Appunti Istologia

Le funzioni dei mitocondri

I mitocondri rappresentano la centrale energetica della cellula, quindi accolgono la energia chimica del citoplasma sotto forma di ATP. L'energia utilizzata per fare questo deriva dalla scissione di molecole carboniose che possono essere zuccheri, grassi e proteine, che vengono ossidate a anidride carbonica con conseguente produzione di acqua.

La caratteristica dell'ATP è quella di cedere facilmente le calorie contenute nel terzo radicale fosforico, e quindi si trasforma facilmente secondo la reazione ADP + GRUPPO FOSFORICO + 7300 CALORIE = ATP. Questa reazione è catalizzata dall'enzima ATP-sintasi che si trova localizzato nella camera interna dei mitocondri, quindi per ottenere un'efficace sintesi di ATP abbiamo diversi step.

La glicolisi anaerobia, che è la prima parte, avviene in assenza di ossigeno e avviene...

Krebs subisce una serie di reazioni chimiche che portano alla produzione di energia in maniera più efficiente. Durante il ciclo di Krebs, il piruvato viene convertito in acetil-CoA e successivamente viene ossidato per produrre ATP. Questa fosforilazione ossidativa avviene all'interno dei mitocondri. Quindi, se consideriamo una cellula priva di mitocondri, la capacità di ossidare parzialmente le molecole è limitata e poco efficiente. Attraverso la glicolisi anaerobia, la scissione di una molecola di glucosio nel citoplasma, nel citosol, produce solo due molecole di piruvato e due molecole di ATP. Quindi, la glicolisi anaerobia produce solo una piccola quantità di energia per la cellula. Tuttavia, se il piruvato prodotto dalla glicolisi anaerobia viene fatto entrare nei mitocondri e viene sottoposto al ciclo di Krebs, la cellula può ottenere energia in maniera più efficiente. Durante il ciclo di Krebs, il piruvato viene convertito in acetil-CoA e successivamente viene ossidato per produrre ATP. Questo processo è molto più vantaggioso per la cellula, poiché produce una maggiore quantità di energia utilizzabile. In conclusione, la presenza dei mitocondri e il funzionamento del ciclo di Krebs consentono alla cellula di ottenere energia in maniera più efficiente rispetto alla sola glicolisi anaerobia.

Krebs e la fosforilazione ossidativa viene ossidato completamente a anidridecarbonica e acqua e produce altre 34 molecole di ATP, quindi il vantaggio è che la stessa molecola diglucosio compie solo una glicolisi anaerobia ci rende 2 molecole di ATP, se utilizziamo il mitocondrio34 dall'azione deidalla stessa molecola di glucosio otteniamo 36 molecole di ATP, 2 dalla glicolisi emitocondri. l'acido piruvico cheUna volta che abbiamo effettuato la glicolisi anaerobia, deriva dalla demolizione delglucosio può prendere 2 vie diverse: un derivato dell'acido piruvico che è l'acetil coenzima A- Se siamo in presenza di ossigeno, entranel ciclo di Krebs, viene ossidato completamente a anidride carbonica e acqua attraverso unprocesso di e si formano due composti importanti che sono i nucleotidi ridotti NADH e FADH2.Se siamo in assenza di ossigeno l'acido piruvico- si trasforma in acido lattico, molto spesso nelc'è un eccessivo

esercizio muscolare quindi un iperlavoro non c'è muscolo scheletrico se l'acidoabbastanza ossigeno per far si che tutto piruvico possa essere trasformato in acetilcoenzima A, entrare nel ciclo di Krebs e quindi nella respirazione mitocondriale, in questo casol'acido piruvico si trasforma in acido lattico (esso ha una tossicità sul muscolo stesso e da quelsenso di debolezza, fastidio muscolare che si osserva ad esempio se si va in palestra e se ciesercitiamo troppo, e non siamo abituati a quel dolore muscolare che è dovuto appunto al fattoche non essendoci sufficiente capacità di trasformare l'acido piruvico in acetil coenzima A, perchèse ne forma troppo, allora a quel punto l'acido piruvico in eccesso viene trasformato in acidolattico che ha un azione tossica sul muscolo.Le molecole di piruvato prodotte dalla glicolisi vengono trasportate all'interno della matricemitocondriale dove subiscono un processo di

decarbossilazione per formare di gruppi acetilici chedanno coniugati con in coenziama A (CoA) per formare il cosiddetto acetil-CoA; tutto questo è catalizzato da un'enzima detto "piruvato-deidrogenasi" che è un grosso complesso multienzimatico.

Successivamente l'Acetil-CoA viene immesso nel Ciclo di Krebs (o ciclo dei acidi tricarbossilici o ciclo dell'acido citrico), questo permette che si generino 3 molecole di NADH e una molecola FADH2 che sono dei nucleotidi ridotti che derivano dal NAD e dal FADH. Si forma l'acido piruvico che poi

Abbiamo visto che nel citoplasma avviene la glicolisi anaerobia, poi viene trasformato in acetil-CoA per poi entrare nel Ciclo di Krebs e infine dal Ciclo di Krebs si ottengono, anche dalle glicolisi, NADH e FADH2 che sono in grado di cedere elettroni, dei loro atomi di idrogeno, alla catena enzimatica di trasporto che è presente a livello della membrana interna del mitocondrio, quindi dopo una serie di

passaggi intermedi vengono ceduti all'ossigeno molecolare che incontrando l'idrogeno viene ridotto ad acqua (H2O); durante tutto questo processo di trasferimento elettronico, le varie proteine trasportatrici subiscono degli importanti cambiamenti conformazionali che consentono di trasferire i protoni, che vengono liberati dai nucleotidi ridotti, insieme agli elettroni dalla matrice allo spazio inter-membrana contro un gradiente di concentrazione.

FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA: Teoria chemio-osmotica

Quindi si crea un accumulo di protoni nella camera mitocondriale esterna, questi dal momento che la membrana interna è impermeabile agli ioni idrogeno, devono attraversare il sistema enzimatico dell'ATP-sintasi andando a seguire il gradiente di concentrazione. Questo passaggio, che avviene quando l'energia viene liberata da un passaggio che segue un gradiente di concentrazione dei protoni, porta contemporaneamente alla sintesi di ATP.

cameramitocondriale esterna alla camera mitocondriale interna, consente la fosforilazione dell'ADP in ATPda parte dell'ATP-sintasi.

Il passaggio di questi ioni mette in azione questo sistema enzimatico dell'ATP-sintasi esattamentecome farebbe una turbina idroelettrica al passaggio dell'acqua; l'importanza di trasferire i protoniattraverso la membrana mitocondriale interna nella sintesi di ATP è un meccanismo definitochemio-osmotico, che è stato individuato nel 1961 da Peter Mitchell, il quale ottenne per questascoperta il premio Nobel nel 1978.

Nel 1997 altri due ricercatori ottennero lo stesso premio perchè riuscirono a chiarire il meccanismodi funzionamento dell'ATP-sintasi. - (legge slide riassuntive)

APOPTOSI:

Il mitocondrio è anche molto importante perchè interviene in un processo che si chiama Apoptosi,e lo fa rilasciando un enzima detto Citocromo C, questo Citocromo C insieme ad altre proteineattiva degli

enzimi detti CASPASI; quindi, con il termine Apoptosi si indica una morte cellulare programmata, cioè è diversa dalla Necrosi la quale è una forma di morte cellulare che deriva dainvece segue un programma ordinatouno stess acuto, un trauma, il calore, le radiazioni. L’Apoptosie regolato, e porta in genere un vantaggio nel ciclo vitale.L’Apoptosi diciamo è un processo di morte cellulare programmata in cui la cellula viene frammentataè ovvio che l’apoptosi è moltoin piccole vescicole circondate da membrana dette Corpi Apoptotici;importante nella differenziazione cellulare, nell’embriogenesi e nella nostra vita post-natale, però ciun’alterazionesono delle situazioni in cui per esempio del meccanismo apoptotico può portare apatologie.Esempio: Una ridotta Apoptosi può portare a una crescita cellulare, che è uno dei possibilimeccanismi che stanno alla base dello sviluppo neoplastico. A seguito

Di stimoli apoptotici sil'apertura di un complesso poliproteico che è detto "Porodetermina nel mitocondrio di transizioneche è localizzato in alcuni punti di contatto fra le due citomembrane mitocondriali, inmitocondriale"questo modo la differenza di potenziale cade e si ha l'ingresso di queste molecole, il mitocondriofinisce per riempirsi di liquido, la membrana esterna scoppia e libera nel citoplasma fattori stimolantiin apoptosi come appunto le Caspasi che sono degli enzimi che poi degraderanno la cellula eformeranno appunto questi corpi apoptotici che sono frammenti di cellula circondati da membrana.

GRUPPO EME:All'interno del mitocondrio avvengono anche altre reazioni che portano alla sintesi dell'Eme cheviene poi portato fuori dal citoplasma dove viene coniugato con delle catene polipeptidiche a formarel'Emoglobina.

Un altro ruolo del mitocondrio: interviene nella sintesi del colesterolo che avviene a livello delcitoplasma

cellulare e parte con l'acetil-CoA il quale però viene prodotto a livello mitocondriale durante il Ciclo di Krebs. La via metabolica che avviene nel mitocondrio è la Beta-ossidazione che consente di degradare gli acidi grassi a produrre acetil-CoA. Sulla membrana esterna gli acidi grassi subiscono un processo di attivazione di conversione in Acil-CoA e nella matrice mitocondriale si trovano gli enzimi che catalizzano l'ossidazione degli acidi grassi. CICLO DELLA CARNITINA: un altro ciclo che è il Ciclo della Carnitina che avviene nel mitocondrio, infatti l'attivazione degli acidi grassi per la loro successiva degradazione avviene nel citosol, mentre la loro completa degradazione procede nel mitocondrio. Gli acidi grassi vengono attivati sotto forma di acil-CoA, un acido grasso legato alla molecola di CoA. Siccome l'acil-CoA non è in grado di attraversare la membrana mitocondriale a causa della sua componente acilica, laporzione acilica viene trasferita amolecola di carnitina formando l'Acil-carnitina. Il trasferimento avviene attraverso due enzimi che sono la Carnitina-palmitoil transferasi 1 e 2, equesti enzimi si trovano sulla superficie esterna e interna della membrana mitocondriale, e questitrasportano i gruppi acilici da un lato all'altro della membrana, il trasporto è mediato da una traslocasiche trasferisce l'acil-carnitinatrasportatrice della carnitina nel mitocondrio e contemporaneamentemuove la carnitina libera nel senso opposto. Termogenesi: Alcuni composti sono in grado di creare un disaccoppiamento fra il gradiente protonico e la sintesidi ATP, ciò avviene in quanto tali composti hanno la capacità di trasportare i suoi stessi protoniattraverso la membrana mitocondriale interna. Il fenomeno del disaccoppiamento ha la funzione di produrre calore come avviene massimamentenegli animali ibernanti in diverse condizioni ai fini di mantenere costante la temperatura corporea.La temperatura corporea, per esempio, ne