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MITOCONDRIAS Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA, Esquemas de Biologia

Universidade Católica de Santos (UNISANTOS)Biologia

MITOCONDRIAS Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA

Tipologia: Esquemas

2025

Compartilhado em 22/06/2025

diego-alonso-pusma-ibanez
diego-alonso-pusma-ibanez 🇧🇷

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MITOCONDRIAS Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
UNCIONES PRINCIPALES:
• Son las centrales energéticas de la célula.
• Generan ATP mediante respiración celular aerobia.
• Oxidan glucosa, piruvato y ácidos grasos para obtener energía.
• Intervienen en procesos metabólicos como la apoptosis, el metabolismo del calcio
y la regulación del potencial de membrana.
ESTRUCTURA MITOCONDRIAL:
Compartimento
Características
Funciones
Membrana
externa
Contiene porinas
Permite el paso de pequeñas
moléculas
Espacio
intermembrana
Similar al citosol
Almacena protones durante la CTE
Membrana
interna
Plegada en crestas
Aloja la CTE, ATP sintasa y
transportadores
Matriz
mitocondrial
Rica en enzimas y ADN
mitocondrial
Lugar del ciclo de Krebs y β-oxidación
Estructura de la mitocondria
• Derivan de una bacteria aerobia simbionte (teoría endosimbionte).
• Contienen ADN circular propio, ribosomas 70S y se reproducen por fisión
binaria.
• Se transmiten de forma materna en muchos organismos.
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MITOCONDRIAS Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA

UNCIONES PRINCIPALES:

  • Son las centrales energéticas de la célula.
  • Generan ATP mediante respiración celular aerobia.
  • Oxidan glucosa, piruvato y ácidos grasos para obtener energía.
  • Intervienen en procesos metabólicos como la apoptosis, el metabolismo del calcio y la regulación del potencial de membrana. ESTRUCTURA MITOCONDRIAL: Compartimento Características Funciones Membrana externa Contiene porinas Permite el paso de pequeñas moléculas Espacio intermembrana Similar al citosol Almacena protones durante la CTE Membrana interna Plegada en crestas Aloja la CTE, ATP sintasa y transportadores Matriz mitocondrial Rica en enzimas y ADN mitocondrial Lugar del ciclo de Krebs y β-oxidación Estructura de la mitocondria
  • Derivan de una bacteria aerobia simbionte (teoría endosimbionte).
  • Contienen ADN circular propio , ribosomas 70S y se reproducen por fisión binaria.
  • Se transmiten de forma materna en muchos organismos.

CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO (KREBS)

UBICACIÓN:

  • Tiene lugar en la matriz mitocondrial tras el ingreso del piruvato y su conversión en acetil-CoA. FUNCIONES:
  • Oxida acetil-CoA a CO₂.
  • Genera 3 NADH , 1 FADH₂ y 1 GTP por vuelta. PASOS CLAVE:
  1. Condensación de acetil-CoA con oxalacetato → citrato
  2. Isomerización → isocitrato
  3. Descarboxilaciones oxidativas → NADH + CO₂
  4. Generación de GTP y FADH₂
  5. Regeneración de oxalacetato CADENA DE TRANSPORTE DE ELECTRONES (CTE)

ATP SINTASA Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA

ATP SINTASA:

  • Enzima que permite el paso de H⁺ de vuelta a la matriz.
  • Usa esta energía para formar ATP desde ADP + Pi.
  • Cada vuelta genera aproximadamente 3 ATP por NADH y 2 ATP por FADH₂. FOSFORILACIÓN OXIDATIVA:
  • Acopla la oxidación de NADH/FADH₂ con la síntesis de ATP.
  • Depende de la integridad de la membrana y del oxígeno. CONDICIONES ANAERÓBICAS:
  • Sin O₂, no hay aceptación final de e⁻.
  • La CTE se detiene → no se genera ATP mitocondrial.
  • Solo se realiza glucólisis: menos ATP y acumulación de lactato. RESUMEN VISUAL DE LA PRODUCCIÓN DE ATP Proceso Lugar ATP producido Glucólisis Citoplasma 2 Ciclo de Krebs Matriz mitocondrial 2 (como GTP) Fosforilación oxidativa Membrana interna

RESPUESTAS A PREGUNTAS CLAVE:

