDACION DEL PIRUVATO: Es el lazo entre la glucolisis y la respiración celular, es un
complejo de reacciones catalizados por un sistema de Enzimas localizadas en la
membrana mitocondrial interna. Su proceso es el siguiente:
Primero: El piruvato difunde hasta la Matriz, de la mitocondria cruzando ambas
membranas, tanto la externa como la interna, ya estando allí, cada ácido Pirúvico
reacciona con la Enzima A, desdoblándose en CO2 y un grupo acetilo de dos carbonos
que se unen inmediatamente a la coenzima –A formando Acetil coenzima-A (Acetil-CoA)
que entrará al ciclo de los ác. Tricarboxílicos. En esta reacción se forma un NAD + H2
Se debe recordar también que La Acetil-CoA puede también producirse a partir de lípidos (por beta oxidación) o del metabolismo de ciertos aminoácidos. Su formación es un nodo importante del metabolismo central.
Ciclo de los ácidos tricarboxílicos: También conocido como Ciclo de Krebs o Ciclo del ác.
Cítrico tiene esencialmente la función de completar el metabolismo del piruvato derivado
de la glicólisis. Las enzimas del ciclo de los ácidos tricarboxílicos (Krebs) están
localizadas en la matriz de la mitocondria (unas pocas de estas enzimas están la
membrana interna de la mitocondria). Su punto de partida es el Acetil-CoA, obteniéndose
CO2 y transportadores de electrones reducidos.
El ciclo se empieza: Acetil-CoA (2-C) + oxalacetato (4-C) -------> + ácido cítrico (6-C, tres grupos ácidos), continua por las siguientes etapas:
1. Isomerización del citrato a isocitrato (6-C, tres grupos ácidos )
2. Oxidación -------> alfa-cetoglutárico (5-C) + CO2 + NADH
3. Oxidación -------> succinil-CoA (4-C) + CO2 + NADH
4. Fosforilación a nivel de sustrato succinil-CoA (4-C) + GDP -------> succinato (4-C) +
GTP (Note: GTP con ADP se puede interconvertir en ATP)
5. La oxidación -------> fumarato (4-C) + FADH2
6. convierte el fumarato en maleato, una nueva oxidación -------> oxalacetato (4-C) +
NADH
Balance de un ciclo: Acetil-CoA (2-C) + 3 NAD+ + FAD -------> 2 CO2 + 3NADH + FADH2 + ATPBalance para una molécula de glucosa que se convierte en 2 piruvatos, luego en 2 Acetil-CoA y luego a CO2 en la vía el ciclo de los ácidos tricarboxílicos, con todo el NADH y el FADH convertidos en ATP por la respiración:
1 glucosa + 38 ADP + 38 Pi -------> 6 CO2 + 38 ATP
*CiCiclo de Krebs: Tiene lugar en la matriz mitocondrial de la célula eucariota El acetil-CoA
(Acetil Coenzima A) es el principal precursor del ciclo. El ácido cítrico (6 carbonos) o
citrato se obtiene en cada ciclo por condensación de un acetil-CoA (2 carbonos) con una
molécula deoxaloacetato (4 carbonos). El citrato produce en cada ciclo una molécula de
oxaloacetato y dos CO2, por lo que el balance neto del ciclo es:
Acetil-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O → CoA-SH + 3 (NADH + H+) + FADH2 +
GTP + 2 CO2
Los dos carbonos del Acetil-CoA son oxidados a CO2, y la energía que estaba acumulada
es liberada en forma de energía química: GTP y poder reductor (electrones de alto
potencial): NADH y FADH2. NADH y FADH2 son coenzimas (moléculas que se unen a
enzimas) capaces de acumular la energía en forma de poder reductor para su conversión
en energía química en la fosforilación oxidativa.
El FADH2 de la succinato deshidrogenasa, al no poder desprenderse de la enzima, debe
oxidarse nuevamente in situ. El FADH2 cede sus dos hidrógenos a la ubiquinona
(coenzima Q), que se reduce a ubiquinol (QH2) y abandona la enzima.
