UNIVERSITATEA DE MEDICIN I FARMACIE V.BABE TIMIOARABIOLOGIE CELULAR I MOLECULAR

ORGANITE ALE ENERGOGENEZEI I CONVERSIEI DE ENERGIE

MITOCONDRIA(CONDRIOMUL)

TEMATIC CURSDefiniie prezente la EK, exceptie hematiiMorfologieUltrastructur i compoziie chimicFunciiOrigineImplicaii medicale

II. Morfologie1. Form a) in vitro b) in vivo 2. Dimensiuni3. Numr4. Dispoziie intracelular a) funcie de tipul celular b) funcie de momentul funcional

1. a) forme in vitro (statice)a) mitocondrii - granulatiiiib) condriomite sirag de margelec) condrioconte - bastonase

1. b) forme in vivo-morfologie ariabila - prezinta fusiuni si fisiuni

II. Morfologie1. Form a) in vitro b) in vivo 2. Dimensiuni3. Numr4. Dispoziie intracelular a) funcie de tipul celular b) funcie de momentul funcional

2. Dimensiuni3. Numr

- Difera in functie de tipul celular, activitatea metabolica si varsta celulara

II. Morfologie1. Form a) in vitro b) in vivo 2. Dimensiuni3. Numr4. Dispoziie intracelular a) funcie de tipul celular b) funcie de momentul funcional

4. Dispoziie intracelular

A. Mitocondrii B. Microtubuli

Ex. - n celula muscular striat cardiac - n piesa intermediar a spermatozoidului

Imagine TEM: Mitocondrii n piesa intermediar a spermatozoidului

- n celulele secretorii (polul de exocitoz)Imagine TEM: Mitocondrii alungite la polul luminal al celulelor secretorii

- n celulele absorbante (polul de exocitoz)Imagine TEM: nefrocit cu mitocondrii alungite la polul bazal

III. Ultrastructur i compoziie chimicMembrana externSpaiul perimitocondrialMembrana internMatricea mitocondrial

elementele ultrastructurale ale mitocondriei

TEM ultrastructura mitocondriei

1. Membrana externa6nm, neteda, lipoproteica60% proteine - de structura: porine (pori voluminosi) - enzime marker: coenzima A ligaza (CoA ligaza), monoaminoxidaza (MAO)40% lipide fosfolipide si colesterol!!! Asigura transportul pentru molecule hidrofile cu greutate moleculara < 10.000 D si pentru molecule lipofile

2. Spatiul perimitocondrial7-8 nm, electronoclarPatologic poate sa prezinte depozite deCaenzime marker: adenilatkinaza, nucleosiddifosfokinaza

3. Membrana internaOrezinta invaginari numite criste mitocondriale80% proteine constituentii lantului respirator si enzime asociate:NADH dehidrogenazaCoenzima Q (ubiquinona)Citocrom b-c1Citocrom cCitocrom oxidazaATPaza mitocondrialaTransportori specificiAcizi dicarboxiliciAcizi tricarboxiliciAminoaciziAcizi grasiADP -ATP

Constituentii lantului respirator (transferul electronilor pe calea celor 5 complexe enzimatice , de la NADH et FADH2 la oxigenul molecular):

-

1 3 524

e- eleberati de moleculele donor (NADH,H+ et FADH2) circula pe calea complexelor enzimatice (reactii de oxidoreducere)

ATPase mitochondriale genereaza ATP

4. Matricea mitocondrialaADNmt :dublu helicoidal, fara proteine histoniceARNmtMitoribozomiProteine - enzimeProtine - structurale

IV. Roluri1. Fosforilarea oxidativa2. Eredidatea extranucleara3. Producere de precursori pentru diverse biosinteze

Condriomul (mitocondrii) 1. Generarea energiei metabolice:Condriomul (mitocondrii) 2. Ereditate extranucleara informatia genetica se transmite numai pe cale maternaCondriomul (mitocondrii) 3. Precursori pentru diverse biosinteze

