CAPITULO 22 OXIDACIONES BIOLOGICAS Y BIOENERGETICAS ENERGIA:

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1 CAPITULO 22 OXIDACIONES BIOLOGICAS Y BIOENERGETICAS ENERGIA: ALGO INTANGIBLE: DIFICIL DE DEFINIR ALGO TANGIBLE: PETROLEO O ALIMENTOS. LOS ALIMENTOS TIENEN ENERGIA POR QUE PARA FORMAR LAS MOLECULAS QUE LOS CONSTITUYEN SE REQUIRIO ENERGIA. LA ENERGIA PARA FORMAR ESTA UNION SE OBTUVO DE LA FOTO_ SINTESIS, QUE A SU VEZ UTILIZA LA ENERGIA QUE APORTA LA E - NERGIA RADIANTE DEL SOL. LA ENERGIA DE LOS ALIMENTOS DEBE SER LIBERADA PARA QUE SE USE DIRECTANMENTE EN LAS ACTIVIDADES CELULARES PRE – FERENTEMENTE EN FORMA DE ATP. EL ATP SE FORMA O SUCEDE POR EL CONSUMO DE ALIMENTOS A TRAVES DE LAS RUTAS PRESENTES EN LAS CELULAS.

2 EL 90% DE LAS NECESIDADES ENERGETICAS DE LAS CELULAS ANIMALES Y VEGETALES , SON CUMPLIDAS MEDIANTE LA OXIDACION DE SUSTRATOS CUYOS ELECTRONES SE TRANSFIEREN A TRAVES DE UN SISTEMA MEMBRANAL FORMADO POR ENZIMAS, QUE LLEVAN A CABO PROCESOS DE OXIDO-REDUCCION Y QUE GENERALMENTE TIENEN COMO ACEPTOR FINAL AL OXIGENO MOLECULAR. EL 10% RESTANTE LO APORTA LA GLUCOLISIS ANAEROBICA. POTENCIAL REDOX. LA OXIDACION ES DEFINIDA COMO LA PERDIDA DE ELECTRONES O HIDROGENOS. LA REDUCCION SE DEFINE COMO LA GANANCIA DE HIDROGENOS O ELECTRONES, PARA LO ANTERIOR DEBE DISPONERSE DE UN ACEPTOR, ESTO SIGNIFICA QUE SI UN SUSTRATO ES OXIDADO, EL OTRO DEBE SER REDUCIDO. DOS METABOLITOS QUE REACCIONAN ENTRE SI, DE ESTA MANERA REVERSIBLE , FORMAN UN SISTEMA DE OXIDO-REDUCCION LLAMADO TAMBIEN SISTEMA REDOX.

3 LOS ASPECTOS IMPORTANTES DE ESTA CADENA SON:
EN LA MATRIZ MITOCONDRIAL SE LOCALIZAN PRINCIPALMENTE LAS ENZIMAS DEL CICLO DE KREBS, TAMBIEN LAS ENZIMAS DE LA B OXIDACION DE LOS ACIDOS GRASOS, ALGUNAS ENZIMAS DEL CICLO DE LA UREA Y DE LA BIOSINTESIS DEL GRUPO hem, ASI COMO EL DNA Y LA MAQUINARIA COMPLEMENTARIA PARA LA SINTESIS DE PROTEINAS.. EL NUMERO DE MITOCONDRIAS CONTENIDO EN CADA CELULA ES MUY VARIABLE. CELULA HEPATICA= 1000 MITOCONDRIAS. AMIBA GIGANTE= 500 MIL MITOCONDRIAS. CADENA RESPIRATORIA EL PAPEL DE LA CADENA RESPIRATORIA O DE TRANSPORTE DE ELECTRONES ES EL DE ACEPTAR EQUIVALENTES REDUCTORES EN FORMA DE HIDRUROS O ELECTRONES, PROVENIENTES DE LOS METABOLITOS Y EVENTUALMENTE TRANSFERIDOS AL OXIGENO MOLECULAR. LOS ASPECTOS IMPORTANTES DE ESTA CADENA SON: A.- SU NATURALEZA QUIMICA. B.- LA SECUENCIA DE SUS COMPONENTES Y C.- LOS SITIOS DE ENTRADA DE LOS EQUIVALENTES REDUCTORES.

4 TRANSPORTE DE METABOLITOS EN MITOCONDRIAS:
LA ESTRUCTURA QUIMICA DE LOS GRUPOS PROSTETICOS Y COFACTORES QUE PARTICIPAN EN EL FLUJO DE HIDRUROS, ELECTRONES E HIDROGENOS SE RELACIONA CON LOS DERIVADOS DE LA NICOTINAMIDA COMO EL NAD+ Y EL NADP+, LAS FLAVINAS COMO EL FAD Y FMN, LAS QUINONAS COMO LA COENZIMA Q Y EL GRUPO hem COMO EL QUE CONTIENEN LOS CITOCROMOS. EL CITOCROMO ES UNA PROTEINA PEQUEÑA DE 13kDa QUE SE ENCUENTRA SITUADA HACIA EL LADO CITOSOLICO DE LA MEMBRANA INTERNA. TRANSPORTE DE METABOLITOS EN MITOCONDRIAS: LA MEMBRANA INTERNA MITOCONDRIAL ES SELECTIVAMENTE PERMEABLE, POR LO QUE EL TRANSPORTE DE CIERTOS METABOLITOS, ANIONES Y CATIONES, SE LLEVA A CABO MEDIANTE ACARREADORES ESPECIFICOS, ALGUNOS DE LOS QUE HAN SIDO AISLADOS Y CARACTERIZADOS.: EL TRANSPORTE DE ADENIN NUCLEOTIDOS EL TRANSPORTE DE ADP Y ATP A TRAVES DE LA MEMBRANA SE LLEVA A CABO POR LA ADENIN NUCLEOTIDO TRANSLOCASA, PROTEINA QUE FUNCIONA COMO UN DIMETRO. SU ACTIVIDAD ES INHIBIDA POR EL ATRACTILOSIDO, EL CARBOXIATRACTILOSIDO, Y EL ACIDO BONGKREICO.