FOTOSINTESIS
Toda energía proviene de las plantas y algas, estos productos convierten la energía solar
en energía química a través de un proceso denominado FOTOSÍNTESIS. La energía
química derivada de la fotosíntesis, es almacenada en las células de esos productores en
forma de hidratos de carbono y otras moléculas orgánicas necesarias para sostener todas
las formas de vida del planeta.
Reacciones de las fotosíntesis:
Las reacciones que requieren el aporte de energía son aquellas en las cuales los productos tienen un contenido energético mayor que los reaccionantes. Las reacciones consumidoras de energía se denominan ENDERGÓNICAS. La Síntesis se da así:
Las reacciones exergónicas son catabólicas, de degradación. Por lo general no se
realizan acoplamientos directos entre procesos exergónicos y endergónicos. Lo más
frecuente es que la célula emplee un intermediario energético. En todo tipo de células
este intermediario es el ATP (adenosin-tri-fosfato). Es importante remarcar que el ATP no
es un reservorio o depósito de energía, sino que actúa como un transportador de energía,
desde las reacciones en que ésta se libera hacia los procesos que la consumen.
Glucogénenolisis: Es la vía por la cual se degrada glucógeno para la obtención de
glucosa de una forma rápida, esta vía se estimula por niveles bajos de glucosa, glucagón,
catecolaminas (adrenalina, noradrenalina y norepinefrina).
1. El glucógeno es degradado a glucosa 1 fosfato por la enzima glucógeno fosforilasa
que es la enzima reguladora de esta vía y la enzima desramificante que rompe los
enlaces alfa 1- 4 y alfa 1- 6.
2. La glucosa 1 fosfato pasa a glucosa 6 por la enzima fosfoglucomutasa
3. La glucosa 6 fosfatos pasa a glucosa por la enzima glucosa 6 fosfatasas.
Glucogénesis: Es una Ruta anabólica por la que tiene lugar la síntesis del Glucógeno a partir de un precursor + Simple, Glucosa 6-P. se lleva a cabo principalmente en el Hígado y en menos medida en el Musculo.
UDP Glucosa: Corresponde a la forma de la glucosa activada metabólicamente para la glucogénesis
Glucógeno Sintasa: Enzima reguladora de la glucogénesis
Y aquí se realiza el proceso de la glucogénesis:
REACCIONES METABOLICAS DE LAS GRASAS
La β – Oxidación de los ácidos grasos
La β-oxidación es una secuencia de cuatro reacciones en que se separan fragmentos de
dos carbonos desde el extremo carboxilo (–COOH) de la molécula; estas cuatro reacciones
se repiten hasta la degradación completa de la cadena. El nombre de beta-oxidación deriva
del hecho de que se rompe el enlace entre los carbonos alfa y beta (segundo y tercero de la
cadena, contando desde el extremo carboxílico), se oxida el carbono beta (el C3) y se
forma acetil-CoA.
La beta-oxidación se produce mayoritariamente en la matriz mitocondrial, aunque también se
llega a producir dentro de los Peroxisomas.
El paso previo es la activación de los ácidos grasos a acil coenzima A (acil CoA, R–CO–
SCoA) grasos, que tiene lugar en el retículo endoplasmatico (RE) o en la membrana
mitocondrial externa, donde se halla la acil-CoA sintetasa, la enzima que cataliza esta
reacción.
R–COOH + ATP + CoASH →Acil-CoA sintetasa→ R–CO–SCoA + AMP + PPi + H2O
El ácido graso se une a la coenzima A (CoASH), reacción que consume dos enlaces de alta
energía del ATP.
Se debe usar un transportador, la carnitina, para traslocar las moléculas de acil-CoA al
interior de la matriz mitocondrial, ya que la membrana mitocondrial interna es
impermeable a los acil-CoA. La carnitina, también reconocida como vitamina B11, es un
aminoácido que participa en el circuito vascular reduciendo niveles de triglicéridos y
colesterol en sangre. Se produce naturalmente en el hígado a partir de los aminoácidos L-
metionina y la L-lisina.
