Membrana Mitocondrial

INTRODUCCION

El siguiente trabajo tiene como objetivo comprender la importancia del estudio de la estructura mitocondrial, para lo cual es necesario realizar un recorrido por distintas nociones de esta disciplina, con el fin de acercarnos un poco a su naturaleza. Posteriormente, analizaremos que es lo que cuenta la morfo fisiología humana; dado que este debate que se ha sostenido durante mucho tiempo en la humanidad, nosotros no pretendemos llegar a una respuesta absoluta, sino que entregar algunos elementos que permitan profundizar en el tema y obtener sus propias conclusiones.

A continuación, realizaremos una apreciación más profunda del sentido de las leyes históricas, para ver si la morfo fisiología humana que conocemos es el único estudio posible. En caso de no ser así, ¿qué es lo que permanece fuera de lo que conocemos?

Finalmente y analizaremos un poco mas sobre el tema en estudio como lo es la estructura mitocondrial ya que es unos de las bases primordiales para la carrera de medicina.

MEMBRANA MITOCONDRIAL:

Caracteres morfológicos de la mitocondria:

Constituyen organelos que se encuentran de modo constante tanto en células animales como vegetales, que desde el punto de vista fisiológico se relacionan con la producción y almacenamiento de energía y que, como un detalle muy destacado, poseen su propio DNA y RNA lo cual las hace, en cierta forma, auto-duplicables.

Son estructuras de forma alargada o redondeada, cuyo número y disposición en el citoplasma varían, ampliamente, de una célula a otra, en células vivas, observadas con microscopio de fase, se constata como organelos cambian de forma: relajándose o contrayéndose; lo cual se ha relacionado con la existencia de proteínas fibrilares del tipo de la actina-miosina, su número, ubicación dentro del citoplasma celular, así como el número de crestas que posee cada organelo se relacionan con las necesidades energéticas de la célula: Las células que consumen mucha energía (muscular, renal, hepática) poseen gran número de mitocondrias, con crestas numerosas y ubicadas en las zonas del citoplasma en donde el funcionamiento es mas intenso (entre las miofibrillas en células musculares, en el polo basal en las células renales).

En las microfotografías electrónicas las mitocondrias se ven como vesículas limitadas por una doble membrana: externa e interna: ambas son de tipo “unidad de membrana”, pero su grosor es algo menor al del plasmalemma (60 a 70 A°).- entre las dos membranas existe un espacio, denominado “cámara externa” de la mitocondria, que mide entre 60 A° y 100 A°. La membrana interna delimita, a su vez un espacio o “cámara externa” lleno de una sustancia liquida, más densa a los electrones que el citoplasma fundamental que rodea al organelo, que reciba el nombre de “matriz mitocondrial”. Un hecho morfológico muy característico de las mitocondrias es el siguiente: mientras la membrana externa es lisa, la interna se pliega sobre si misma y forma proyecciones que penetran hacia la matriz y que se conocen con el nombre de “crestas mitocondriales”, la forma de las crestas es variable de una célula a otra: en unas son cortas, en otras se extienden por completo a través del organelo; en la mayoría de las células son aplanadas, mientras las células que intervienen en la síntesis de hormona esteroides (hormonas sexuales y suprarrenales) muestran, como detalles característicos crestas en forma de pequeños túbulos.

Consideradas desde el punto de vista histofisiologico sabemos que:

a) La membrana externa se comporta como una barrera de Permeabilidad, controlando el intercambio de sustancias con el citoplasma amorfo.

b) La matriz mitocondrial posee las enzimas que intervienen en el cielo de Krebs y la degradación del ácido grasos y aminoácidos

.c) Los complejos enzimáticos que participan en el transporte de electrones y en la fosforilación oxidativa se ubican como constituyentes de la membrana mitocondrial interna.

En resumen por sus funciones mas resaltantes, las mitocondrias pueden considerarse como los organelos fundamentalmente encargados dela oxidación de los materiales combustibles que ingresan a la célula (glucosa, ácidos grasos y aminoácidos) con la consiguiente liberación de energía; la cuales, por así decirlo, empaquetada en pequeñas moléculas (principalmente ATP) para ser luego utilizada en actividades tales como, el movimiento, la síntesis de los constituyentes celulares, el almacenamiento de combustibles y la creación de gradientes de concentración. El ATP es pues, el principal representante de un conjunto de compuestos de alta energía, que actúan a modo de eslabón, acoplando los componentes ex-orgánicos de los procesos biológicos (catabolismo) con los componentes ande-orgánicos (anabolismo), a fin de hacer a estos últimos termodinámicamente posible.

En la membrana mitocondrial interna las enzimas que llevan a cabo el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa se disponen ordenadamente en lo que se le ha dado el nombre de “conjunto respiratorio”.