  • ¿Cuál es la función de cada complejo en la CTE?
  • Complejo I: oxida NADH y bombea H⁺
  • Complejo II: oxida FADH₂, no bombea H⁺
  • Complejo III y IV: continúan transporte de e⁻ y bombean H⁺
  • Complejo IV: transfiere e⁻ al oxígeno → H₂O
  • ¿Dónde se produce el NADH y para qué sirve?
  • Se produce en la glucólisis (citoplasma) y ciclo de Krebs (matriz). Lleva e⁻ de alta energía a la CTE para generar ATP.
  • ¿Qué pasó si no hay oxígeno?
  • La CTE se detiene. La célula recurre a la glucólisis anaerobia. Se acumula lactato y se genera poco ATP.
  • ¿Cómo se relacionan glucólisis, ciclo de Krebs y ATP sintasa?
  • Glucólisis → produce piruvato → entra al ciclo de Krebs → produce NADH/FADH₂ → van a CTE →generan ATP vía ATP sintasa.
  • ¿Por qué las mitocondrias tienen ADN propio?
  • Por su origen bacteriano. Su ADN codifica algunas proteínas mitocondriales esenciales y permite división autónoma. Acoplamiento Quimiosmótico y Síntesis de ATP 1. Introducción - Descubrimiento clave : Louis Pasteur (1861) observó que las células son más eficientes en presencia de oxígeno. - Eficiencia energética : - Fosforilación oxidativa: ~30 ATP/glucosa (aerobio). - Glucólisis: 2 ATP/glucosa (anaerobio). 2. Hipótesis inicial (1950s)
  • Intermediarios de alta energía :
  • Se buscaba un compuesto fosforilado (similar a la glucólisis) para explicar la síntesis de ATP en mitocondrias.
  • Resultados: Compuestos irrelevantes o inexistentes ("imaginación de alta energía"). 3. Hipótesis Quimiosmótica (Peter Mitchell, 1961)
  • Propuesta :
  • El "intermediario" es un gradiente electroquímico de protones (H⁺) generado por la cadena de transporte de electrones.
  • La energía del gradiente impulsa la síntesis de ATP.
  • Evidencias : - Gradiente necesario : ▪ Alteración de la membrana mitocondrial interna → Detiene síntesis de ATP.
  • En las células animales, las mitocondrias producen la mayor parte del ATP, utilizando la energía derivada de la oxidación de azúcares y ácidos grasos.
  • Las mitocondrias tienen una membrana interna y otra externa. La membrana interna delimita la matriz mitocondrial; allí, el ciclo del ácido cítrico produce grandes cantidades de NADH y FADH₂ a partir de la oxidación de acetil CoA derivada de azúcares y grasas.
  • En la membrana mitocondrial interna, los electrones de alta energía donados por NADH y FADH₂ se mueven a lo largo de la cadena de transporte de electrones y, finalmente, se combinan con el oxígeno molecular (O₂) para formar agua.
  • Gran parte de la energía liberada por las transferencias de electrones a lo largo de la cadena de transporte de electrones es aprovechada para bombear protones (H⁺) fuera de la matriz, lo que crea un gradiente electroquímico de protones. Tres grandes complejos de enzimas respiratorias incluidos en la membrana interna llevan a cabo el bombeo de protones.
  • El gradiente electroquímico de protones a través de la membrana mitocondrial interna es aprovechado para producir ATP cuando los protones regresan a la matriz a través de una ATP sintasa localizada en la membrana interna.
  • El gradiente electroquímico de protones también impulsa el transporte activo de determinados metabolitos al interior y exterior de la matriz mitocondrial.
  • Durante la fotosíntesis en cloroplastos y bacterias fotosintéticas, moléculas de clorofila incluidas en grandes complejos proteicos, conocidos como fotosistemas, capturan la energía de la luz solar; en las plantas, estos fotosistemas se localizan en las membranas tilacoides de los cloroplastos de las células de las hojas.
  • Las cadenas de transporte de electrones asociadas con fotosistemas transfieren electrones del agua a NADP⁺ para formar NADPH, lo que produce O₂ como derivado.
  • Las cadenas de transporte de electrones fotosintéticas de los cloroplastos también generan un gradiente de protones a través de la membrana tilacoide, que es utilizado por una ATP sintasa incluida en esa membrana para generar ATP.
  • El ATP y el NADPH sintetizados por fotosíntesis se utilizan dentro del estroma de los cloroplastos para impulsar el ciclo de fijación de carbono, que produce hidratos de carbono a partir de CO₂ y agua.
  • El hidrato de carbono es exportado desde el estroma al citosol de la célula vegetal; allí, aporta el material inicial utilizado para la síntesis de muchas otras moléculas orgánicas y para la producción de los materiales usados por las mitocondrias de las células vegetales para producir ATP.
  • Se considera que tanto las mitocondrias como los cloroplastos han evolucionado a partir de bacterias que fueron captadas por endocitosis por otras células. Cada uno conserva su propio genoma y se divide por procesos que se asemejan a la división de células bacterianas.