Introducción Generalidades

Introducción
Generalidades
Las células se clasifican en
autótrofas o heterótrofas según el
método de obtener la energía para
su
metabolismo.
Las
células
autótrofas poseen cloroplastos,
organelos
citoplasmáticos
que
pueden efectuar la fotosíntesis,
mediante la cual logran capturar
energía solar, llamándose por esto
células endergónicas. El proceso
que realizan puede resumirse en la
ecuación :
E
6CO2 + 6H2O ----> C6H12O6 + 6O2
Las mitocondrias son organelos
citoplasmáticos muy plásticos y
móviles. Con microcinematografía
se las ha visto que cambian
constantemente de forma, se
mueven por el citoplasma y a
menudo
se
asocian
con
microtúbulos. El tamaño es variable
con un ancho de alrededor 0.5 µm y
una longitud de ± 7.0 µm.
Las células heterótrofas son las
que liberan energía (exergónicas)
mediante el proceso de fosforilación
oxidativa, que se efectúa en las
mitocondrias. El proceso puede
resumirse en la ecuación siguiente :
20 minutos
C6H12O6 + 6O2 ----> 6CO2 + 6H2O
E
Fotosíntesis
Fosforilación
Con luz
Periódica
Usa CO2 y H2O
Libera O2
Rompe H2O
Endergónica
Capta energía
En cloroplasto
Sin luz
Contínua
Usa O2
Libera CO2
Forma H2O
Exergónica
Libera energía
En mitocondria
La distribución de las mitocondrias
es generalmente uniforme en el
citoplasma, aunque hay células que
muestran una distribución especial,
como es el caso de las células
musculares estriadas esqueléticas,
que se ubican en su periferia; o en
las células del tubo proximal del
riñón, que se encuentran en el
citoplasma basal; o en la pieza
intermedia
de
la
cola
del
espermatozoide.
Mitocondria
La orientación de las mitocondrias,
especialmente las largas, es paralela
al eje de la célula, cuando ésta es
cilíndrica. Si la célula es esférica,
tienden a ubicarse en posición radial
a los centríolos.
La cantidad de mitocondrias en
una célula varía. Hay células, como
las parietales de la mucosa del
estómago, que cerca del 50 % del
volumen
del
citoplasma
está
ocupado por las mitocondrias. En los
hepatocitos,
la
cantidad
de
mitocondrias varía según la posición
que ellos tengan en el lobulillo
acinar: en los centrales hay cerca de
1.600 mitocondrias, en los mediales
unas 1.300 y en los periféricos,
1.060; además el diámetro de las
mitocondrias aumenta desde las
centrales hacia las periféricas, pero
disminuye la longitud.
Estructura de la mitocondria
La mitocondria está conformada
por una membrana externa de unos
6 nm, una cámara externa de unos
6-8 nm, llamada también espacio
intermembranal, una membrana
interna que proyecta hacia el
interior unos pliegues denominados
crestas mitocondriales y una
cámara interna llamada matriz
mitocondrial.
Las crestas mitocondriales son
tabiques
incompletos
que
no
interrumpen la continuidad de la
cámara interna, la cual se encuentra
llena de un gel denso con altas
concentraciones
de
proteínas
solubles y pequeñas moléculas.
Microfotografía de una mitocondria
de una célula gástrica
mostrando las crestas laminares.
Coloca los nombres de cada
parte de la mitocondria señalada
por las flechas.
Mitocondria
Mediante la técnica de tinción
negativa, se ha visto que la
superficie interna es totalmente
asimétrica por la presencia de unas
partículas de unos 9 nm, unidas a la
membrana por un pequeño tallo de 3
x 5 nm. Estas partículas se llaman
partículas elementales ó partículas
F0-F1, las que se encuentran
espaciadas a intervalos de unos 10
nm. Cada una de ellas representa
una ATPasa especial en donde
ocurre la producción de moléculas
de ATP.
Por último, la estructura interna de
la mitocondria varía según los
diferentes tipos celulares. Así, el
número de crestas mitocondriales
por unidad de volumen es alto en las
células musculares y bajo en las
células germinales. También, las
crestas pueden presentarse como
láminas
(célula
parietal
en
estómago)(ver foto ME en página
anterior) o como túbulos (célula de
Leydig en testículo)(ver foto ME
abajo)
Organización molécular de
las membranas mitocondriales
Se
ha
logrado
separar
la
membrana externa de la mitocondria
mediante la digitonina, produciéndose unas estructuras llamadas
mitoplastos, constituidos por la
membrana interna que encierra la
matriz
mitocondrial.
