Mitocondrias: Distribución, Morfología, Funciones y Origen de las Mitocondrias
Mitocondrias: Distribución, Morfología, Funciones y Origen de las Mitocondrias!
Kоlliker (1880) fue el primero que observó los gránulos (mitocondrias) en las células musculares de los insectos. Flemming (1882) nombró a las mitocondrias como filamento. Altmann los observó en 1894 y se les llamó bioplastos de los gránulos de Altmann.
Benda (1897-98) aplicó el término mitocondria a estos gránulos que Velette St. George describió como citomicrosomas. Benda staind mitocondrias con alizarina y cristal violeta. Kingsbury (1912) los relacionó con la respiración celular y Warburg (1913) observó la presencia de enzimas respiratorias. En 1934, Bensley y Horr aislaron mitocondrias de células hepáticas y Porter y Palade describieron su estructura de microscopio electrónico.
Distribución :
Normalmente, las mitocondrias se distribuyen uniformemente en el citoplasma. Sin embargo, pueden estar localizadas en ciertas regiones. En los túbulos contorneados proximales del riñón se encuentran en la región basal de la célula, opuestos a los capilares renales. En los músculos esqueléticos se encuentran entre las miofibrillas. En el vuelo de los insectos, varias mitocondrias grandes están en contacto con cada fibrilla.
En el músculo cardíaco, las mitocondrias están situadas en las hendiduras entre las miofibrillas, numerosas gotitas de lípidos están asociadas con las mitocondrias. En muchos espermatozoides, las mitocondrias se fusionan en una o dos estructuras que se encuentran en la parte central del esperma, rodeando el filamento de la axila. En las células columnares o prismáticas están orientadas paralelamente al eje largo de las células. En los leucocitos están dispuestos radialmente.
Orientación:
Las mitocondrias pueden tener una orientación más o menos definida. Por ejemplo, en células cilíndricas, generalmente están orientadas en la dirección basal-apical, paralelas al eje principal. En los leucocitos, las mitocondrias están dispuestas radialmente con respecto a los centriolos. Se ha sugerido que estas orientaciones dependen de la dirección de las corrientes de difusión dentro de las células y están relacionadas con la organización submicroscópica de la matriz citoplásmica y el sistema vacuolar.
Plasticidad de las mitocondrias en una célula :
Lewis y Lewis (1914-15) concluyeron que las mitocondrias son cuerpos extremadamente variables, que se mueven continuamente y cambian de forma en el citoplasma. No hay tipos definidos de mitocondrias, ya que cualquier tipo puede cambiar a otro. Parece que surgen en el citoplasma y se agotan por la actividad celular.
La forma puede cambiar de quince a veinte veces en diez minutos; Puede por permanganato de potasio y cambios osmóticos. Frederic (1958), Littre (1954), Tobioka y Biesels (1956) estudiaron el efecto de gran número de agentes químicos y físicos sobre el comportamiento mitocondrial. Algunos materiales, como los detergentes, muestran algún efecto in vivo como en las mitocondrias aisladas de homogeneizados.
Morfología:
Forma:
La forma es variable pero es característica de una célula o tipo de tejido, esto también depende del entorno o de las condiciones fisiológicas. En general son filamentosos o granulares. Pueden hincharse en un extremo para formar una forma de palo o vaciarse en un extremo para adoptar una forma de raqueta de tenis. Pueden volverse vesiculares por la aparición de zona clara central. También se observan mitocondrias en forma de vara.
Tamaño:
El tamaño de las mitocondrias también varía. En la mayoría de las celdas, el ancho es relativamente constante, alrededor de 0.5µ, pero la longitud varía y, a veces, alcanza un máximo de 7µ. El tamaño de la célula también depende de la etapa funcional de la célula. También se ven mitocondrias muy delgadas, de aproximadamente 0, 2 µ o varillas gruesas de 2 µ.
El tamaño y la forma de las mitocondrias fijas están determinadas por la presión osmótica y el pH del fijador. En el ácido, las mitocondrias se fragmentan y se vuelven vesiculares. Las mitocondrias, en el hígado de rata, suelen tener una longitud de 3.3µ; en el páncreas exocrino de mamíferos, tienen una longitud de aproximadamente 10µ y en los ovocitos de Anfibis, tienen una longitud aproximada de 20 a 40 µ.