FOTOSINTESIS
Lipólisis
La lipólisis es el proceso metabólico mediante el cual los triglicéridos que se encuentran en el tejido adiposo, se dividen en ácidos grasos y glicerol para cubrir las necesidades energéticas.
LipogénesisLa lipogénesis es la síntesis de ácidos grasos a partir de Acetil-CoA proveniente de laGlucólisis (ver esquema ruta metabólica de carbohidratos). Generalmente se lleva a caboEn el tejido adiposo y en el hígado; también incluye la formación de triglicéridos a partir de la unión de tres ácidos grasos y un glicerol.
Metabolismo de los aminoácidos
El fosfato de paradoxal (PLP) es un cofactor de las transaminasas, enzimas del
hígado capaces de catabolizar a los aminoácidos; por ello participan:
En la conversión de la metionina en caseína
En el metabolismo selenometionina al selenohomocisteina, y este al seleniuro de
hidrógeno (hidrógeno).
En la conversión del triptófano a niacina (B3)
En creación de aminas fisiológicas activas mediante la descarboxilación de
aminoácidos. Ejemplos:
Histadina a histamina
Triptófano a serotonina
Glutamato a GABA (ácido gamma-aminobutírico)
Dihidroxifenilalanina a dopamina.
2. Las principales patología asociadas al metabolismo mitocondrial.
Las mitocondriopatías asociadas a defectos de genes mitocondriales muestran gran
variedad de fenotipos y se han descrito más de 70 mutaciones relacionadas con estas
afecciones Su clasificación se basa en las características moleculares y genéticas de las
mutaciones y se dividen en 2 grupos: Enfermedades asociadas con mutaciones
puntuales. Enfermedades atribuibles a reorganizaciones del ADNmt por inserciones o
deleciones, o ambas.
1. Enfermedades asociadas conmutaciones puntuales La encefalomiopatía mitocondrial,
acidosis láctica y accidentes cerebrovasculares (MELAS) es uno de los síndromes
mitocondriales multisistémicas causado por la falla de las mitocondrias
2. Enfermedades asociadas conmutaciones puntuales Síndrome MELAS
encefalomiopatía mitocondrial, acidosis láctica, episodios, parecidos a un accidente
vascular encefálico Su inicio ocurre a cualquier edad. Se asocia con la mutación A-G en el
ARNt, en la posición 3243 en 80 % de los casos descritos, aunque se han notificado otras
mutaciones.
3. Causas de la enfermedad: Esta enfermedad se ha asociado preferentemente con la
mutación en la posición A3243G del ADN mitocondrial (ADNmt) en el gen ARNtLeu
(UUR). El ADNmt mutado se hereda por vía materna y la madre transmite su genoma
mitocondrial a todos sus hijos, pero solo sus hijas serán capaces de pasar el MELAS a la
siguiente generación. El síndrome se puede manifestar en ambos sexos.
CLASIFICACION ENFERMEDAD SINTOMASEncefalomiopatias mitocondriales
Encefalomiopatia mitocondrial
* Grado variable de deterioro cognitivo.* Acidosis láctica* Accidentes cerebro vasculares* Accidentes isquémicos transitorios* Pérdida de audición* Perdida de movilidad* Pérdida de peso
Acidosis láctica
Episodios seudosincopales (MELAS)Síndrome de epilepsia mioclonica asociada a fibras rojas rotas (MERRF)
* Epilepsia mioclonica progresiva* Baja estatura
Syndrome de Kearns - Sayre (KSS).Ver síndromes
* Oftalmoplejia externa* Defectos de conducción cardiaca* Pérdida de audición neurosensorial
Otras Diabetes mellitus y sordera (DAD)Neuropatía óptica hereditaria de Leber
* Perdida de la visión, comenzando en la edad adulta temprana* Síndrome de Wolff-parkison-white* Esclerosis múltiple
Síndromes Leigh de herencia materna (MILS)
Aparece en el primer año de vida. Se caracteriza por disfunciones, desmielinizacion, retraso en el desarrollo, regresión psicomotora, convulsiones, ataxia, neuropatía periférica.