1. Fosforilarea oxidativaEtapeCuplaj chemi-osmoticFactori modulatori a) integritatea membranei interne b) factori chimici - inhibarea transferului de elctroni (cianura, CO) - decuplajul fosforilarii (dinitrofenol) - inhibarea transferului de energie (oligomicina)

Etapele metabolismului celular implicat in fosforilare

Acizi grasiB - oxydationaminoaciziCycle de lureeglucoza!!! 3 NADH + 3 H+FADH2In cursul degradarii proteinelor, glucidelor si lipidelor, electronii sunt captati de transportorii de e: NADH+H et FADH2. NADH et FADH2 cedeaza electronii lantului respirator care ii va transporta pina la oxigen, ultimul acceptor

mecanismul general al fosforilarii oxidativeElectronii care traverseaza complexele enzimatice genereaza energie. Aceasta energie va activa pompele de H+ care vor genera un gradient de H+. ATP sintetaza utilizeaza acest gradient de H+ pentru a produce ATP.

teoria cuplajului chemi-osmotic

2. Ereditatea extranuclear (sinteza proteic mitocondrial)Microscopie cu fluorescen:

- distribuia genomului nuclear - matricile mitocondriale - genomuri mitocondriale

TEM ADNmt n timpul procesului de autoreplicare

3. Producerea de precursori pentru diverse biosinteze!!! Deoarece cea mai mare parte a biosintezelor se realizeaz n hialoplasm, pot fi utilizai ca precursori doar acele substane care pot prsi matricea mitocondrial, deci pentru care la nivelul membranei interne exist transportori specifici.

Precursori ai neoglucogenezei ac.oxaloacetic

Precursorii biosintezei ac. grai acetil CoA

Precursorii ureogenezei amoniacul

Precursorii biosintezei aminoacizilor neeseniali i porfirinelor

V. Origine - teoria endosimbiontului

- Condrodiereza(fuziune/fisiune)

VI. Implicaii medicale1. Modificri ultrastructurale a) gigantism mitocondrial ( > 15 ) - fiziologic: hiperreactivitate mitocondrial n cel. glandulare ale mucoasei uterine n a doua perioad a ciclului sexual - patologic: n cel. hepatice din hepatita viral sau alcoolic, leptospiroz, tumori ovariene, CSR, n cel.musculare din miopatii, intoxicaii cu chelatori ai Cu b) retracie mitocondrial = scdere de volum, matrice dens, criste greu vizibile, celelalte organite indemne c) tumefacia mitocondrial = imbibiie apoas - fiziologic cu caracter temporar n cel. musculare dup efort prelungit i n hepatocite postprandial - patologic : hipoxie, regimuri desodate, carene proteice i de vit.B2, intoxicaie cu tetraclorur de carbon, hepatita viral, febr galben

2. Boli cu transmitere mitocondrial Se datoreaz unor mutaii ale ADNmt, cu transmitere matern a) b. neurologice degenerative: Parkinson, Alzheimer b) neuropatia optic ereditar Leber c) miopatii d) encefalopatia familial mitocondrial!!! Terapia actual - metabolic: stimularea fosforilrii oxidative prin supleerea CoQ - inginerie genetic

3. Implicaii ale mitocondriilor n patologieCancerul (necaracteristice) - variaii numerice (creterea nr. de mitocondrii n strile precanceroase) - alterri structurale (tumefacie, form neregulat, matrice cu densitate crescut, criste cu dispoziie periferic)

Ischemia cardiac - cantitatea de ATP necesar asigurrii contraciei cardiace / 24 ore este de 5 Kg criza de angor = criz de energie - ischemia cardiac este determinat de 2 mecanisme: 1. absena O2 adus de hematii reducerea produciei de ATP reducerea contraciei 2. absena glucozei aduse de snge obligarea condriomului cardiac la realizarea ATP prin oxidarea ac. grai (cu randament sczut)