Estos
mitoplastos son capaces de realizar
la fosforilación oxidativa.
La membrana externa posee un
40% de lípidos contra un 20 % de la
membrana interna y contiene
colesterol. Esto significa que La
relación lípido–proteína es de 0.8
para la membrana externa y de un
0.3 para la membrana interna. La
membrana externa posee una
proteína llamada porina de 29 kD,
sintetizada en ribosomas libres e
integrada a la membrana en forma
postranscripcional, concede una
resistencia a la digestión por tripsina
y parece formar canales para el
paso de solutos.
porina
Microfotografía de una mitocondria
de una célula de Leydig (testículo)
mostrando las crestas tubulares.
Mitocondria
La membrana externa contiene,
entre otras proteínas, un sistema
enzimático
específico
:
la
monoamino-oxidasa, la cual viene a
constituirse
en
una
molécula
marcadora de la membrana externa.
La membrana interna, represen.tada por los mitoplastos, posee un
20 % de lípidos y un 80 % de
proteínas, carece de colesterol y
posee un alto contenido de ácidos
grasos insaturados, todo lo cual
explica su baja fluidez (o alta
viscosidad). La importancia de esta
situación es que la transferencia de
electrones entre los diferentes
componentes de la cadena transportadores de electrones, podría ser
mediada por difusión lateral y por
colisiones en el plano de la
membrana.
Entre
las
proteínas
de
la
membrana interna se encuentran los
componentes
de
la
cadena
respiratoria y de la fosforilación
oxidativa. Además, contiene varios
transportadores
(carriers)
para
varias moléculas. Los transportadores más importantes son los que
se relacionan con el pasaje de ATP,
ADP y PO4. Corresponde a un
transportador que mueve ATP hacia
el citosol y ADP hacia la matriz, es
decir, es del tipo antiporte.
Entre los lípidos de la membrana
interna hay uno muy especial : la
cardiolipina. Este lípido posee 4
cadenas de ácidos grasos, que se
considera
que
reduce
la
permeabilidad de la bicapa a los
protones hidrógenos.
Función de la mitocondria.
Proteínas, lípidos y carbohidratos
constituyen la mayor parte de los
alimentos que consumimos y que
deben ser degradados en moléculas
pequeñas (monómeros) para que
puedan proporcionar energía a la
célula. La degradación es lograda
por acción enzimática y se llama
catabolismo, el cual se considera
que ocurre en 3 etapas: (a) etapa 1,
ocurre en el tracto digestivo cuando
moléculas grandes son reducidas a
sus monómeros; (b) etapa 2, ocurre
dentro de la célula cuando los
monómeros son degradados hasta
piruvato que entra a la mitocondria y
se convierten en acetil CoA; y (c)
etapa 3, ocurre dentro de la matriz
de la mitocondria, cuando el acetil
CoA es degradado completamente a
CO2 y H2O liberándose energía en
forma de ATP.
Mitocondria
Glucólisis
La glucólisis corresponde a la
degradación de la glucosa para
producir ATP en ausencia de O2
(anaerobiosis). En este proceso, la
glucosa de 6 C se convierte en dos
moléculas de piruvato de 3 C cada
una. Esta conversión comprende
una secuencia de 9 pasos
enzimáticos que produce intermediarios fosfatados. La célula hidroliza
2 moléculas de ATP para conducir
los pasos iniciales y produce 4 ATP
en los pasos finales, con una
ganancia neta de 2 ATP por cada
molécula de glucosa.
ALIMENTOS
Proteínas
Carbohidratos
Etapa Aminoácidos
1
Monosacáridos
Glucólisis
anaeróbica
Etapa
2
Lípidos
Ac. grasos
ATP
ADP
Piruvato
Acetil CoA
ciclo de
Krebs
Etapa
3
NADH
Transporte
3 ATP
de electrones
3 ADP
O2
NH3
H2 O
CO2
Productos de desecho
La secuencia de reacciones puede
ser dividida en 3 etapas: (a) etapa 1,
pasos del 1 al 4: la glucosa de 6C se
convierte en 2 moléculas de
gliceraldehido 3 fosfato de 3C, estas
reacciones requieren de 2 ATP; (b)
etapa 2, pasos 5 y 6: el grupo
aldehido se oxida a grupo carboxilo
liberando ATP y reduciendo una
molécula de NAD+ (transportadora
de electrones); y (c) etapa 3, pasos
del 7 al 9: los fosfatos de la molécula
son transferidos al ADP para
producir ATP.