Neuropatía, ataxia y retinitiopatíapigmentaria (NARP).
Esta caracterizado por un retraso en el desarrollo, una debilidad muscular, neuropatía sensorial (pérdida de protección), retinopatía pigmentaria (severa disminución de la agudeza visual) convulsiones, ataxia, demencia.
Mutaciones Afecta a 15% de la población diabética, las
puntuales en el ADNmt.(la diabetes de herencia materna con sordera)
cardiomiopatías de herencia materna; distonía, la sordera de herencia materna; anemia; deficiencia fatal de la cadena respiratoria infantil, entre otras.
Oftalmoplejía externa progresiva (PEO).
Se caracteriza por caída de los párpados, oftalmoplejía y enfermedades musculares. Además, suele ir acompañada de debilidad muscular e intolerancia al ejercicio. En general, es una enfermedad benigna; suele aparecer en la adolescencia o en adultos jóvenes. Aparece de forma esporádica no necesita de historia familiar
Sindrome de Kearns - Sayre (KSS).
Aparece antes de los 20 años y está caracterizada clínicamente por PEO y retinopatía pigmentaria. Suele ir acompañada de síntomas como ataxia, defectos musculares de la mitocondria, bloqueo de la conducción cardiaca, elevados niveles de proteína CSF (fluido cerebro espinal) sordera fallos endocrinos y renales, demencia
Con pérdidas visuales y auditivas
Enfermedad de Alpers
Convulsiones, demencia, espasticidad, ceguera, disfunción del hígado y degeneración cerebral.
Deficiencia del Complejo III
1. Encefalomiopatía mortal infantil, acidosis láctica congénita, hipotonía, postura distrófica, convulsiones y coma. Es común la fibrosis roja.
2. Encefalomiopatía de brotes posteriores (desde la infancia hasta la edad adulta): varias combinaciones de debilidad, estatura corta, ataxia, demencia, pérdida auditiva, neuropatía sensorial, retinopatía pigmentosa y síntomas piramidales. Es común la fibrosis roja. Posibilidad de acidosis láctica.
3. Miopatía, con intolerancia al ejercicio que deviene en debilidad continúa. Es común la fibrosis roja. Posibilidad de acidosis láctica.
4. Cardiomiopatía histiocitoide infantil.Deficiencia del Complejo IV / Deficiencia COX
1. Encefalomiopatía: normal durante los primeros 6 a 12 meses de vida; después presenta regresión en el desarrollo, ataxia, acidosis láctica, atrofia óptica, oftalmoplegia, nistagmus, distonia, signos piramidales y
problemas respiratorios. Frecuentes convulsiones Puede provocar el Síndrome de Leigh.
2. Miopatía: dos variantes principales: a. Miopatía infantil mortal: puede empezar pronto después del nacimiento acompañada de hipotonía, debilidad, acidosis láctica, fibrosis, paro respiratorio y problemas de riñón.b. Miopatía infantil benigna: puede empezar pronto después del nacimiento acompañada de hipotonía, debilidad, acidosis láctica, fibrosis, falla respiratoria, pero (si el niño sobrevive) le sigue un mejoramiento espontáneo.
CPEO Similares a los del KSS más: miopatía visual, retinitis pigmentosa, disfunción del sistema nervioso central.
LCHAD Encefalopatía, disfunción del hígado, cardiomiopatía y miopatía. También retinopatía pigmentaria y neuropatía periférica.
LHON Principalmente ceguera en varones jóvenes. Síntomas menos comunes: demencia leve, ataxia, espasticidad, neuropatía periférica y defectos en los conductos cardiacos.
PATOLOGIAS DE LA MITOCONDRIA POR LOS CAMBIO BIOQUIMICOS
Las deficiencias de enzimas del ciclo del ácido cítrico provocan un espectro de
enfermedades en seres humanos como tumores, enfermedades neurológicas y cardíacas,
cuyo diagnóstico requiere un alto grado de sospecha clínica y estudios bioquímicos y
moleculares para su confirmación definitiva. Comprometen la obtención de energía
metabólicamente útil al afectar enzimas del ciclo de Krebs, la cadena transportadora de
electrones o el proceso de fosforilación oxidativa, responsables de más del 90% de la
energía producida por las células.