Número:
Las mitocondrias se encuentran en el citoplasma de todas las células que respiran aeróbicamente, con la excepción de las bacterias en las que las enzimas respiratorias se encuentran en la membrana plasmática. El contenido de mitocondrias de una célula es difícil de determinar, pero en general, varía con el tipo de célula y la etapa funcional.
Se estima que en el hígado, las mitocondrias constituyen el 30 a 3 5 por ciento del contenido total de la célula y en el riñón, el 20 por ciento. En el tejido linfoide el valor es mucho menor. En los homogeneizados de hígado de ratón hay aproximadamente 8.7 × 10 'mitocondrias por gramo de tejido fresco. Una célula hepática normal contiene alrededor de 100 a 1600 mitocondrias, pero este número disminuye durante la regeneración y también en el tejido canceroso.
Esta última observación puede estar relacionada con la disminución de la oxidación que acompaña al aumento de la glucólisis anaeróbica en el cáncer. Otro hallazgo interesante es que hay un aumento en el número de mitocondrias en el músculo después de la administración repetida de la hormona tiroidea, la tiroxina. También se ha encontrado un mayor número de mitocondrias en el hipertiroidismo humano.
Por lo tanto, las células con alta actividad metabólica tienen un alto número de mitocondrias, mientras que aquellas con baja actividad metabólica tienen un número menor. Los huevos grandes de erizo de mar tienen 13, 000-14, 000, mientras que los túbulos renales tienen 300-400. En el esperma hay tan solo 20-24 mitocondrias, mientras que en algunos ovocitos hay alrededor de 300, 000. En el protozoo Caos caos hay alrededor de 500, 000 mitocondrias. Algunas células de algas contienen solo una mitocondria.
Estructura de las mitocondrias:
Una mitocondria típica en forma de salchicha con un diámetro promedio de aproximadamente 0, 5 (i. Cuando se fija adecuadamente en un fluido que contiene osmio y se estudia con microscopio electrónico, revela que casi no hay diferencia entre las mitocondrias de plantas y animales. En ambos casos, la mitocondria Está limitada por dos membranas, la membrana externa y la membrana interna.
El espacio entre las dos membranas se denomina cámara externa o espacio intersagrama. Está lleno de un líquido acuoso y tiene un ancho de 40-70 A 0 . El espacio delimitado por la membrana interna se denomina cámara interna o espacio de la membrana interna.
El espacio interno de la membrana se llena con una matriz que contiene gránulos densos (300-500A 0 ), ribosomas y ADN mitocondrial. Los gránulos consisten en sales inorgánicas insolubles y se cree que son los sitios de unión de iones divalentes como Mg ++ y Ca ++ .
La membrana interna se vierte en una serie de pliegues, llamados crestas mitocondriales, que se proyectan hacia la cámara interior. La cavidad de las crestas se denomina espacio entre crestas, y en continuo con el espacio entre membranas.
El espacio y la disposición de las crestas es variable y puede ser de los siguientes tipos:
(i) Paralelo al eje largo de la mitocondria como en las neuronas y las células musculares estriadas.
(ii) Dispuesto concéntricamente como en la matriz de ciertas espermátidas.
(iii) Entrelazado para formar vellosidades como en la Amoeba.
(iv) Crestas en forma de vesículas que forman una red de cámaras interconectadas como en las células de la glándula paratiroides y W.В. C. del hombre.
(v) Dispuestos de forma tubular pero perpendicular al eje mitocondrial como en las células de la glándula suprarrenal.
(vi) Distribuidas de forma aleatoria como en las células de riñón de insectos y células hepáticas.
(vii) Crestas extremadamente pequeñas e irregulares como en las células intersticiales de Opossum.
(viii) Rara vez la pared mitocondrial es lisa y no tiene crestas. La cantidad y el tamaño de las crestas en una mitocondria afectan directamente a la eficiencia. Cuanto mayores y mayores son las crestas, más rápida es la velocidad de reacción de oxidación.
(ix) Perpendicular al eje largo de la mitocondria.
Partículas Mitocondriales:
Según las descripciones (Green y Perdue, 1966), se suponía que la superficie exterior de la membrana externa y la superficie interna de la membrana interna estaban cubiertas con miles de pequeñas partículas. Aquellos en la membrana externa se describieron como un tallo menos y fueron llamados las subunidades de Parson.
