15. Mitocondris

• CLOROPLASTS: Energia llum -> energia química enllaços (gliceraldheid-3P)

  MITOCONDRIS: Energia quimica enllaços -> ATP

  • Els 2 tenen doble membrana i diversos subcompartiments (4-6)
  • Els 2 provenen d'origen endosimbiòtic
• ESTRUCTURA I COMPOSICIÓ MITOCONDRIS

  LOCALITZACIÓ:

  • Variable: es disposen al llarg dels microtúbuls
  • Específiques: en les c. del múscul es disposen entre sarcòmer i sarcòmer. En espermatozoides al voltant de l'axonema.

  FORMA i MIDA variables: realitzen fusió i fissió entre ells constantment.

  NOMBRE variable depenent del tipus de cèl·lula o necessitats.
• MEMBRANES I COMPARTIMENTS MITOCONDRIS 1/2

  MEMBRANA MITOCONDRIAL EXTERNA

  • Elevada permeabilitat
  • Té les porines plegades formant lamines beta

  ESPAI INTERMEMBRANÓS:

  • Composició semblant al citosol
  • Molts enzims: adeliquinasa (AMP+P en ADP)
  • Hi trobem els punts de contacte (permeten importació)
• MEMBRANES I COMPARTIMENTS MITOCONDRIS 2/2

  MEMBRANA MITOCONDRIAL INTERNA

  • 20% lipids
  • 80% proteines
  • CARDIOLIPINA, un dels principals components. Paper en el transport, ajuda a la fluidesa i estabilitat
  • Crestes
  • Major impermeabilitat

  MATRIU MITOCONDRIAL

  • ENZIMS: oxidació piruvat, cicle krebs...
  • DNA mitocondrial
  • Ribosomes mitocondrials
• BIOGÈNESI DE MITOCONDRIS

  El seu creixement pot venir de:

  • Replicació DNA mitocondrial
  • Síntesi de proteïnes a la Membrana Mitocondrial Interna
  • Importació proteïnes del citosol
  • Importació lípids del RE (prot. intercanviadores de fosfolípids)
  • Fusions i fissions
• GENOMA MITOCONDRIAL

  • DNA circular
  • No associat a histones
  • Mida variable
  • Absència introns (c. animals)
• MALALTIES MITOCONDRIALS

  SÍNDROME MERRF: Epilèpsia mioclònica amb fibres vermelles estripades.

  • Mutació gens tRNA, menor síntesi proteica, CTE alterada, menor ATP. Teixits muscular i nerviós afectats (debilitat muscular, trastorns cardíacs....)

  NEUROPATIA ÒPTICA HEREDITÀRIA DE LEBER (NOHL)

  • Mutació gens D4, ND1 o ND6 (complex I) -> menor ATP
  • Mort c. nervi òptic (pèrdua indolora visió central)

  SÍNDROME MELAS

  • Mutació gens tRNA
  • Trastorns cerebrals i musculars, acumulació àcid làctic, embòlies, migranyes...
• IMPORTACIÓ DE PROTEINES AL CITOSOL 1/3

  • Les proteïnes amb destí als mitocondris tenen una SEQÜÈNCIA SENYAL DE DIRECCIONAMENT A LA MATRIU
  • Aquesta està ubicada en N-ter (20-80aà)
  • S’ELIMINA una vegada dins la matriu
• IMPORTACIÓ DE PROTEINES AL CITOSOL 2/3

  ESTRUCTURA QUE ASSOLEIX LA SEQ. SENYAL DE DIRECCIONAMENT

  • Cada 4,6 aà → Voltaα amfipàtica
  • Adopta estructura de Hèlix
  • Aquesta diferència de hidrofobicitat actuarà com a senyal
• IMPORTACIÓ DE PROTEINES AL CITOSOL 3/3

  LA TRANSLOCACIÓ DE PROTEINES QUE VENEN DEL CITOSOL

  • Calen uns COMPLEXOS PROTEÏCS: TIM / TOM / SAM / OXA / MIM1
  • Calen uns PUNTS DE CONTACTE
  • És un procés POST-TRADUCCIONAL → Cal energia per permetre la entrada
• IMPORTACIÓ DE PROTEINES DE DINS LA MATRIU MITOCONDRIAL

  1)La proteïna sintetitzada al citosol ha de ser DESPLEGADA → Hsp70 + ATP

  2) Seqüència RECONEGUDA per complex TOM (20/22) → Interaccions iòniques

  3) TOM (20/22) està unit a TOM40 qui actuarà com a canal

  4) TOM40 està associat amb TIM23 → Continua el transport a dins la matriu. IMPORTANT: Per poder continuar l’entrada de la proteïna caldrà un gradient. Les XAPERONES MOLECULARS Hsp70 de dins la matriu acaben d’ajudar a l’entrada