La principal vía anaplerótica del ciclo de Krebs es catalizada por la carboxilasa pirúvica.
La piruvato carboxilasa es una enzima mitocondrial que contiene biotina esencial en el
proceso de la gluconeogénesis, que cataliza la fijación dependiente de ATP del dióxido de
carbono al piruvato para formar oxalacetato. Además de su rol en este proceso, la enzima
es esencial para el funcionamiento del ciclo de Krebs como proveedor de oxalacetato y
está involucrada en la lipogénesis y en la síntesis de algunos aminoácidos no esenciales.
Esta deficiencia enzimática podría ser responsable de deficiencias de ácido gamma amino
butírico (GABA), aspartato y glutamato. La deficiencia de carboxilasa pirúvica es un
trastorno autosómico recesivo raro, el gen se localiza en el cromosoma 11q13.4-q13.5.
DEFICIENCIA DE PIRUVATO DESHIDROGENASA, una enzima clave del ciclo de Krebs.
El complejo de la piruvato deshidrogenasa es responsable de la conversión irreversible de
piruvato en acetil-CoA; juega un papel especial en el metabolismo energético al vincular la
glicólisis con el ciclo de los ácidos tricarboxílicos. La deficiencia del complejo de piruvato
deshidrogenasa es uno de los más comunes trastornos neurodegenerativos asociados
con un metabolismo mitocondrial anormal. Se producen síntomas inespecíficos por el
lactato como letargia severa, pobre alimentación y taquipnea, en especial durante el
estrés, las enfermedades y la ingestión de grandes cantidades de carbohidratos.
LA DEFICIENCIA EN Α-CETOGLUTARATO DESHIDROGENASA
Ocasiona enfermedades como el síndrome de Abboud, que se caracteriza por la
presencia de diabetes mellitus, sordera, anemia, anormalidades de los eritrocitos,
defectos en los septos atrioventriculares y atriales, y dextrocardia. Los pacientes con
deficiencia hereditaria de α cetoglutarato deshidrogenasa presentan una encefalopatía
progresiva severa con hipotonía axial, conductas psicóticas y síntomas piramidales. Los
niños exhiben una permanente acidosis láctica con episodios agudos durante el estrés
emocional e infecciones asociadas, con una elevada relación lactato/piruvato y una
discreta reducción de los cuerpos cetónicos en el plasma.
DEFICIENCIA DE SUCCINATO DESHIDROGENASA
La deficiencia hereditaria de esta enzima produce una rara encefalopatía de inicio precoz
resultante de mutaciones del gen codificante de la subunidad A de la succinato
deshidrogenasa. También las mutaciones de los genes de esta enzima pueden causar
formas esporádicas de paragangliomas y feocromocitomas.
Una disfunción de la cadena respiratoria lleva a muerte celular a través de un proceso
necrótico debido a falta de ATP o la apoptosis, quizás por sobreproducción de superóxido
o cambios en la permeabilidad de la membrana mitocondrial que favorecen la liberación
de señales apoptósicas. Esto puede favorecer la proliferación de células tumorales. La
deficiencia de succinato deshidrogenasa afecta al complejo II mitocondrial que vincula el
ciclo del ácido cítrico con el transporte de electrones al acoplar la conversión de succinato
a fumarato a la CoQ. El fenotipo es muy variable e incluye el síndrome de Leigh,
leucodistrofia, el síndrome de Kearns-Sayre, cardiomiopatía y deterioro de las
capacidades mentales y motoras.
SÍNDROME DE LEIGH
Es una enfermedad neurometabólica congénita rara, producida por una alteración de las
etapas finales del metabolismo oxidativo: déficit de piruvato deshidrogenasa o alguno de
los complejos de la cadena respiratoria, que forma parte de un grupo de encefalopatías
mitocondriales debidas a mutaciones del ADN mitocondrial. El modelo de herencia está
ligado al gen X recesivo, autosómico y mitocondrial. El síndrome de Leigh de gran
heterogeneidad genética se debe a mutaciones de genes mitocondriales y nucleares
involucrados en el metabolismo energético: complejos I, II, III, IV y V de la cadena
respiratoria y del complejo de piruvato deshidrogenasa.
