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COMPARTIMIENTO FUNCIÓN PRINCIPAL
Membrana plasmática
Transporte de iones y moléculas, reconocimiento,receptores para moléculas grandes y pequeñas, morfología celular y movimiento
Núcleo Síntesis y reparación de DNA, síntesis y procesa-miento de RNA, síntesis de ribosomas.
Nucleólo Síntesis de ribosomas
Retículo endoplásmico
Síntesis de membrana, de proteínas y lípidos paraalgunos organelos y para exportación. Síntesis de lípidos, reacciones de detoxificación.
Golgi Modificación y selección de proteínas paraorganelos y para exportación. Exportación de Proteínas.
Mitocondrias Conservación de energía, respiración celular, oxidación de carbohidratos y lípidos, síntesis de urea y hem.
Lisosomas
Peroxisomas Reacciones oxidativas con O2, utilización de H2O2
Microtúbulos yMicrofilamentos
Citoesqueleto, morfología celular, motilidad Celular, movimientos intracelulares.
Citosol Metabolismo de carbohidratos, lípidos, aminoácidos, y nucleótidos. Síntesis de proteínas.
Cloroplastos Absorción de luz solar y transformación en energía química (ATP y NADPH). Fijación de CO2(síntesis de carbohidratos).
Hidrólisis de polímeros mediante hidrolasas ácidas.
ORGANELOS EN EUCARIONTES.
MITOCONDRIA
Ambos organelos tienen su propio genoma y
los elementos para sintetizar sus proteínas.
La evolución de simbionte a organelo
implicó la transferencia de muchos genes al
núcleo celular, con pérdida de dichos genes
en el genoma del organelo.
El DNA mitocondrial está en la matriz y a
veces unido a la membrana interna. En
humanos es un molécula circular de 16.569
pb. Codifica 2 rRNA y 22 tRNA y 11-15
proteínas identificadas. Las otras proteínas
de mitocondria están codificadas en el DNA
nuclear.
El genoma de cloroplasto en la mayoría de
los vegetales es una molécula circular de
145.000 pb que codifica ± 27 RNAt y RNAr,
así como RNAm.
¿Cuál es el origen de estos organelos? Se ha
propuesto que una bacteria púrpura en
simbiosis con otra célula originó la
mitocondria; el cloroplasto habría surgido de la
simbiosis con una cianobacteria. (Teoría
endosimbionte para el orígen de organelos,
Lynn Margulis 1960).
Organelos de mayor tamaño sólo núcleos y vacuolas son más grandes..
CLOROPLASTOS
permeable sólo a CO2, O2 y H2O,contiene proteínas transportadoras.Formada por 20% lípidos y 80 % proteínas
Contiene poros no específicos que permiten la difusión libre de moléculas de hasta 5000 kD y iones. Está formada por ± 50% lípidos y 50% proteínas
Contiene las enzimas para la oxidación de ácidos grasos y aminoácidos, las del ciclo cítrico y la piruvato dehidrogenasa. Contiene varias copias de una molécula de DNA, el DNA mitocondrial, que tiene la información para 5-6 proteínas de la membrana interna. Este DNA se transcribe a RNAm mitocondrial y se traduce en ribosomas mitocondriales.
Mitocondria
La función del organelo depende de las propiedades de sus
membranas. La membrana interna fosfolipídica es impermeable a la
mayoría de los compuestos químicos que entran y salen del organelo
(como citrato, ADP, fosfato y ATP). Para su transporte hay permeasas,
que son proteínas insertas en la membrana que forman poros que
permiten el paso de los compuestos. Algunos iones, especialmente
Ca+2 y PO4-2 se concentran en este organelo.
Estas reacciones no ocurren en una sola etapa, sino que en varias en las que los
compuestos intermediarios se oxidan gradualmente, permitiendo recoger
porciones de la energía total. Para la oxidación completa de la glucosa, se resume
para ver mas claramente la transferencia de electrones:
1- Los átomos de carbono se oxidan:
C6H12O6 + 6H2O 6CO2 + 24H + + 24 e-
2- el oxígeno molecular es reducido:
6O2 + 24 H + + 24 e- 12 H2O
Los procesos de transferencia de electrones que conectan a estas semi-reacciones
ocurren en una vía de varias etapas, que permite acoplar la energía libre del paso
de electrones para formar ATP.
Los 12 pares de electrones que participan en la oxidación de la glucosa no se
transfieren directamente al oxígeno. Son transferidos a coenzimas NAD+ y FAD
para formar 10 NADH + 2 FADH2 en el total de reacciones de la glicolisis y del
ciclo del ac. Cítrico.
En ausencia de oxígeno, puede haber oxidación parcial, por ejemplo la glicolisis:
C6H12O6 + 2 NAD 2C3H3O3 + 2H+ + 2NADH Gº´ = - 196 kJ/mol
piruvato
2 ATP
Las células obtienen su energía de las reacciones químicas, por ejemplo la
oxidación completa de la glucosa por O2 se describe por la siguiente ecuación:
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O Gº´ = -2823 kJ/mol
36 ATP
La membrana interna y la matriz alojan a las enzimas que se requieren para la mayoría de las reacciones de oxidación de piruvato y ácidos grasos
Reacciones que ocurren en la matriz mitocondrial o con enzimas de la membrana interna.
Reacciones que ocurren con enzimas que integran la membrana interna.
De acuerdo a ella, la energía electroquímica inherente a la diferencia
de concentración de protones y a la separación de carga a través de la
membrana interna mitocondrial, la fuerza protón-motora, permite la
síntesis de ATP a medida que los protones fluyen pasivamente de
regreso a la matriz a través de un poro asociado con la ATP sintetasa.
La teoría quimio-osmótica, propuesta por Peter Mitchell, es el
paradigma para el mecanismo por el cual el flujo de electrones está
acoplado con la formación de ATP.
Plantas y cianobacterias secuestran químicamente la energía de la luz mediante la
fotosíntesis, un proceso sustentado por la luz en el cual el CO2 es fijado para
producir carbohidratos.
luzCO2 + H2O (CH2O) + O2 (inverso a la oxidación de carbohidratos)
Anualmente la fotosíntesis fija 10 11 toneladas de carbón ~10 18 kJ de energía.
Además, la fotosíntesis, a lo largo del tiempo ha generado el O2 de la atmósfera
terrestre.
Células fotosintéticas
Células heterotróficas
CO2 H2O O2 Hidratos de carbono
Reacciones luminosas
Reacciones de asimilacióndel carbono
NADP+ADP + Pi
NADPHATP
H2O O2
Hidratos de carbono CO2
Fases de la fotosíntesis:
2) Reacciones de la fase clara: usa la energía de la luz para generar
NADPH + H+ y ATP. Tiene lugar en las membranas tilacoides, o en la
membrana celular interna (procariontes).
2) Reacciones de la fase oscura: son independientes de la luz. Utilizan
NADPH + H+ y ATP para la síntesis de carbohidratos a partir de CO2 y
H2O. Tienen lugar en el estroma de los cloroplastos.
Experimento de T W Engelmann,
biólogo alemán (1883). Utilizando
el alga verde Espirogyra, que
tiene un cloroplasto único en
espiral , pudo relacionar el
fenómeno de la fotosíntesis con el
espectro de absorción del
pigmento clorofila.