Puede haber hasta 10, 000 a 100, 000 partículas por mitocondria. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que no hay partículas de tallos ausentes. Las partículas de membrana interna acechadas se denominaron subunidades de Femandez-Moran, partículas elementales, partículas FI o los oxiosomas o ETP o partículas de transporte de electrones. Estas partículas tienen un diámetro de aproximadamente 84A ° y están espaciadas regularmente a intervalos de 10 nm en la membrana interna. Puede haber hasta 10 4 a 10 5 partículas elementales por mitocondria.
Aislamiento de las mitocondrias:
Las mitocondrias se pueden aislar de la célula en la forma viva para sus estudios fisiológicos. Las células primero tratadas con desoxicolato por su descomposición. Luego se pasan en solución de sacarosa. El homogeneizado debe centrifugarse durante 10 minutos a la velocidad de 6000 X g. A partir de este homogeneizado, la sustancia superior se centrifuga a una velocidad de 8500 X g durante 10 minutos.
Después de esta centrifugación, la fracción microsomal superior se desecha, mientras que la fracción inferior consiste en mitocondrias y otras partículas como los lisosomas. Esta fracción se pasa a través de gradiente de sacarosa. La fracción mitocondrial luego se centrifugó a una velocidad de 10, 000 X g hasta 3 hrs. La parte superior de este material centrifugado tiene mitocondrias y la parte inferior de los lisosomas.
El complejo de la cadena respiratoria:
Green et al. han reconocido cinco complejos principales que, si se mezclan en proporciones correctas, pueden reconstituirse para formar ETC.
Estos complejos son:
1. Complejo 1 (NADH-Q-reductasa):
Este es el complejo más grande, con un peso molecular de aproximadamente 500, 000 y una estructura que consta de 15 subunidades. Contiene como grupos protésicos flavin mononucleotide (FMN) y seis centros de hierro-azufre. El sitio de reacción NADH se encuentra en el lado M de la mitocondria.
El contacto entre NADH y CoQ se hace aparentemente en el centro de la membrana. El complejo 1 abarca la membrana mitocondrial interna y es capaz de trasladar los protones a través de ella, desde el lado M al lado С de la mitocondria.
2. Complejo II (succinato-Q-reductasa):
Este complejo se compone de dos polipéptidos con un peso molecular de 97000. Contiene dinina de adenina dinucleótido (FAD) y tres centros de hierro-azufre (Fe-SS1, Fe-SS2 y Fe-SS3). El sitio de unión al succinato se produce en el lado M.
Los tres centros de Fe-S están en el lado M y hay una estrecha interacción entre el centro de Fe-S 3 y CoQ. En contraste con el complejo I, succnate-Q- reductasa aparentemente no puede trasladar protones a través de la membrana.
3. Complejo III (Q H2-citocromo-C-reductasa) :
Este complejo contiene un número sometido con un peso molecular de 280, 000. Contiene citocromo B, citocromo C y proteína de azufre de hierro. Hay dos tipos de citocromo b, pero son (transducción del citocromo b) y bk (citocromo de tipo Keilin). El hemo que contiene parte del citocromo C, 'que transfiere los electrones al citocromo - c, está ubicado en el lado С de la mitocondria.
4. Complejo IV (Cylochrome-C-oxidase) :
Tiene dos citocromos, a y 3, y dos átomos de cobre. El peso molecular es de unos 200.000. La a y la 3, sin embargo, nunca han sido separadas y, por lo tanto, ambas deben considerarse partes del mismo complejo. Se cree que el complejo IV atraviesa la membrana mitocondrial y sobresale en ambas superficies.
En experimentos con mitocondrias de levadura se ha demostrado que la citocromo-c-oxidasa está formada por siete subunidades. Las siete subunidades están dispuestas la membrana en una secuencia funcional, estando en contacto con el citocromo с en el lado С. Luego, los electrones pasan al citocromo a, luego a Cu ++ y finalmente al citocromo a., El oxígeno en el lado M.
5. Complejo V (complejo ATPasa):
Hacia el lado M, la membrana interna contiene partículas redondeadas, conocidas como F, partículas o partículas de Fernández-Moran. Cada F, partícula está formada por una cabeza, un tallo y una base. Se ha demostrado que el complejo V es idéntico a las partículas F 1 . Estos son cuatro factores de compilación en el lado M designados como F 1 F 2 F 3 u OSCP (proteína que confiere oligomicina sensible) y F 6 .