En resumen, la glucólisis es el
paso previo, en células aeróbicas,
para entrar a la mitocondria. En
células anaeróbicas es la principal
fuente de ATP. Convierte una
molécula de glucosa de 6C en 2
moléculas de piruvato de 3C cada
una, utiliza 2 ATP y produce 4 ATP,
ganando 2 ATP. Además reduce
una molécula de NAD+.
Mitocondria
GLUCOSA
ATP
1
6C
ADP + Pi
G-6-P
6C
2
Fructuosa-6-P
3
ATP
6C
ADP + Pi
Fructuosa-1,6-diP 6 C
Con algunas excepciones, este
proceso de glucólisis anaeróbica,
que lleva la glucosa a piruvato y a
acetil CoA, ocurre en todas las
células. En el caso de contracciones
musculares bruscas, el piruvato
puede ser transformado en lactato,
mediante un tipo de reacción
química llamada fermentación. Este
proceso se produce en situaciones
de hipoxia (poco oxígeno), cuando
por contracciones bruscas el aporte
de O2 es insuficiente para cubrir las
necesidades de todas las fibras
musculares.
4
Gliceraldehido-3-P 3 C
5
Pi
NAD
NADH
1,3 difosfoglicerato 3 C
6
ADP
ATP
3 fosfoglicerato
3C
2 fosfoglicerato
3C
7
8
fosfoenolpiruvato 3 C
9
ADP
ATP
PIRUVATO
3C
La acumulación de lactato produce
en
el
músculo
contracciones
dolorosas y puede llegar a producir
tetanización (paralización). Sólo con
un aporte suficiente de O2, el lactato
puede revertir a piruvato y seguir así
la vía metabólica normal.
En el caso de los eritrocitos (G.R.),
la glucólisis anaeróbica termina
siempre en lactato, porque las
mitocondrias que contienen las
enzimas para la oxidación aeróbica
del piruvato no están presentes. En
el caso de las levaduras, el piruvato
es llevado hasta alcohol etílico
(etanol) por el proceso llamado
fermentación
alcohólica.
Este
proceso no ocurre en el humano por
la ausencia de la enzima alcohol
deshidrogenasa.
Mitocondria
En resumen, en condiciones
aeróbicas (con aporte de O2) la
glucosa
es
degradada
hasta
piruvato, que al unirse con la CoA se
transforma en acetil–CoA que entra
al ciclo de Krebs (que ocurre en la
matriz); en condiciones anaeróbicas
(con deficiencia de O2), la glucosa
es degradada hasta piruvato y luego
en lactato.
NADH
NAD es una abreviación de
nicotinamida adenina dinucleótido, lo
que deduce que una parte de la
molécula es un AMP y otro es un
anillo
de
nicotinamida,
con
capacidad para captar un protón
hidrógeno con dos electrones (ión
hidruro, H–, H :). Se encuentra en 2
estados: oxidado NAD+ ó reducido
NADH. En su forma reducida es
muy inestable con gran tendencia a
transferir el ión H– a otras moléculas.
La acción de la forma oxidada es
captar 2 átomos de H de un sustrato
: un H con dos e– (H : –) es añadido
al NAD y otro H como protón es
liberado al medio circundante.
Importante, casi toda la energía
disponible de la combustión de
carbohidratos, lípidos y otros
compuestos
en
las
etapas
tempranas de la oxidación es
guardada en forma de e– de alta
energía, captados por NAD+ y FAD.
Ciclo del ácido cítrico
El ciclo de Krebs (por su creador
Sir Hans Krebs) llamado también
ciclo del ácido cítrico (por ser el
primer intermediario) o ciclo de los
ácidos carboxílicos (por sus 3
primeros intermediarios) ocurre en la
matriz mitocondrial de las células
eucarióticas o en el citosol de las
procarióticas. El ciclo de Krebs se
produce cuando hay O2 molecular
disponible y el piruvato. Aunque este
ciclo no usa O2 directamente, lo
hace a través de las enzimas deshidrogenasas
NAD
(nicotinamida
adenin dinucleótido) y FAD (flavin
adenin dinucleótido).
Las principales funciones del ciclo
de Krebs son : (a) descarboxilación,
es decir, pérdida de carbonos
mediante la producción de CO2: (b)
protonización
:
liberación
de
protones H+ que serán captados por
las enzimas NAD y FAD.
