17. mitocondri Flashcards
Mitocondri
Organelli deputati alla produzione di ATP.
Sono presenti in tutte le cellule eucariotiche, di quantità, forma e dimensioni molto variabili in base al tipo di cellula.
Sono strutture dinamiche: possono fondersi tra loro o duplicarsi per scissione.
Più mitocondri, più energia.
Struttura
Doppia membrana:
- esterna, liscia: formata da proteine e lipidi in simile quantità, permeabile poiché ricca di porine non selettive
- interna, ripiegata nelle creste mitocondriali che aumentano la superficie per le reazioni metaboliche: ricca di proteine (rispetto ai lipidi) deputate alla respirazione cellulare, impermeabile poiché le sue proteine trasportatrici sono altamente selettive.
Due regioni:
- spazio intermembrana
- matrice mitocondriale, ricca di proteine solubili, ribosomi, molecole di DNA circolare a doppio filamento.
Come si dividono i mitocondri?
I mitocondri si dividono per scissione.
- Il mitocondrio raddoppia la sua massa e replica il suo DNA.
- Creste della membrana interna si fondono e la fusione causa un’invaginazione della membrana esterna.
- La membrana esterna si restringe fino alla completa separazione delle due metà.
mtDNA
DNA mitocondriale.
Molecole di mtDNA circolare a doppio filamento sono contenute nella matrice dei mitocondri.
Nel mitocondrio avvengono sia la trascrizione del DNA in mRNA sia la sintesi proteica a opera dei ribosomi.
L’mtDNA codifica per l’1% delle proteine mitocondriali.
Il restante 99% è codificato dal DNA nucleare, la catena polipeptidica è sintetizzata sui ribosomi liberi del citosol e portata verso i mitocondri, dove la sequenza segnale viene riconosciuta da un recettore e la catena polipeptidica è trasportata attraverso le due membrane all’interno della matrice mitocondriale grazie ai traslocatori TOM e TIM. Una volta nella matrice, la sequenza segnale viene tagliata e la proteina si ripiega con l’aiuto di chaperon.
Respirazione cellulare aerobica
Processo catabolico esotermico di ossido-riduzione del glucosio in presenza di O2 che funge da accettore di elettroni.
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP
Fasi
1. Glicolisi, nel citoplasma e in condizioni di anaerobiosi: 1 glucosio → 2 piruvato + 2ATP + 2NADH
2. Decarbossilazione ossidativa del piruvato: trasporto del piruvato nella matrice mitocondriale, piruvato → acetil-CoA
3. Ciclo di Krebs (o ciclo dell’acido citrico o ciclo dei TCA(acidi tricarbossilici)): nella matrice mitocondriale,
4. Fosforilazione ossidativa: catena di trasporto degli elettroni; sintesi di ATP
Glicolisi
Processo metabolico anaerobico che avviene in tutti gli organismi.
Avviene nel citoplasma.
Una molecola di glucosio, con il consumo di due molecole di ATP, viene scissa in due molecole di piruvato con la produzione di quattro molecole di ATP e la riduzione di due molecole di NAD+ a NADH.
Negli organismi anaerobi, è l’unica via metabolica per la produzione di ATP.
Coenzimi ossidoriduttivi
Trasportatori di energia sotto forma di elettroni: accettano e cedono protoni ed elettroni.
- nicotinammide adenina dinucleotide: forma ossidata NAD+, forma ridotta NADH (trasporta 2 elettroni)
- flavina adenina dinucleotide: forma ossidata FAD, forma ridotta FADH2 (trasporta 2 elettroni)
Gli elettroni vengono liberati tramite ossidazione del coenzima.
Che cose segue alla glicolisi in anaerobiosi?
In assenza di O2, il piruvato prodotto dalla glicolisi viene ridotto tramite
- fermentazione lattica (batteri anaerobi, cellule muscolari animali), in cui il piruvato è trasformato in lattato
- fermentazione alcolica (lieviti, cellule vegetali), in cui dal piruvato si ricava CO2 e etanolo.
Con la fermentazione
- no ulteriore produzione di ATP (solo glicolisi)
- il NADH viene ossidato a NAD+
Ciclo di Krebs
Detto anche ciclo dell’acido citrico o ciclo dei TCA (acidi tricarbossilici).
È un ciclo anfibolico di reazioni metaboliche (sia cataboliche sia anaboliche) che avviene nella matrice mitocondriale a partire dall’acetil-CoA in cui è stato trasformato, tramite decarbossilazione ossidativa, il piruvato prodotto nella glicolisi.
Alla fine del ciclo si ottengono 3NADH + 1GTP + 1FADH2 + 2CO2.
Fosforilazione ossidativa
CATENA DI TRASPORTO DEGLI ELETTRONI
Riduzione dell’O2 tramite trasferimento endoergonico di elettroni trasportati da NADH e FADH2.
NADH e FADH2 cedono elettroni ai complessi proteici respiratori (che agiscono anche da pompe protoniche; comunicanti tramite i vettori mobili ubichinone, citocromo c), inseriti nella membrana mitocondriale interna, che li trasportano.
A ogni passaggio, gli elettroni perdono energia. Questa energia viene usata per pompare i protoni H+ nello spazio intermembrana, oltre la membrana interna.
L’ultimo complesso respiratorio cede gli elettroni a una molecola di O2 che viene ridotta ad H2O.
Il trasporto endoergonico crea un gradiente di concentrazione di ioni H+ e un potenziale elettrochimico (lo spazio intermembrana ha maggiore concentrazione di H+) che vengono sfruttati per la sintesi di ATP.
SINTESI DI ATP
I protoni H+, spinti dal potenziale elettrochimico e dal gradiente di concentrazione, rientrano nella matrice attraverso il canale ionico dell’ATP sintasi, che viene quindi alimentata per la sintesi di ATP a partire da ADP e Pi.
ATP sintasi
Complesso enzimatico che sintetizza ATP a partire da ADP e Pi sfruttando il gradiente protonico transmembrana generato dalla catena di trasporto degli elettroni.
Ha funzionamento reversibile:
- in presenza di gradiente elettrochimico che spinge i protoni H+ verso la matrice → sintesi di ATP
- in assenza di gradiente elettrochimico → idrolisi di ATP per ristabilire il gradiente (pompa ioni H+ nello spazio intermembrana).