La pieza de la cabeza, el factor de acoplamiento F 1 es la ATPasa propiamente dicha. La F contiene cinco tipos de subunidades, una con un peso molecular de 53, 000 daltons, β con un peso molecular de 50, 000 daltons, y con un peso molecular de 33, 000 deltons, β con un peso molecular de 17, 000 daltons y una con un peso molecular de 7, 000 deltons. Además de estas subunidades, hay un inhibidor de la ATPasa (I) con un peso molecular de 10.000 daltons. Este inhibidor puede eliminarse mientras se trata con tripsina.
El tallo compuesto de proteína conecta las piezas de la cabeza a la base. Esta parte corresponde a la OSCP (proteína que confiere oleaginosa a oilgomycin) y F 6 .Estas son necesarias para unir F 1 a la membrana. El tratamiento con amoníaco libera OSCP. Mientras que el tratamiento con silicotungustate elimina F 6 .
La pieza base se encuentra dentro de la membrana mitocondrial interna. Contiene el mecanismo de translocación de la porción. Esto corresponde a FO en la figura.
Bioquímica de las mitocondrias:
Lindberg y Ernster (1954) proporcionaron los datos de la composición química de las mitocondrias de la siguiente manera: proteínas del 70 al 75%, lípidos del 25-30% y ARN del 5% del peso seco.
Pero el reciente análisis bioquímico muestra los siguientes componentes:
(i) Proteínas
Las proteínas son el principal constituyente que es insoluble en agua. La membrana limitante externa de las mitocondrias contiene menos del 10 por ciento de la proteína total. Hay alrededor de 14 proteínas diferentes que tienen un peso molecular de 12, 000 a 22, 000.
La membrana interna contiene aproximadamente un 60% de proteínas que tienen un peso molecular que varía de 10, 000 a 90, 000. La composición proteica de las membranas mitocondriales no se conoce completamente.
Localización de enzimas obtenidas en estudios de fraccionamiento
Fracción mitocondrial | Enzimas ubicadas | |
1. | Membrana externa. | Monoamina oxidasa, "Rotenona insensible" NADH-citocromo-C-reductasa, Kynurenine hidroxilasa, ácido graso CoA ligasa, glicerofosfato acil transferasa, Nucleósido difosfoquinasa, |
2. | Espacio inter-membranas. | Adenilato quinasa, Nucleósido difosfoquinasa, Nucleósido monofosfoquinasa, |
3. | Membrana interna. | Enzimas de la cadena respiratoria, β-hidroxibutirato deshidrogenasa, ferrochelatasa, carnitina palmitil-transferasa, sistema de oxidación de ácidos grasos, xilitol deshidrogenasa, |
4. | Matriz | Malato, isocitrato y glutamato deshidrogenasas, Fumarse, Aconitasa, Citrato sintetasas. Ornitina-carbonosa 1 transferasa, sistemas de oxidación de ácidos grasos, piruvato carboxilasa, |
(ii) Lípidos :
El lípido se forma alrededor de 1/5 del peso de las membranas. Está presente casi en su totalidad en forma de moléculas conocidas como fosfolípidos. Meluick y Packer informaron en 1971 que la fracción de la membrana externa tiene un contenido de lípidos del 40% en comparación con el 20% en la membrana interna.
(iii) Enzimas :
Cerca de 70 enzimas y 12 co-enzimas han sido reconocidas en las mitocondrias. Las enzimas se encuentran en una región membranosa no acuosa como matrices sólidas, con quizás entre 5000 y 20, 000 ensamblajes de este tipo en un solo hígado o mitocondria cardíaca.
(iv) ADN mitocondrial:
Recientemente el ADN también se reporta desde las mitocondrias. El ADN mitocondrial es de doble cadena como el ADN nuclear. Cada mitocondria puede contener una o más moléculas de ADN dependiendo de su tamaño, si la mitocondria es más grande que la que puede tener más moléculas de ADN. El ADN tiene una forma circular.
El ADN mitocondrial se diferencia del ADN nuclear en varios aspectos. El contenido de guanina y citocina es mayor en el ADN mitocondrial y, en consecuencia, la densidad de flotación también es mayor. La cantidad de información genética transportada por el ADN mitocondrial no es suficiente para proporcionar especificaciones para todas las proteínas y enzimas presentes en este organoide. La posibilidad más probable es que el ADN mitocondrial codifique algunas proteínas estructurales.