Se ha calculado que cada conjunto respiratorio ocupa un área de membrana de 400 A° cuadrados, de donde existieran aproximadamente 850 conjuntos por micras-cuadradas. Además, la superficie interior de la membrana interna esta tachonada por un gran numerode gránulos esféricos que se unen a la membrana en si por un delgado pedículo. Esta formación, conocida con el nombre de “corpúsculos elementales” o “partículas osmiofilicas”, se cree que contienen una enzima que actúa acoplando el transporte de electrones a la fosforilación oxidativa.

El complejo funcional citoplasma amorfo-mitocondrias: la producción y almacenamiento de energía.

Según describió Hans Krebs, se puede distinguir 3 etapas en la generación de energía a partir de los alimentos:

a) En la primera etapa, las grandes moléculas contenidas en los alimentos son transformadas, mediante la intervención de las enzimas de los jugos digestivos, en moléculas más pequeñas capaces de ser absorbidas de manera: Las proteínas se hidrolizan en sus 20 aminoácidos constituyentes. Los hidratos de carbono se transforman en azucares simples (monosacáridos), especialmente glucosas. Las grasas se hidrolizan hasta glicerol y ácidos grasos.

b) En la segunda etapa mucha de estas pequeñas moléculas (la Glucosa, los ácidos grasos y algunos aminoácidos) se degradan hasta convertirse en: ACETIL-CoA.

c) En la tercera etapa, los grupos acetilo del acetil-CoA son oxidados a CO2 en el llamado ciclo de Krebs; en el cual además se liberan electrones, que son transferidos a una cadena de transporte. El transporte de electrones libera energía para la síntesis de ATP y finalmente, terminan activando al oxigeno que puede entonces unirse a Hidrogeno para formar agua.

LAS 3 ETAPAS EN LA GENERACION DE ENERGIA:

Fíjese en lo siguiente: La energía liberada en la degradación gradual de los alimentos se acumulan en el ATP (y en otros compuestos similares: UTP, CTP, GTP, creatina-fosfato, etc.)En general se les ha denominado compuesto de fosfato de “alta energía” y sus enlaces se describen como los “enlaces de alta energía”. Sin embargo no hay nada especial en los enlaces fosfato del ATP y de los compuestos similares. Lo que sucede es que el ATP tiene una tendencia muy fuerte (por repulsión electroestáticos, estabilización por resonancia) a transferir su grupo fosforilo terminal al agua, por lo cual su hidrólisis libera mayor cantidad de energía que la de un enlace ordinario.

ATP + H2O ADP + P1

G= -7,3 Kcal/mol

Glicerol -3 –fosfato + H2O Glicerol +P1

G= -2,2 Kcal/mol

En otras palabras, el ATP tiene un elevado “potencial de transferencia” de grupo de fosfato.

Otros compuestos, como el fosfosenolpiruvato (G=-14,8 kca1/mo1) Y la fosfocreatinina (G=-10,3kcal1/mo1) Poseen aun un potencial mas elevado que el ATP, por lo cual pueden transferir su grupo fosforilo al ADP para formar ATP.

De hecho el ATP contiene dos enlaces ricos en energía pero como habitualmente solo se rompe un enlace, puede en términos medios aceptarse que por cada molécula gramo de ATP se liberan 10.0000cal., que pueden ser utilizadas por las células para su funcionamiento.

Cuando en un calorímetro quema glucosa en presencia del oxigeno se produce calor, y el calor producido que se libera rápidamente es de 690.000 cal/mol. Se comprende que una cantidad de calor como la indicada, si esta reacción ocurriese dentro de una célula, la quemaría instantáneamente. Por ello, la célula debió desarrollar un mecanismo mediante el cual los alimentos fueron oxidados lento y gradualmente, permitiéndole acumular la energía liberada en moléculas de ATP, a estos procesos se les denomina “Respiración Celular”.

LA GLUCOSA ES DEGRADADA MEDIANTE UN DOBLE MECANISMO:

-En una primera fase, que se realiza en ausencia de oxigeno (fase anaerobio o glucolítica de la respiración celular) cada molécula de glucosa es transformada en 1 moléculas de piruvato.

-En la segunda fase el piruvato en presencia de oxigeno (fase aerobia u oxibiótica de la respiración celular)

-En ambas se libera energía como ATP: pero mientras en la glucólisis se produce por cada molécula de glucosa 2 ATP, en la fase aeróbica se originan 30 ATP.-En síntesis la célula es capaz de almacenar como ATP aproximadamente el 40% de la energía liberada por la combustión de la glucosa.

Glucolisis

Es la vía principal para la utilización

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