5 EL TRANSPORTE DE FOSFATOS.
SE LLEVA A CABO POR UNA MOLECULA DIMETRICA; TRANSPORTA TAMBIEN ARSENATO CON ALTA AFINIDAD. ES INHIBIDO POR EL REACTIVO PARA GRUPOS SULFHIDRILO, Y MERSALIL EL TRANSPORTE DE a- CETOGLUTRATO SE LLEVA A CABO MEDIANTE UNA PROTEINA YA CARACTERIZADA COMPLETAMENTE. SU ACTIVIDAD ES INHIBIDA POR N- etilmalenimida. EL TRANSPORTE DE ASPARTATO Y GLUTAMATO. ESTE TRANSPORTE ES RESPONSABILIDAD DE UNA PROTEINA QUE INTERCAMBIA ASPARTATO POR GLUTAMATO, Y CUYA ACTIVIDAD SE INHIBE POR EL N-etilmaleimida. TRASPORTA TAMBIEN AL GLUTAMATO, JUNTO CON UN H+, EN DIRECCION HACIA LA MATRIZ MITOCONDRIAL. RELEVANCIA DEL ESTUDIO DE LA BIOENERGETICA EN LA MEDICINA. EXISTEN MULTIPLES EJEMPLOS EN LOS QUE UNA MODIFICACION EN EL METABOLISMO ENERGETICO SUBYACE ENTRE LAS CAUSAS DE UN ESTADO PATOLOGICO:

6 DEFICIENCIA VITAMINICA.
EJEMPLOS: CANCER: EL GENOTIPO MAS COMUN DE LAS CELULAS CANCEROSAS ES SU ALTA VELOCIDAD GLUCOLITICA. LAS MITOCONDRIAS DE LAS CELULAS CANCEROSAS TIENEN UNA FOSFORILACION OXIDATIVA NORMAL, AUNQUE EL CONTENIDO DE MITOCONDRIAS POR CELULAS ES MENOR EN RELACION CON LAS CELULAS NORMALES. LA RESPIRACION DE LAS CELULAS TUMORALES ES MENOR. LAS MITOCONDRIAS DE CELULAS MALIGNAS TIENEN UN DNA ANORMAL, LO QUE SUGIERE CIERTA PARTICIPACION DEL APARATO MITOCONDRIAL EN LA CARCINOGENESIS. DEFICIENCIA VITAMINICA. LA DEFICIENCIA EN RIVOFLAVINA PRODUCE EFECTOS INHIBITORIOS EN LA RESPIRACION MITOCONDRIAL. HIPERTERMIA MALIGNA: LA INHALACION DE ANESTESICOS VOLATILES COMO EL HALOTANO, PUEDE DESENCADENAR ESTA PATOLOGIA CARACTERIZADA POR UNA MARCADA ELEVACION DE LA TEMPERATURA. PUEDE SER CAUSADA POR ACUMULACION MASIVA DE CALCIO EN MITOCONDRIAS.

7 HIPO E HIPERTIROIDISMO:
LA LITERATURA BIOMEDICA ESTA LLENA DE REPORTES QUE SEÑALAN EFECTOS DE LAS HORMONAS TIROIDEAS EN LA ESTRUCTURA Y FUNCION DE LAS MITOCONDRIAS:a) DESACOPLAMIENTO DE LA FOSFORILACION OXIDATIVA, b) ESTIMULACION DE LA SINTESIS DE PROTEINAS MITOCONDRIALES Y c) AUMENTO EN LA PERMEABILIDAD INESPECIFICA AL Ca 2+. ESTUDIOS SOBRE EL CRECIMIENTO DE LAS MITOCONDRIAS: UNA DE LAS MANERAS DE RESPONDER DE LAS MITOCONDRIAS A LOS TRASTORNOS METABOLICOS ES AUMENTANDO SU TAMAÑO. SE HAN ENCONTRADO MITOCONDRIAS GIGANTES EN HEPATOCITOS DE RATAS SOMETIDAS A UNA DIETA DEFICIENTE EN RIVOFLAVINA O VITAMINA D. TAMBIEN SE HAN ENCONTRADO MITOCONDRIAS GIGANTES EN LA MICROENCEFALLIA, DIABETES Y EN LA DESNUTRICION. FIBROSIS QUISTICA: ESTA ENFERMEDAD GENETICA, LETAL EN LA PRIMERA ETAPA DE LA VIDA, ES CARACTERIZADA POR UN AUMENTO DE L CALCIO EN MITOCONDRIAS AISLADAS DE FIBROBLASTOS DE PACIENTES CON FIBROSIS QUISTICA. LA ACUMULACION MASIVA DE CALCIO PRODUCE INHIBICION DE LA FOSFORILACION OXIDATIVA.

8 ANTICUERPOS CONTRA MITOCONDRIAS.
LAS ENFERMEDADES AUTOINMUNES PRODUCEN ANTICUERPOS CONTRA ANTIGENOS LOCALIZADOS EN DIFERENTES TEJIDOS. LA PRESENCIA DE ESTOS ANTICUERPOS INHIBE EL TRANSPORTE DE ELECTRONES A LA CADENA RESPIRATORIA Y EL TRANSPORTE DE ADP Y ATP.