El ciclo comienza con la reacción
entre el acetil CoA y el oxalacetato
(4C) para formar el citrato (6C),
luego una serie de reacciones
enzimáticas logran desprender 2 C
(en forma de CO2 ) del citrato para
convertirlo nuevamente en oxalacetato, que repetirá el ciclo. El CO2
producido difunde de la mitocondria
y abandona la célula. En este ciclo,
átomos de H son transferidos a
moléculas transportadoras ( NAD y
Mitocondria
FAD). En cada ciclo 3 moléculas de
NAD+ son convertidas en NADH y
una molécula de FAD en FADH2. La
energía almacenada en estos
electrones es aprovechada posteriormente en las reacciones de
fosforilación oxidativa que ocurre a
nivel de moléculas ubicadas en la
membrana interna de la mitocondria.
(ver esquema en la siguiente página)
La
cadena
respiratoria
está
conformada por una serie de
macromoléculas ubicadas en la
membrana interna de la mitocondria
y cuya función es movilizar los e–
recibidos del NADH y entregarlos al
O2; además, bombea H+ desde la
matriz hacia el espacio intermembranal.
Fosforilación oxidativa
La fosforilación oxidativa es la
última etapa en el catabolismo y es
donde se libera la mayor cantidad de
energía. En este proceso, la
moléculas de NADH y FADH2
entregan sus electrones al O2 para
formar H2O. Parte de la energía
liberada es utilizada para producir
ATP y el resto se libera como calor.
Cada molécula de NADH lleva un
ión hidruro (H :, H-, un átomo de H
con un electrón extra). El proceso de
transporte de e– comienza cuando el
ión hidruro es removido del NADH
regenerando el NAD+ y entregando
un H+ al medio y dos e– a la cadena
respiratoria.
NADH : Õ NAD+ + 2e– + H+
Las macromoléculas se agrupan
en 3 complejos : (a) complejo
deshidrogenasa NADH, es el
complejo más grande (800 Kd y más
de 22 cadenas polipeptídicas),
acepta los 2 e– del NADH, los pasa a
la ubiquinona y bombea el H+ al
espacio intermembranal (b) complejo
citocromo b–c1, un poco más
pequeño que el anterior (500 Kd y 8
cadenas polipeptídicas), recibe los
e– de la ubiquinona, los pasa al
citocromo c y bombea otro H+ hacia
el espacio; y (c) el complejo
citocromo oxidasa (a, a3) el más
pequeño (300 Kd y 18 cadenas
polipeptídicas), acepta los e– del
citocromo c, los entrega al O2 y
bombea otro H+ al espacio
intermembranal. (ver esquema en la
página 204)
Mitocondria
Glucosa
2NAD+
oxalacetato
2NADH-
2NAD+
Matriz
citoplasm
malato
Piruvato
M. Ext.
M. Int.
2NAD+
Matriz
mitocond
2NADH2NAD+
2NADH-
malato
Ac CoA
2NADH2NAD+
2NAD+
2NADH-
ciclo de
ácido
cítrico
oxalacetato
CO2
2FADH22FAD+
2NAD+
2NADHCO2
10 NADH ---> 30 ATP
2 FADH2 ----> 4 ATP
Mitocondria
3 ATP (NADH)
2 ATP (FADH)
NADHFADH2
FAD+
NAD+
O2
F1
c
M. Int.
Espacio
intermembranal
I
II
u III
4H+
IV
V
F0
4H+
2H+ 10H+ (NADH)
4H+
2H+
6H+ (FADH)
M. Ext.
De lo anterior se deduce que la
transferencia de e– está acoplada
con una liberación orientada de H+.
El movimiento de H+ trae 2
consecuencias : (a) genera una
gradiente de pH a través de la
membrana interna, con un pH mayor
en la matriz que en el espacio
intermembranal
(equivalente
al
citosol, cerca de 7, ya que la
membrana externa es permeable a
los iones); y (b) genera una
gradiente de voltaje (potencial de
membrana), negativa hacia la matriz
y positiva hacia el espacio. En
conjunto, se dice que ambas
gradientes conforman el llamado
gradiente protónica electro-química,
la cual ejerce una fuerza que trata
de mover H+.
Complejos :
I - NAD deshidrogenasa
II- succinato deshidrog.
