Appunti Istologia

MITOCONDRI

Il mitocondrio è l’organulo più grande presente all’interno della cellula anche l’unico che può

ed è

essere visto al microscopio ottico a differenza di organuli che hanno un limite di risoluzione che

necessita di ingrandimenti maggiori ottenibili solo al microscopio elettronico.

:

MORFOLOGIA

Sono degli organuli di forma grossolanamente bastoncellare (vediamo una ricostruzione

tridimensionale di quello che è il mitocondrio) ha una forma grossolanamente a fagiolo, hanno una

lunghezza variabile, che può arrivare fino a 10 micron, uno spessore anche esso variabile da 0.5 a

1 micron.

.

Non sono identici nei diversi tipi cellulari, sia in numero che può variare molto da un tipo cellulare

all’altro, sia anche per la forma.

A volte sono molto elevati in numero in alcune cellule e questo dipende dal fatto se la cellula è una

cellula che un metabolismo attivo per cui necessita di tanto ATP (che è prodotto dal mitocondrio),

EPATOCITA,

oppure se una cellula è relativamente più assente (es. la cellula del fegato ha circa 2000

mitocondri per cellula).

Dobbiamo tenere conto che il mitocondrio è presente praticamente in quasi tutte le cellule, con

ovviamente le 2 eccezioni:

→

- Globulo rosso che, come sappiamo è una cellula anucleata e priva di organuli.

nell’epidermide

→

- Cheratinocita maturo che durante il processo di cito-morfosi cornea si

perdono i vari organuli e quindi anche il mitocondrio è assente.

I mitocondri hanno delle caratteristiche un po' particolari:

→

- 1° caratteristica da osservare è che hanno una capacità divisionale che è indipendente

dalla cellula (Es. la cellula del fegato è una cellula che viene considerata stabile perché dura

multo, non è una cellula labile, invece il mitocondrio ha una frequenza divisionale piuttosto

elevata) quindi è chiaro che il meccanismo di duplicazione del mitocondrio è scisso dal ritmo

di duplicazione della cellula a cui appartiene.

Quindi questa è una caratteristica che il mitocondrio è un organulo che ha una capacità

divisionale a differenza di altri organuli, infatti si forma un solco di segmentazione (si vede bene

nella parte di destra della foto) e si formano i due mitocondri.

Prima di questo il DNA MITOCONDRIALE si replica in modo che i due mitocondri figli abbiano

la stessa quantità di materiale genetico cioè di DNA mitocondriale.

l’esame di quello che appare al microscopio elettronico,

Questa immagine è vediamo il bordo

e notiamo che c’è un solco bianco all’interno,

esterno non continuo divide le due cito-membrane

che vediamo all’interno sono le creste

interna esterna. Invece quelle specie di formazioni lineari

mitocondriali. Ci sono varie ricostruzioni tridimensionali del mitocondrio (nella parte sinistra)

invece nella parte destra abbiamo uno spaccato di un mitocondrio e quindi possiamo vedere che

il mitocondrio è dotato di una membrana esterna, una membrana interna che si solleva in pliche

dette “CRESTE MITOCONDRIALI”, contiene al suo interno:

• il DNA (cosa particolare perché gli altri organuli non contengono DNA)

• i ribosomi (quando abbiamo fatto i ribosomi abbiamo detto che esistono alcuni

che si trovano all’interno del

ribosomi più piccoli di 55S mitocondrio)

i mitocondri possono essere indicatoridi particolari patologie, per esempio (questi sono

un’ipertrofia

mitocondri da biopsie cardiache) se ci sono dei problemi cardiaci, come cardiaca,

anche lo stesso mitocondrio diventa ipertrofico, fino ad avere problemi di rottura, quindi il

mitocondrio essendo la sede di produzione energetica della cellula e quindi del tessuto in caso

di alterazioni patologiche del tessuto è uno dei primi organuli a presentare delle alterazioni

andiamo adesso ad analizzare i vari settori del mitocondrio stesso, avevamo detto che presenta

una membrana mitocondriale esterna che lo separa dal citoplasma.

Questa membrana esterna:

• È molto simile alle membrane cellulari che abbiamo descritto la volta scorsa, ha una

superficie molto liscia e regolare

• Ha uno spessore di pochi micron (6/7)

• È attraversata da dei canali ionici (è uno dei modi di comunicare, è una proteina con cui si

può effettuare il trasporto attraverso una citomembrana, sono dipendenti dal voltaggio e

prendono il nome di PORINE MITOCONDRIALI, che vedete nel diagramma di destra

presentate in verde,

• È permeabile solo a molecole molto piccole (Ioni e piccoli metaboliti)

• È particolarmente ricca di due enzimi:

o FOSFOLIPASI

o ACETIL COENZIMA A SINTETASI

Il mitocondrio contiene un DNA mitocondriale e quindi è in grado di operare una sintesi di alcune

proteine, però le proteine mitocondriali che vengono codificate dal DNA mitocondriale sono

solamente 13 e quindi sono insufficienti per il fabbisogno del mitocondrio stesso, nel nucleo invece

vengono codificate circa 1000 proteine che poi avranno destinazione mitocondriale, queste proteine

(dette la scorsa lezione) che non contengono una sequenza segnale per il reticolo sono le proteine

destinate agli altri costituenti della cellula cioè gli altri organuli.