  5) MPP (proteasa) tallarà la seq. senyal

  6) Hsp70 + ATP acaben d’ajudar al plegament de la proteïna
• IMPORTACIÓ DE LES PROTEINES DE LA MEMBRANA MITOCONDRIAL INTERNA 1/4

  Podrà seguir 3 mecanismes diferents:

  A)Per a proteïnes de 1 SOL PAS amb seq. senyal en N-ter

  B) Per a proteïnes MULTI-PAS amb seq. senyal en N-ter

  C) Per a proteïnes MULTI-PAS amb seq. senyal INTERNA
• IMPORTACIÓ DE LES PROTEINES DE LA MEMBRANA MITOCONDRIAL INTERNA 2/4

  A)PER A PROTEÏNES D'UN SOL PAS: Contenen seq.senyal N-ter + seq. STOP interna

  1)Hsp70 + ATP per desplegar

  2) Entrada a través de TOM 20/22 → TOM40 → TIM23

  3) Hsp70 acaba d’ajudar a entrar la proteïna

  4) MPP (proteasa) tallarà a partir de la seq. STOP

  5) Per difusió lateral la proteïna entra a la M.Mitocondrial Interna
• IMPORTACIÓ DE LES PROTEINES DE LA MEMBRANA MITOCONDRIAL INTERNA 3/4

  B)PER A PROTEINES MULTI-PAS: Amb seq-senyal en N-ter

  1)Actuen les Hsp70 + ATP per desplegar la proteïna

  2) La seq. senyal és reconeguda per TOM (20/22) → TOM 40 → TIM 23

  3) De nou l’entrada gràcies a GRADIENT + Hsp70+ATP que estiren

  4) MPP (proteasa) talla la seq. senyal de entrada

  5) Les Hsp60 (dels mitocondris) despleguen i permeten arribar a OXA

  6) OXA incorporar els dominis hidrofòbics de la proteïna en la membrana.
• IMPORTACIÓ DE LES PROTEINES DE LA MEMBRANA MITOCONDRIAL INTERNA 4/4

  C)PER A PROTEINES MULTI-PAS AMB SEQ.SENYAL INTERNA

  1)Les Hsp70 + ATP despleguen la proteïna

  2) Ara però, trobem a TOM70 unit a TOM22 → TOM40

  3) Actuen les Xaperon like Tim9/10: funció similar a xaperones desplaçant i ajudant

  4) TIM22: Directament permet l'associació de les regions hidrofòbiques de la proteïna

  a la membrana
• PROTEINES A L'ESPAI INTERMEMBRANÓS 1/3

  Hi trobem 2 mètodes de transport de proteines a l'espai intermembranós

  a)Amb seq. senyal a la Matriu Mitocondrial

  b) Sense seq. senyal a la Matriu Mitocondrial
• PROTEINES A L'ESPAI INTERMEMBRANÓS 2/3

  a)TRANSPORT DE PROTEINES A L'ESPAI MITOCONDRIAL INTERMEMBRANÓS AMB SEQ.SENYAL MATRIU INT:

  1)Hsp70 + ATP despleguen proteïna

  2) Transport TOM20/22 → TOM40→TIM23

  3) Hsp70 + ATP + GRADIENT ajuden a la entrada

  4) MPP (proteasa) talla la seq. senyal

  5) Difusió lateral entra proteïna i 2n PROTEASA talla la per la seq.

  de Intermembrane-space-targeting.
• PROTEINES A L'ESPAI INTERMEMBRANÓS 3/3

  (B) TRANSPORT DE PROTEÏNES A L’ESPAI MITOCONDRIAL SENSE SEQ. DE LA MATRIU INTERNA:

  1)Hsp70 + ATP despleguen proteïna

  2) TIM9/10 ( les xaperon like) ajuden al transport

  3) Directament a TOM40 per difusió passiva entren

  4) Les TIM9/10 poden retornar gràcies a la mida petita per

  difusió passiva a l’exterior

  5) MIA40 → genera pont de disulfur per NO PODER RETORNAR
• PROTEINES DE LA MEMBRANA MITOCNDRIAL EXTERNA

  (A) MIM1:

  1)Hsp70 + ATP permeten desplegar proteïnes

  2) Tenen seq. senyal a la membrana externa → NO ES TALLA

  3) El domini hidrofòbic queda inserit dins la membrana

  (B) TOM i SAM:

  1)Hsp70 + ATP despleguen proteïna

  2) Passen per complex TOM amb ajuda de les xaperon like Tim9/10

  3) Passen per SAM i una regió específica els permet ser incorporades en

  forma de LÀMINA BETA → PORINES (P70)