Se ha demostrado que las mitocondrias de levadura contienen ADN polimerasa (Winters Berger, 1966) y, más recientemente, Kalfl968 logró aislar las enzimas de las mitocondrias del hígado de rata; La ADN polimerasa mitocondrial parece estar involucrada en la replicación del ADN en lugar de en la reparación (Karol y Simpson 1968) y posee propiedades que son diferentes de las de las enzimas nucleares.
Estos incluyen un requisito diferente para el ión metálico (Meyr y Simpson 1968). La ADN polimerasa mitocondrial de la levadura parece ser más pequeña que su contraparte nuclear, y está activa en diferentes etapas del ciclo celular (Iwashima y Rabinowitz, 1969). Kirschner, Wolsten Holme y Gross (1968) han presentado pruebas visuales que muestran lo que parece ser el ADN mitocondrial del hígado de rata en el proceso de replicación.
El ADN mitocondrial no parece tener histonas asociadas, como el ADN nuclear de organismos superiores. En este sentido, el ADN mitocondrial se parece al ADN bacteriano.
(v) ARN mitocondrial (ARN mt):
South y Mehlear (1968) sugirieron que la cantidad de mt-RNA es aproximadamente 10 a 20 veces mayor que la de mt-DNA. Se han identificado todo tipo de ARN en las mitocondrias. Las evidencias actuales señalan de manera concluyente que las mitocondrias contienen un conjunto completo de ARNn (Wintersberger y Tuppy. 1965), aminoacil ARN sintetasas (Barnett, Braun y Epler, 1967), así como ARN ribosomal (Rogers, Preston, Titchener y Linnane, 1967) .
Todos estos componentes difieren de sus contrapartes respectivas en el groundplasm. La presencia de ARNm, transcrita del ADN mitocondrial es todavía incierta. Sin embargo, hay autoridades que sugieren su presencia. Los ARN ribosómicos están codificados por ADN mitocondrial y, por lo tanto, se sintetizan aparentemente dentro de la mitocondria por un sistema de ARN polimerasa dependiente de ADN mitocondrial (Wintersberger, 1964).
(vi) Ribosomas mitocondriales:
Las mitocondrias parecen contener ribosomas que tienen un diámetro menor que los ribosomas citoplasmáticos (Swift, 1965) y las mitocondrias de levadura contienen especies de ARN de 23 sy 16 s (Winter Berger 1966) que corresponderían a un ribosoma de 70 s de tipo bacteriano en lugar de SOS Ribosoma del citoplasma.
También se han informado partículas de tipo ribosoma con valores de sedimentación de 8IS y 55S, y el grado de degradación que sufren las partículas durante el aislamiento aún no está claro. Vignais, Huet y Andre observaron la agregación de ribosomas en forma de polisoma en secciones de mitocondrias de levadura en 1969.
Se han notificado especies de ARN de alto peso molecular asociadas con mitocondrias que difieren en el valor de sedimentación del ARN ribosómico citoplásmico en células de levadura, neurospora y He-La. Los ribosomas mitocondriales requieren una mayor concentración de iones Mg ++ para mantener su integridad que los ribosomas citoplasmáticos.
Síntesis de proteínas:
En general, las mitocondrias pueden codificar y sintetizar proteínas, pero el ADN presente en ellas es insuficiente para codificar todas las proteínas. Se sugiere que las mitocondrias pueden sintetizar las proteínas de naturaleza estructural (citocromo oxidasa), pero la mayoría de las proteínas, si no todas, de las proteínas solubles de la matriz, así como las proteínas de la membrana externa y varias proteínas ubicadas en el Las criptas (Borst, 1972) están bajo el control de la energía nuclear.
En el ADN de las proteínas codificadas por el ADN nuclear, generalmente se acepta que el m-ARN derivado del núcleo se traduce en el citoplasma, y las proteínas resultantes se transportan a las mitocondrias. ¿Cómo entran estas proteínas a la mitocondria?
Se han propuesto dos métodos:
(1) Los precursores entran en la mitocondria y en su interior se convierten en productos finales, lo que afecta un flujo unidireccional de material hacia la mitocondria.
(2) Existe la síntesis de vesículas de lipoproteínas que se fusionan y combinan con la mitocondria en crecimiento.