In questo caso le proteine mitocondriali vengono codificate nel nucleo e vengono poi trasportate

all’interno del mitocondrio da un sistema detto COMPLESSO TIM/TOM, quando una proteina deve

essere traslocata all’interno del mitocondrio praticamente viene riconosciuta attraverso la sua

sequenza di iniziamento (tutte le proteine, anche quelle che poi non vanno al reticolo, hanno delle

sequenze di indirizzamento per i vari organuli a cui sono destinati) quindi attraverso questa

sequenza di indirizzamento avviene il riconoscimento tra la proteina e una porzione della proteina

TOM, quindi viene fatta passare attraverso la proteina TOM che funziona proprio come un canale.

Tra il complesso TOM e il complesso TIM esiste un interazione strutturale che fa si che la proteina

una volta attraversato il complesso TOM si diriga verso la membrana mitocondriale interna e una

volta attraversato la membrana mitocondriale interna, quando siamo a livello della matrice che è la

parte più interna del mitocondrio, dalla proteina vengono rimosse quelle sequenze che erano servite

per far si che la proteina non sintetizzata potesse essere smistata verso il mitocondrio stesso e per

questo ci sono delle peptidasi specifiche che tolgono queste porzioni.

Una volta superata la membrana mitocondriale esterna, ci troviamo al di sotto in un piccolo spazio

peri mitocondriale, dove troviamo la membrana mitocondriale interna, questa è più sottile di quella

pliche, pieghe che vengono dette “creste” le quali

esterna, ed è quella che si solleva in queste

ad aumentare la sua superficie e si spingono verso l’interno del mitocondrio stesso. Sulla

servono

membrana mitocondriale esterna è presente in grande quantità un fosfolipide denominato

“CARDIOLIPINA” il quale fa si che la membrana mitocondriale interna sia completamente

impermeabile agli ioni. Queste proteine presenti sulla membrana mitocondriale interna hanno 3

funzioni:

➢ Trasporto degli elettroni della catena respiratoria

➢ Sintesi di ATP (proteina ATP/ sintasi)

➢ Regolazione del trasporto dei metaboliti

E’ importante perché sulla membrana interna sono presenti alcuni sistemi enzimatici che cooperano

(detto anche quando abbiamo fatto il reticolo endoplasmatico liscio che è la serie di sintesi di

fosfolipidi ma è anche un importante per la biosintesi del colesterolo che poi attraverso un interazione

con sistemi enzimatici presenti nei mitocondri portano partendo appunto dal colesterolo alla sintesi

degli ormoni steroidei).

Sulla membrana ci sono vari complessi che appartengono alla catena di trasporto degli elettroni (il

dal punto di vista istologico “noi dobbiamo

mitocondrio ha una complessità biochimica enorme

ricordare la parte morfologica”), queste catene di trasporto sono:

❖ Il complesso I o NADH coenzima Q reduttasi

❖ Il complesso II che è il succinato coenzima Q reduttasi

❖ Il complesso III che è il coenzima Q idrossilato citocromo C reduttasi

❖ Il complesso IV che è il citocromo C ossidasi

Il complesso del ATP sintetasi è costituito da due porzioni, una particella Fo (che è un canale

protonico trans-membrana) a cui si accoppia una particella F1 che è in realtà quella dotata di attività

sintetasi perché è in realtà il fine ultimo del mitocondrio cioè produrre ATP.

Abbiamo detto che il mitocondrio ha una struttura più o meno uguale, ha una membrana interna,

una membrana esterna, le creste mitocondriali, però ci sono molte variazioni morfologiche, per

esempio le CRESTE possono differire in lunghezza, forma numero, e questo dipende dalla richiesta

energetica della cellula stessa. In una cellula normale ( per normale si intende a bassa richiesta

energetica) le creste si allungano per circa metà della matrice, in generale se noi vediamo un

mitocondrio che presenta delle creste piuttosto corte vuol dire che siamo in presenta di una cellula

che ha una richiesta energetica bassa.

le creste che sono cellule dove c’è una richiesta energetica alta

Nelle cellule muscolari invece per

permettono il movimento, le creste in questo caso attraversano quasi tutta la matrice, si

impacchettano l’una con l’altra, sono molto ricche, sono in numero elevato perché corrispondono a

una situazione cellulare di un tessuto che ha una richiesta energetica piuttosto alta.

Alcuni esempi:

- In alto a sinistra abbiamo il mitocondrio classico, dove le creste non si spingono ad

attraversare tutta la matrice

- Nella parte a destra vediamo un mitocondrio attivo e le creste sono molto più abbondanti

e si spingono per tutta la matrice stessa, attraversano tutta la matrice.

Poi ci