III- citocromo b-c1
IV- citocromo oxidasa
V- ATP sintasa
-------------U- ubiquinona
C- citocromo c
dirección mov. Electr.
membrana
interna de
mitocondria
H+
+ + +
potencial de
membrana
UV
matriz
mitocondrial
- - -
H+
membrana
interna de
mitocondria
H+
acido
gradiente de
concentración
UpH
alcalino
matriz
mitocondrial
H+
Mitocondria
Producción de ATP
Una proteína muy compleja,
ubicada en la membrana interna de
la mitocondria, denominada ATPasa
F0-F1 o simplemente ATP sintasa,
es responsable de la producción de
ATP.Este complejo es visible al ME,
como una masa oscura abultada (9
nm) dirigida hacia la matriz y unida a
la membrana por una unión más
estrecha. Este complejo posee dos
componentes principales : F0 y F1.
El componente F0 es un complejo
proteico intrínseco en la membrana
interna,
integrado
por
varias
unidades de proteínas a, b y c; en
conjunto, forma un canal a través del
cual los protones pueden fluir desde
el espacio intermembranal hacia la
matriz.
El componente F1 es un complejo
de 9 cadenas polipeptídicas (3 α, 3β,
γ, δ y ε), las cadenas γ, δ y ε
permiten la unión con el complejo F0.
En
las
cadenas
β
ocurre
alternativamente la síntesis de ATP
desde ADP y PO4, cuando el H+
pase por el centro de las cadenas.
Se sabe que el complejo F1 solo
sintetizará ATP cuando se encuentre
unido al F0, pues al estar separado
realiza la acción contraria: hidroliza
ATP.
α β α β
Matriz
Membrana
interna
Espacio inter
membranal
Recordemos en este punto que 10
protones son bombeados a través
de la membrana por cada par de
electrones entregados por una
molécula de NADH. Así, la oxidación
de una molécula de NADH conduce
a la síntesis de casi 3 moléculas de
ATP (recordar : 3 H+ produce una
molécula de ATP). Por otro lado, la
oxidación de una molécula de
que
resulta
en
la
FADH2,
transferencia de 6 protones, dirige la
síntesis de solo 2 moléculas de ATP.
Mitocondria
Translocación de proteínas
mitocondriales
La información genética para las
proteínas mitocondriales se encuentra en dos sitios diferentes : ADN
nuclear y ADN mitocondrial. La
mayor proporción de proteínas
mitocondriales poseen su información en el ADN nuclear; por
consiguiente, de allí derivarán los
ARNm, que junto con los ribosomas
citosólicos las sintetizarán en el
citosol. Estas proteínas deberán
atravesar las membrana mitocondriales (externa e interna) para llegar
a su destino final.
En proceso de translocación es
similar al descrito para las proteínas
del RER. Tomaremos primero el
caso de una proteína de la matriz,
por ejemplo, una enzima del ciclo de
Krebs. Es sintetizada en el citosol,
sus primeros aminoácidos (20 a 80)
conforman la secuencia señal, la
cual dispone de un receptor en la
membrana externa que la moviliza
hacia el translocador. Éste es una
serie de proteínas ubicadas en la
membrana externa e interna y que
contactan de tal manera que puede
evidenciarse al ME en los llamados
puntos
de
contacto
de
las
membranas.
La translocación del precursor de la
proteína de la matriz ocurre en un
solo paso a través de las dos
membranas. Sin embargo, hay dos
momentos en este proceso que
deben aclararse :
(1) la inserción del precursor en el
translocador
requiere
de
chaperoninas citosólicas (Hsp 70)
que ayudan a mantener desplegada
la proteína, mientras se inicia la
translocación y de una gradiente
electroquímica mantenida por el
bombeo de H+ desde la matriz hacia
el espacio intermembranal (cámara
externa);
Mitocondria
(2) la translocación a través del
translocador, requiere de hidrólisis
de ATP para liberar la cadena de las
chaperoninas citosólicas y de otras
chaperoninas mitocondriales (Hsp
60) que mueven vectorialmente la
cadena hacia la matriz.
Una vez en la matriz, el precursor
pierde la secuencia señal por acción
de una peptidasa señal, la cual la
deja libre en la matriz y se libera de
las chaperoninas mitocondriales por
hidrólisis de ATP. Otras chaperoninas colaboran luego con el
plegamiento definitivo de la proteína
mitocondrial haciéndola activa.