Funciones:
1. Papel de las mitocondrias en la formación de la yema:
Ha habido un buen número de investigaciones, cuyo relato revela que, las mitocondrias ayudan en la formación de la yema en un óvulo en desarrollo. El primer estudio en este campo fue realizado por Loyez (1911) y, probablemente, por MDL Srivastava (1965), con la ayuda de un microscopio óptico. La evidencia aducida depende de la topografía, la relación de tamaño y las reacciones de tinción de las mitocondrias y la yema de proteína temprana.
En la citología moderna, con la investigación del microscopio electrónico, se inició una nueva era y los estudios de formación de yemas no permanecen alejados del microscopio electrónico. Con la ayuda del microscopio electrónico, Farvard y Carasso (1958) llegan a la conclusión de que las mitocondrias se transformaron en gránulos de yema en el huevo de Planorbis coneus.
Los principales cambios estructurales que observaron en las mitocondrias son los siguientes:
(i) Las crestas se desorganizan en unas pocas membranas, quedando concéntricas con respecto a la membrana externa antes de caer completamente.
(ii) En la matriz aparecieron unos pocos gránulos diminutos que se dispersaron primero, pero finalmente se agregaron en masas en un patrón regular.
2. Durante la división celular y la espermatogénesis:
Los citólogos tempranos, Benda, Dulberg y Meves opinaron que las mitocondrias también se dividen en partes iguales durante la división citoplásmica y quizás desempeñan un papel en la herencia. Wilson (1928) comentó que no se ha producido la más mínima prueba de una fusión entre los condriosomas paternos y maternos. Frederic (1958) ha resumido brevemente varios cambios en las mitocondrias durante la división celular.
La primera fase muestra una disminución en el volumen total de material mitocondrial; cesa gradualmente sus movimientos, pronunciado adelgazamiento, fragmentación en pequeñas esferas, pérdida de densidad óptica y, finalmente, asimilación en el citoplasma.
En la segunda fase, cuando la célula se divide en dos, las mitocondrias modificadas se separan pasivamente, en las células hijas: en la tercera fase, las mitocondrias modificadas se reconstituyen mediante la adición de elementos asimilados en el citoplasma.
Wilson descubrió que en Opisthacanthus, durante la espermatogénesis, el número de mitocondrias se reduce gradualmente. Pollister (1930) describe en Gems que las mitocondrias se acomodaron en un anillo bien definido, pero sin fusión. Los estudios microscópicos modernos proporcionan una conclusión firme con respecto a la división mitocondrial durante la mitosis. Pune (1952) observó en la corteza suprarrenal baja 1 que las mitocondrias aparecían frecuentemente en pares.
Esto sugería que la división, más que la fusión, estaba ocurriendo. En la transformación de espermátidas en espermatozoides se observan muchos cambios mitocondriales. Franzen (1956) observó en esos espermatozoides, que se desprenden directamente en el agua que las mitocondrias están presentes en forma general de cuatro o cinco esferas debajo de la cabeza del esperma, y en el caso de espermatozoides descargados en un medio viscoso, estas esferas se transforman en dos cintas alargadas como mitocondrias filamentosas.
A veces, éstas se convierten en "esferas nebenkern" que pueden alargarse y retorcerse alrededor del filamento axial para formar la vaina mitocondrial. Yasuzumi (1958) encontró un electrón indistinguible de una gota de lípidos.
3. Papel de las mitocondrias en la producción de energía :
Las mitocondrias juegan un papel muy importante en la respiración celular o en la producción de energía. La energía se produce dentro de la célula, en parte fuera de las mitocondrias y principalmente dentro de las mitocondrias. Las moléculas de ATP que se producen en el citoplasma no mitocondrial se generan mediante un proceso denominado respiración anaeróbica.
4. Papel de las mitocondrias en la síntesis de hemo:
En células de hígado de rata y glóbulos rojos aviares, el δ-amino levulinato se sintetiza a partir de succinina 1 Co-A y glicina por la acción enzimática de la δ-amino levulinato sintetasa. Esta enzima está presente en la fracción mitocondrial. El amino-amino levulinato es un intermedio importante en las síntesis de pórfidos. Así las mitocondrias ayudan en la síntesis de hemo.
5. Papel en la gluconeogénesis:
La gluconeogénesis es la conversión de no carbohidratos a glucosa a partir de ácido pirúvico. Es bien sabido que el ácido pirúvico se convierte en ácido oxaloacético de la presencia de carboxilasa del ácido pirúvico. Este intermedio puede escapar de las mitocondrias y convertirse en ácido fosfoenol pirúvico por la fosfonol piruvato corboxiquinasa: el ácido fosfoenol pirúvico ocupa un lugar en la vía de Embden-Mayerhoff o vía glucolítica desde donde la vía es reversible hasta la glucosa.