OTRAS ACTIVIDADES IMPORTANTES DE LAS MITOCONDRIAS.
HOMEOSTASIS DEL CALCIO
Los iones de calcio Ca2+ tienen un papel fundamental en la regulación de la vida diaria de
las células y en particular de las neuronas. La dinámica del calcio intracelular libre (en
forma iónica) está controlada por una serie de procesos químicos y biofísicos, como la
difusión y el enlace con diferentes receptores o proteínas, que actúan como almacenes de
calcio o buffers, o como sensores de calcio que inician otros procesos celulares. Mientras
que los buffers sólo se unen al Ca2+ por encima de una concentración crítica del mismo, y
vuelven a liberarlo en el citoplasma cuando [Ca2+] se ha reducido por debajo de este valor
crítico, algunas proteínas —como la calmodulina— cambian su estructura conformacional
cuando se acoplan a iones de calcio (actúan como motores moleculares), para activar o
modular encimas, abrir o cerrar canales iónicos, o activar otras proteínas. Además, la
[Ca2+] dentro de la célula, por ejemplo, produce la activación de ciertas corrientes iónicas
de membrana como la IK(Ca) que es relevante para cierta plasticidad sináptica
(facilitación).
La concentración aproximada de Ca2+ que se ha estimado en el citosol de la célula β en
reposo está en el intervalo detectado en otras células, es decir entre 50 y 200 nM, la
concentracion del Ca2+ en el citosol esta regulada finamente no solo por los temas de
transporte localizados en las membranas plasmatica si n tambien por los mecanismos de
transporte que presenta en la membrana del reticulo endoplasmatico, mitocondrias y
probablemente granulos de secrecion.
Reticulo Endoplasmatico: Ese granulo el principal reservorio de calcio intracelular. El
sistema transportador de microsomas de insulinoma es mas potente que el higado,
extramitocondrial en el intervalo fisiologico (0,1-1 µM). El sistema de transporte depende
de la presencia de K+ y es activado por oxalato, consume ATP y posee una alta afinidad
por Ca2+ ( Km =1,5 µM), es decir el retuculo endoplasmico se comvierte en una
concentracion Ca2+ .
Mitocondrias: Posee una alta capacidad de amortiguamiento del Ca2+ Citosolico,
consiguen bajar su concentracion hasta valores del rango de 0,5-1 µM. La bomba
mitocondrial opera entre 0,2 y 3 µM , no se sabe que se alcance concentraciones
superiores a 1 µM en el citosol. Sin embargo, esto se presenta por la dificultad para
resolver transitorios muy rapidos e intensos de Ca2+ Citosolico, ya que las sondas
fluorescentes que se utilizan par medirlos son tambien quelantes y no operan bien para
intervalos altos de concentracion. La mitocondria puede operar como un dosificador de
Ca2+ , la acidificacion de citosol y el aumento del Na+(Km=4 mM, concentracion intracelular
de 10mM), actuan como liberadores de Ca2+.
Factores que modifican el Ca2+ Citosolico: Se ha visto que la concentracion de Ca2+ en
el citosol esta regulado muy finamente y que juega un papel central en la exocitosis y
otros procesos de la fisiologia celular.
Bombas iónicas
La componente más importante del sistema que controla la homeostasis de los iones
dentro de las células es un conjunto de moléculas especializadas que actúan como
bombas iónicas. Estas mantienen los gradientes de iones a través de la membrana (por
ejemplo entre el medio extracelular e intracelular) que permiten, por ejemplo, a las
neuronas generar y propagar potenciales de acción. Además de los buffers y otros
mecanismos, las bombas iónicas permiten una fina regulación de los iones de calcio
intracelular.
