Estructura y funciones de la célula Cuarta parte

Peroxisomas Son organelos membranosos pequeños de forma redondeada u ovoides, con diámetro promedio de 0,6 micras. Todas las células los poseen, pero sobre todo las hepáticas y las renales tienen muchas cantidades de ellos. Contienen enzimas oxidativas que intervienen en la formación y descomposición del peroxido de hidrogeno (H2O2).

Peroxisomas (continuación) Las enzimas mas comúnmente encontradas en los peroxisomas son las catalasas que degradan el H2O2 en H2O y O2. Contienen además otro grupo de enzimas oxidativas que oxidan los ácidos grasos de cadenas largas obteniendo de ellos considerable energía en forma de calor, pero sin producción de ATP.

Peroxisomas (continuación) Un tercer grupo de enzimas de los peroxisomas son, las superóxido-dismutasas, que se encargan de neutralizar al radical libre de oxígeno súper oxido ( O2 -) Estos radicales son muy reactivos y pueden peroxidar fosfolípidos de las membranas celulares causando devastadores daños, así como sobre el DNA, ocasionando en él mutaciones (cambios de su estructura) genéticas que pueden ser cancerígenas.

Peroxisomas (continuación) El radical superóxido (O2 -) se origina en las mitocondrias, organelos celulares productores de energía, mediante reacciones oxidativas y de reducción, para luego ser eliminados en los peroxisomas mediante la acción de las superoxido - dismutasas a través de la reacción: 2O2 - + 2H + H2O2 + O2. El peroxido obtenido ( H2O2 ) es procesado luego por las catalasas, como ya se explico, mediante la reacción: 2H2O2 2H2O + O2

Peroxisomas (continuación) Parte del H2O2 que se origina en los peroxisomas como resultado de la neutralización del radical O2-, es utilizado para destoxificar muchas sustancias químicas, tales como medicamentos y otros tóxicos exógenos, según la reaccion: H2O2 + TH2 ( tóxico ) 2H2O + T ( atóxico )

Mitocondrias Las mitocondrias son organelos membranosos responsables de producir la mayor parte de la energía celular, almacenando parte de ella en moléculas de ATP y el resto liberada como calor. Constituyen verdaderas “centrales energéticas” celulares.

Mitocondrias (continuación) Estos organelos tienen forma ovoidea o redondeada y son muy numerosas en las células de intensa actividad metabólica (fibras musculares, neuronas, hepatocitos, células renales y células secretoras en general).

Mitocondrias (continuación) Constan en su estructura de dos membranas de composición molecular similar a la del resto de los organelos membranosos. Una de las membranas, la externa, constituye su cubierta más exterior. La más interna está plegada formando tabiques o crestas que dividen el interior del organelo en compartimientos rellenos de un material coloide llamado matriz mitocondrial. Las dos membranas están separadas por un espacio intermembranoso.

Mitocondrias (continuación) Matriz Mitocondrial, Membranas y Crestas

Mitocondrias (continuación) Cómo las mitocondrias obtienen la energía: Dentro de las mitocondrias se producen reacciones de oxidación - reducción que necesitan de suministro constante de O2 para producirse. Gracias a estas reacciones se obtiene gran cantidad de energía.

Mitocondrias (continuación) Glicólisis Las células degradan glucosa en el citosol mediante reacciones bioquímicas llamadas en conjunto glicólisis, que dan por resultado la división de la molécula de glucosa, de 6 átomos de carbono, en dos moléculas de ácido pirúvico de tres átomos de carbono cada una.

MITOCONDRIAS (CONT) Las moléculas de ácido pirúvico son introducidas a través de las dos membranas mitocondriales, por una sustancia transportadora hasta la matriz, donde c/u de ellas resultan descarboxiladas y seguidamente combinadas con moléculas de coenzima A, formándose una molécula de Acetil CoA. Esta sustancia entra entonces a un importante grupo de reacciones bioquímicas conocidas como ciclo de Krebs (ciclo del acido cítrico o ciclo del acido tricarboxílico).

de la cadena respiratoria. Mitocondrias ( cont. ) Obtención de energía en las mitocondrias A los distintos metabolitos que se producen escalonadamente en el ciclo de Krebs se les desprenden átomos de hidrógeno que pierden su electrón ionizándose (H +). Los H+ son transferidos hacia el espacio intermembranoso por varios complejos enzimáticos presentes en la cara interna de las crestas mitocondriales: son los complejos enzimáticos de la cadena respiratoria.

Mitocondrias (continuación) Al mismo tiempo que los H+ son transferidos al espacio intermembranoso, los electrones que habían perdido estos, son captados por los complejos de la cadena respiratoria y transferidos “a saltos” de uno a otro complejo ( complejos I al IV ). Mientras esto ocurre los H + se acumulan en grandes cantidades en el espacio intermembranoso desarrollándose un gran gradiente electroquímico.

Mitocondrias (continuación) Cuando el potencial electroquímico en el espacio intermemebranoso alcanza determinado valor, se produce entonces un flujo de protones H+ desde el espacio intermembranoso hacia la matriz mitocondrial, a través del complejo V de la cadena respiratoria formado por un cilindro proteico hueco que tiene un extremo ampuloso que “mira” hacia la matriz y en cuyo interior existe una enzima llamada ATP sintetasa.

Mitocondrias (continuación) El “chorro” de protones H+ así originado penetra hacia la matriz a gran velocidad, a través de la estructura del complejo V constituyendo un verdadero flujo energético que es aprovechado por las unidades de la enzima ATP sintetasa, para producir un elevado numero de moléculas de ATP. A este proceso de síntesis de ATP a partir de la energía derivada del flujo de protones H + se le denomina fosforilación oxidativa.

Mitocondrias (continuación) Los electrones arrebatados a los H+, que habían llegado “saltando” hasta el complejo IV de la cadena respiratoria, son lanzados desde este complejo hacia la matriz mitocondrial, donde chocan con moléculas de O2 que resultan ionizadas, pudiendo combinarse en este estado un átomo de oxigeno con dos iones H+, procedentes del espacio intermembranoso y formar finalmente una molécula de H2O. Como se pudo observar, el papel del O2 es el de aceptor de H+ procedentes del espacio intermembranoso, permitiendo la formación de agua y evitando una elevación excesiva de acidez en la matriz mitocondrial.

MITOCONDRIAS ANIMACIÓN QUE RESUME LA ACTIVIDAD PRODUCTORA DE ENERGÍA EN LAS MITOCONDRIAS

Mitocondrias (continuación) Productos finales del metabolismo mitocondrial. Se obtienen los siguientes productos: 1. CO2 : Resultado de las descarboxilaciones del ciclo de Krebs y del ácido pirúvico. 2. H2O: Resultado de la combinación de oxigeno ionizado con el H+ procedente de espacio intermembranoso 3. ATP: Resultado de la fosforilación oxidativa. 4. Calor : Que se produce como resultado de aquella energía que no llegó a almacenarse en los enlaces de ATP.