Los aminoácidos glucogénicos, el ácido láctico, el glicerol y en algunos casos el propionato pueden, después de una modificación adecuada, alimentarse en uno u otro punto del ciclo de Krebs. El ácido oxaloacético y el ácido málico pueden salir de las mitocondrias para convertirse finalmente en glucosa.
6. Papel de las mitocondrias en el metabolismo de los aminoácidos :
Las enzimas para la dominación oxidativa de los aminoácidos están presentes en las mitocondrias. Estos son glutamato deshidrogenasa, prolina deshidrogenasa, 8-amino levulinato sintetasa, etc.
7. Papel de las mitocondrias en el metabolismo de los lípidos :
Son capaces de oxidar los ácidos grasos. La oxidación del ácido graso requiere la oxidación completa de acetil Co A en el ciclo de Krebs para que se genere Co A libre. La reversión de la oxidación de ácidos grasos conduce a la síntesis de ácidos grasos. Durante la inanición, las mitocondrias utilizan la grasa para producir energía.
Origen de las mitocondrias:
Nuestra comprensión del proceso por el cual se producen las mitocondrias, todavía es muy incompleta.
Lehninger (1964) clasificó las diversas teorías de posibles rutas de la génesis mitocondrial en tres grupos principales:
1. Formación a partir de otras estructuras membranosas en la célula.
2. Crecimiento y división de las mitocondrias preexistentes.
3. Síntesis de novo a partir de precursores submicroscópicos.
1. Formación a partir de otras estructuras membranosas en la célula :
La formación de mitocondrias por "pellizco" o brotación de estructuras celulares preexistentes se ha sugerido para un rango de membranas celulares que incluyen las de plasmalmma (Robertson, 1959), retículo endoplásmico, envoltura nuclear y complejo de Golgi (Novikoff, 1961). Pero el apoyo para tal evidencia, en ausencia de datos bioquímicos de apoyo, no puede ser completamente concluyente.
Sin duda, parte del problema radica en nuestro conocimiento fragmentario de la estructura y composición y las diferencias entre las membranas celulares en general. De hecho, las similitudes discutidas en la literatura entre la membrana mitocondrial y el retículo endoplásmico podrían dar peso a la idea de que probablemente las mitocondrias se forman cuando el citoplasma se introduce en una cavidad rodeada por una membrana interna, que se desprende y separa del sistema continuo. .
2. Crecimiento y división de las mitocondrias preexistentes :
La evidencia microscópica de la división mitocondrial por fisión, aunque abundante, es difícil de evaluar. El peligro de producir artefactos es muy real debido a los fuertes agentes químicos y físicos que inciden en el material de prueba durante el procesamiento.
La capacidad de las mitocondrias de experimentar cambios extremos en la forma in vivo no puede facilitar la interpretación, lo que puede o no estar asociado con la fisión mitocondrial. Existen numerosos informes de mitocondrias conectadas entre sí por estrechos puentes de membrana, especialmente en tejidos de rápida fusión, y se cree que dichas figuras pueden representar mitocondrias en una etapa temprana de fisión.
Al observar secciones seriadas de hígado de rata, Stempak (1967) pudo demostrar que las mitocondrias "en forma de campana muda" pueden ser las secciones de cuerpos en forma de copa. Tales cuerpos también se han observado en tejidos de helecho de rápido crecimiento y pueden representar las etapas iniciales de división.
Una etapa temprana en la división mitocondrial puede implicar la separación de los contenidos mitocondriales en dos o más compartimentos. La presencia de mitocondrias con "particiones" internas se ha formado en varios tipos de células (Tandler et al., 1969), aunque no se puede descartar fácilmente la posibilidad de que sean manifestaciones de la fusión mitocondrial.
Lafontaine y Allard (1964) presentaron micrografías electorales de mitocondrias de hígado de rata que muestran lo que parecen ser particiones que dividen el complejo de la membrana interna en dos masas, todo ello rodeado por la membrana externa continua Tandler et.al (1969) ha demostrado las particiones de mitocondria en el hígado que se estaba recuperando de la deficiencia de riboflavina.