TERMORREGULACION - TEMPERATURA CORPORAL
La temperatura es una magnitud que refleja el nivel térmico de un cuerpo, es decir, su
capacidad para ceder energía calorífica. La temperatura depende del movimiento de las
moléculas que compone a la sustancia, si estas están de mayor a menor movimiento,
será mayor o menor su temperatura respectivamente, es como decir estará más o menos
caliente. El calor es la energía que se pierde o gana en ciertos procesos.
La temperatura es una propiedad de un cuerpo y el calor es el flujo de energía entre dos
cuerpos a diferentes temperaturas.
La temperatura corporal e la medida del grado de calor de un organismo y desempeña un
papel importante para determinar las condiciones de supervivencia de los seres vivos.
Todos los seres vivos necesitan de un rango de temperatura para poder sobrevivir y
también tienen que protegerse de ella, porque en exceso es perjudicial para su salud.
El calor absorbido por la ingesta de alimentos y bebidas calientes también puede producir
un mínimo aumento de calor, lo mismo que las radiaciones captadas por el cuerpo y
procedentes fundamentalmente del sol (ultravioletas) o de lugares próximos (infrarrojos).
El calor del cuerpo se pierde por radiación, convección, conducción y evaporación:
La pérdida de calor por radiación significa pérdida de calor en forma de rayos infrarrojos,
que son ondas electromagnéticas. Es decir, existe un intercambio de energía
electromagnética entre el cuerpo y el medio ambiente u objetos más fríos y situados a
distancia.
Es la transferencia de calor desde el cuerpo hasta las partículas de aire o agua que entran
en contacto con él. Estas partículas se calientan al entrar en contacto con la superficie
corporal y posteriormente, cuando la abandonan, su lugar es ocupado por otras más frías
que a su vez son calentadas y así sucesivamente.
APOPTOSIS
La apoptosis es un mecanismo regulador esencial que interviene en la homeostasis tisular
y en el desarrollo normal, eliminando las células innecesarias. El término apoptosis (del
griego: caída) fue usado originalmente por los botánicos, pero a principios de la década
de 1970, los científicos escoceses Kerr, Wyllie y Currie lo reacuñaron para describir la
muerte de células del hígado, que después de encogerse –y marchitarse– se desprendían
de este Órgano como hojas en el otoño (6). El nematodo microscópico Caenorhabditis
elegans ha Sido utilizado como modelo experimental de apoptosis, ya que durante su
desarrollo, 131 de 1090 células embrionarias mueren por este proceso y además se
conoce la localización y transformación precisa de todas sus células individuales. En este
modelo se han identificado algunos genes necesarios para promover o impedir la muerte
celular, denominados genes ced (Caenorhabditis elegan death). La presencia del gen
ced-9 protege de la muerte celular, mientras que ced-3 y ced-4, la favorecen.
APOPTOSIS VS. NECROSIS
La apoptosis y la necrosis se diferencian claramente: los agentes desencadenantes de la
necrosis son de carácter tóxico, traumático o hipóxico, siempre patológicos. Además, Se
observan numerosas células vecinas comprometidas en este proceso. Hay destrucción de
la membrana celular lo que permite el escape al exterior de elementos tóxicos que
Provocan un proceso inflamatorio con efecto nocivo en el organismo. Según la extensión
del proceso, el material cromatínico muestra un patrón de dispersión irregular y la
desintegración celular no implica gasto de ATP.
En el proceso apoteótico se afectan determinadas células, sin que necesariamente sean
contiguas, ni que se vea comprometida toda la población de células que conforman un
área tisular. La membrana celular no se destruye, lo que impide el escape de su contenido
al Espacio extracelular, favoreciendo un proceso “silencioso”, sin inflamación. En el
citoplasma se produce granulación fina, con conservación de algunos organelos, en
especial las mitocondrias.
VÍA INTRÍNSECA: LA MITOCONDRIA COMO MEDIADOR EN EL PROCESO DE
APOPTOSIS.