Las proteínas que tienen su
residencia
en
el
espacio
intermembranal (cámara externa)
son translocadas por el mismo
mecanismo que las proteínas de la
matriz; sin embargo, hay medios por
los cuales ellas no se quedan en la
matriz. Uno de ellos es que al
eliminarse el péptido señal por
acción de la peptidasa señal, queda
evidente una segunda secuencia
señal hidrofóbica que dispone de un
translocador en la cara que mira
hacia la matriz de la membrana
interna. Así, ocurre la translocación
desde la matriz hacia la cámara
externa en donde existe una nueva
peptidasa señal que la libera en el
espacio intermembranal.
Mitocondria
ADN mitocondrial
Hace años atrás, cuando unos
científicos estaban detectando ADN
en células eucarióticas, además de
encontrar ADN en los núcleos,
detectaron unas manchas en el
citoplasma. Pensaron que era una
falla de la técnica (artefacto). Sin
embargo, al aplicar con más
precisión se dieron cuenta que la
detección del ADN citoplasmático
correspondía
a
las
.
.
.
¡mitocondrias! La pregunta clave
aquí es ¿de dónde provino? Otras
preguntas podrían ser ¿cómo es? y
¿qué hace allí?
Después de muchos estudios, la
respuesta la tiene la Evolución.
Parece ser que hace millones de
años atrás, una célula que vivía
tranquilamente en el primitivo caldo
terrestre, vio con envidia que cerca
de ella existía un organismo más
pequeño que producía más energía.
Ni tonta ni perezosa, la engulló
(fagocitó). Así quedó formada la
mitocondria, la cual tiene dos
membranas : una de la célula
primitiva y otra del organismo
fagocitado. Por eso es que hay
diferencias químicas entre las dos
membranas de la mitocondria, la
interna posee la cardiolipina, un
lípido con 4 cadenas de ácidos
grasos, en tanto que todos los
lípidos de la célula poseen sólo tres.
Volviendo al ADN, no debemos
olvidar que el organismo fagocitado,
aunque carecía de núcleo visible
(procarionte), tenía su propio ADN,
que es diferente al ADN de la célula
primitiva. De hecho, el ADN de la
mitocondria es circular con dos
hebras una pesada y otra liviana,
con más contenido de G y C. Ahora
bien, este ADN mitocondrial posee
la información hereditaria para 13
proteínas pertenecientes a los
complejos de la membrana interna.
Teoría simbiótica
Membrana externa :
del organismo que fagocitó
(eucarionte)
Membrana interna :
del organismo fagocitado
(procarionte)
Mitocondria
Complejo Nº proteínas
Nombre del complejo
I
7 (de 22)
NADH deshidrogenasa (reductasa)
III
1 (de 8)
Citocromo b-c1 (reductasa)
IV
3 (de 7)
Citocromo c (oxidasa)
V
2 (de 13)
F0
Total 13
proteínas
El genoma mitocondrial humano
codifica
para
13
proteínas
comprometidas en el transporte de
electrones
y
la
fosforilación
oxidativa. Además, codifica para los
dos ARNr : el 12 S de la subunidad
pequeña y el 16 S para la subunidad
grande del ribosoma. Por otro lado,
codifica para 22 ARNt que son
necesarios para la traducción de las
proteínas mitocondriales. El cuadro
mostrado arriba detalla las proteínas
mitocondriales codificadas en el
genoma mitocondrial, por cada
complejo.
Casi todas las mitocondrias del
cigoto son aportadas por el ovocito
más que por el espermatozoide. Al
igual que el genoma nuclear es
susceptible de sufrir mutaciones,
también
lo
es
el
genoma
mitocondrial.
Ahora
bien,
las
mutaciones en el ADN mitocondrial
son transmitidas a la siguiente
generación por la madre.
ATP sintasa
Aplicación clínica
La enfermedad hereditaria de
Leber, que se manifiesta por una
neuropatía del nervio óptico, es una
rara enfermedad que deviene en
ceguera, debido a una degeneración
del nervio óptico. La visión se pierde
alrededor de los 20 años, siendo
más frecuente en los varones.
En
1988,
Douglas
Wallace
identificó una mutación en el ADN
mitocondrial causante de esta
enfermedad. Esta mutación afecta
una de las subunidades del complejo
I en la cadena transportadora de
electrones, que resulta en la
sustitución de una histidina por una
arginina. La mutación reduce la
capacidad de la mitocondria para
realizar el transporte de electrones y
la fosforilación oxidativa, con la
consecuencia de disminuir la
producción de ATP. Esto tiene
grandes efectos en los tejidos muy
dependientes de la fosforilación
oxidativa, como es el tejido nervioso
incluyendo el nervio óptico.