3. Hacer síntesis de novo:
La posibilidad de la síntesis de novo de las mitocondrias surgió con experimentos a principios de siglo, cuando se observó que las mitocondrias que contienen larvas se desarrollaban a partir del citoplasma de huevo de erizo de mar que aparentemente se había liberado de la mitocondria por centrifugación (Novikoff, 1961).
Utilizando el mayor poder de resolución del microscopio electrónico, más tarde se demostró que las mitocondrias no podían ser desalojadas por centrifugación del huevo (Lansing, Hiller, Rosenthall, 1952). En los experimentos, las mitocondrias probablemente estuvieron presentes en el "extremo centrípeto" de la célula del huevo después de todo, y estas mitocondrias podrían haber servido como precursores en la producción mitocondrial posterior.
En la descripción anterior, se describieron una serie de puntos de vista, con respecto a la generación de mitocondrias en el citoplasma de diferentes tipos de células. Pero quizás no sea prudente agrupar la evidencia para que se adapte a uno u otro de un número limitado de métodos precisos mediante los cuales las mitocondrias podrían replicarse.
La situación real es probablemente compleja, y puede ser que diferentes métodos de replicación tengan lugar en diferentes tejidos y en diferentes etapas de desarrollo. Uno podría imaginar que las mitocondrias tempranas que se forman a partir de estructuras de membrana en el desarrollo de la concentración embrionaria de mitocondrias alrededor de la membrana nuclear se han observado en tejidos embrionarios de varios filos (North y Poliak, 1961) y la formación de mitocondrias desde esta membrana podría implicar la transferencia de La información genética nuclear es esencial para el crecimiento mitocondrial subsiguiente y la multiplicación por división.
La multiplicación de las mitocondrias podría luego proceder mediante la incorporación de grandes moléculas prefabricadas y la asociación de moléculas, con división por fisión, cuando las mitocondrias alcanzaron una etapa crítica.
4. Origen procariótico de las mitocondrias :
Este hecho de que las mitocondrias pueden crecer, dividirse y son capaces de mutaciones apoya una visión de larga data de que las mitocondrias se originaron con su huésped. Las bacterias habrían originado las mitocondrias y las algas verdes azules, los cloroplastos.
Existen numerosas homologías entre mitocondrias y bacterias. En las bacterias, el sistema de transporte de electrones está localizado en la membrana plasmática, que puede compararse con la membrana interna de las mitocondrias.
Algunas bacterias incluso tienen proyecciones membranosas que se extienden desde la membrana plasmática (Fitz-James, 1960) que son comparables a las crestas mitocondriales ya que ambas contienen la cadena respiratoria (Salton y Chapman, 1962).
La membrana interna y la matriz, según se ha postulado, pueden representar el simbionte original que puede quedar encerrado dentro de una membrana de origen celular (RE). Además, el ADN mitocondrial es circular, se replica y se divide como el de las bacterias.
También se encuentran los ribosomas que, sin embargo, son más pequeños que los de las bacterias. En las mitocondrias y las bacterias, la síntesis de proteínas es inhibida por el cloranfenicol. A partir de estas similitudes, uno puede concebir fácilmente que las mitocondrias evolucionaron de un antiguo procariota (Swift, 1965), que posee todos los atributos de un organismo independiente probablemente aeróbico.
Sin embargo, con la adaptación durante un largo período se convirtió en un simbionte esencial y dependiente, perdió parte de su identidad con la célula y, a la inversa, la célula huésped perdió algunas de sus funciones, derivándola ahora del endosimbionte o mitocondria. Como resultado, ambos se convirtieron en simbiontes obligatorios entre sí.
Esta hipótesis simbionte sobre el origen de las mitocondrias y los plastidios ha alcanzado una gran popularidad, pero no todos los biólogos la aceptan necesariamente. Raff y Mahler (1972) concluyeron que, si bien la teoría simbiótica puede ser estéticamente agradable, no es convincente.
Presentaron muchas evidencias y propusieron que las mitocondrias surgían de las protuberancias internas de la membrana plasmática, mediante la adquisición de una membrana externa y la adquisición adicional de un genóforo de ADN del ADN del proto-eucariota en el que la evolución de la mitocondria ocurrió. Borst (1972) propuso una teoría de episodios y supuso que el ADN de la mitocondria abandonaba el ADN "nuclear" por una especie de amplificación para cartografiarse dentro de una membrana que contenía la cadena respiratoria.