Durante décadas se consideró a la mitocondria como un organelo encargado
exclusivamente de oxidar sustratos, produciendo agua en un proceso acoplado a la
Fosforilación en la producción de ATP. En la actualidad se sabe que en la mitocondria
existe un proceso latente de transporte, conocido como “permeabilidad transicional
mitocondrial”, cuya activación se presenta bajo ciertas condiciones y se traduce en la
permeabilización de la membrana mitocondrial a iones que incluyen el calcio. Se ha
propuesto que esta permeabilidad mitocondrial, podría ser una de las vías de conducción
de moléculas pro-apoptóticas.
PROCESOS METABOLICOS REALIZADOS EN LAS MITOCONDRIAS
En el interior de la mitocondria y más concretamente en la superficie interna de la
membrana de las crestas mitocondriales, tiene lugar la última fase de la oxidación y de la
degradación de los principios inmediatos, es decir, la respiración celular y la consiguiente
obtención de energía: ciclo de Krebs, fosforilación oxidativa, etc.
El sistema dela fosforilación oxidativa de la cadena transportadora de electrones es
importante porque mediante este sistema se pasan electrones desde los complejos
NADH, NADPH y FADH (forman la cadena de transporte de electrones) hasta oxígeno
molecular; lo que implica que el oxígeno es el aceptor final de electrones. Este paso de
los electrones se da junto a la síntesis de ATP, es decir, mediante este paso es que se
logra finalmente la formación de los 38 ATP luego del metabolismo de una molécula de
glucosa, por lo tanto, la cadena transportadora de electrones es una fuente principal de
energía para las actividades celulares, debido a que libera gran cantidad de energía, la
cual es almacenada en forma de ATP en la fosforilación oxidativa.
La cadena de transporte de electrones está compuesta por una serie de complejos
proteicos que catalizan reacciones secuenciales de oxidación y reducción éstos complejos
son: Complejo I o NADH Deshidrogenasa, Complejo II o Succinato Deshidrogenasa,
Complejo III o Complejo ubiquinol-citocromo b-c1, Complejo IV o Citocromo c y Complejo
V o ATP sintasa. Esta cadena transportadora funciona de la siguiente forma: Los
electrones de los donadores NADH y FADH2 son pasados a través de la cadena de
electrones hasta el oxígeno, el cual se reduce para formar agua. Las enzimas que
catalizan estas reacciones tienen la importante capacidad de crear simultáneamente un
gradiente de protones a través de la membrana, produciendo un estado altamente
energético con el potencial de generar trabajo. Las enzimas que intervienen en este este
proceso se relacionan porque tienen dos funciones básicas
Aceptar electrones de un donador y cederlos a un aceptor mediante oxidaciones y
reducciones; por otra parte, conservar algo de energía liberada durante el transporte en
Forma de ATP por el proceso de fosforilación oxidativa.
CONCLUSION
Se concluye que las Mitocondrias son la fuente de energía de las células, y es de recordar
que todo ser vivo para poder subsistir debe contar con bastante energía para poder
subsistir, ya que todo ser vivo que este en movimiento continuo es mucha la energía que
consume y aquí es donde juega un papel importante las Mitocondrias.
Con el desarrollo de esta temática permitió conocer que el cuerpo se ve en la necesidad
de realizar la homeostasis para poder mantener un estado de equilibrio que le proporcione
la temperatura necesaria para poder sobrevivir bajo unas condiciones adecuadas para
poder desarrollar sus actividades rutinarias.
La temperatura corporal es la que se presenta cuando un cuerpo se encuentra en
movimiento, en este caso ella se eleva por motivo del aumento de la tasa metabólica
necesarias para satisfacer las demandas aumentadas de energía de acuerdo al ejercicio
realizado.
Las enfermedades mitocondriales presentan gran heterogeneidad genética y clínica lo
cual impone conocer sus posibles manifestaciones y las alteraciones metabólicas que se
le asocian, para poderlas diagnosticar tempranamente. Requieren, por tanto, ser tratadas
por un equipo multidisciplinario para lograr una mejor calidad de vida de los pacientes.
Concluimos también que el apoptosis es un regulador esencial que interviene en la
homeostasis tisular y en el desarrollo normal, eliminando las células innecesarias.
REFERENTES BIBLIOGRAFICOS
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http://es.slideshare.net/yumego/termorregulacion-3852728
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