Practicas

MITOCONDRIA
Objetivos:
• Identificación de una fracción subcelular enriquecida en mitocondrias mediante la detección de actividad
de la enzima succinato deshidrogenasa (SDH).
• Estudio de la ultraestructura de la mitocondria.
Introducción:
La mitocondria es el lugar donde ocurre la mayor parte de las reacciones del metabolismo oxidativo
en las células eucariotas. Esto es, es el sitio enel cual se realiza la mayor parte de la degradación oxidativa
de compuestos como carbohidratos, ácidos grasos y aminoácidos, que terminan dando lugar a la
generación de energía en forma de síntesis de ATP. La mitocondria es un organelo de morfología y tamaño
variables, pero que típicamente tiene una forma elipsoide, de aproximadamente 0,5 μm de diámetro y 1 μm
de largo. Las mitocondriasestán delimitadas por dos membranas, una membrana externa lisa y una
membrana interna extensamente invaginada. El espacio entre ambas membranas se conoce como espacio
intermembrana, y las invaginaciones de la membrana interna, que amplían enormemente su área, se
denominan crestas (Figura 1). El compartimento interno de la mitocondria es la matriz mitocondrial.
Mientras que la membranaexterna permite la difusión libre de moléculas de hasta 10 kDa, la membrana
interna sólo deja pasar libremente O2, CO2 y H2O, y posee varios transportadores que controlan el pasaje de
diversos metabolitos.
Figura 1: Representación de una mitocondria.
Práctico 5 – Fraccionamiento Subcelular 231
Figura 2: Resumen de las reacciones del ciclo de Krebs y de la cadena respiratoria que tienen lugar enla mitocondria.
En la figura anterior se esquematizan dos de los principales procesos metabólicos que ocurren en la
mitocondria, y que nos van a permitir identificarla: el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria.
El resultado neto del ciclo de Krebs es la oxidación de un grupo acetilo (CH3−C=O) perteneciente a la acetilCoA a dos moléculas de CO2, y en paralelo la reducción de tres NAD+ y unFAD para dar 3 NADH y un FADH2,
respectivamente. Todas las enzimas que catalizan las reacciones del ciclo de Krebs se hallan en la matriz
mitocondrial, excepto la succinato deshidrogenasa, cuya actividad mediremos, que está inserta en la
membrana mitocondrial interna.
En la cadena respiratoria, los electrones de alta energía del NADH y el FADH2 pasan por sucesivos
complejos aceptores depotencial redox creciente, con lo que esta energía se va liberando. En cada
complejo se bombean protones hacia el espacio intermembrana, con lo que se establece una diferencia de
concentración de H+
(y de carga) a través de la membrana mitocondrial interna. La energía liberada por el
transporte de electrones queda almacenada en forma de un gradiente electroquímico.
Los tres complejos, asícomo los dos transportadores, que constituyen la cadena respiratoria, están
insertos en la membrana mitocondrial interna. Los electrones provenientes del NADH pasan al complejo
NADH deshidrogenasa, y de allí pasan a la coenzima Q, una pequeña molécula hidrofóbica, que los
transporta al complejo citocromo b-c1. Los citocromos son proteínas que contienen grupos hemo, en los
que un átomo dehierro alterna entre los estados de oxidación Fe (II) y Fe (III). Existen varios tipos de
citocromos, que pueden hallarse formando parte de complejos, o bien aislados, como el citocromo c, que
transporta electrones del complejo citocromo b-c1 al complejo citocromo oxidasa. En este complejo, los
electrones llegan a su aceptor final, el O2, para formar H2O.
La oxidación del FADH2 es menosfavorable que la del NADH, y sus electrones entran en la cadena
respiratoria más adelante, siendo cedidos a la coenzima Q. El FADH2 está unido covalentemente a la
NAD+
2 H2O
4 H+
+ O2
complejo
NADH
deshidrogenasa
Q
e
-
e
- complejo
citocro mo b-c
1
e
-
e
-
cit c
complejo
citocromo
oxidasa
H+ H+ H+
FAD
NAD+
2 H2O
4 H+
+ O2
2 H2O
4 H+
+ O2
complejo
NADH...