Adn Mitocondrial 281l1a

ADN MITOCONDRIAL. APLICACIONES EN MEDICINA FORENSE. MITOCONDRIOPATÍAS Alumnos: Salazar Quiñones Leonardo Saldaña Zúñiga Esli Sencie Wilmer Soldado Paredes Cristina

Romero Bardales Julio Grupo: 03 Docente: Méd. Becerra Llempén, Wilson

Objetivos • Conocer las principales causas por las que se generan las enfermedades de DNA mitocondrial, a partir de las características presentadas en el genoma y a nivel celular. • Conocer cuántas y cuáles son los diferentes sindromas relacionados con DNA mitocondrial. • Conocer las funciones y como elabora ATP la mitocondria. • Saber cómo se aplica el ADN mitocondrial en la medicina forense

Introducción • Las mitocondrias son orgánulos celulares encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular.

• Funciones: -Oxidación de metabolitos (ciclo de Krebs, beta-oxidación de ácidos grasos) -Obtención de ATP mediante la fosforilación oxidativa. -También sirve de almacén de sustancias como iones, agua y algunas partículas como restos de virus y proteínas. -La principal función de las mitocondrias es generar energía para mantener la actividad celular mediante procesos de respiración aerobia.

ADN Mitocondrial • Fue descubierto en 1963, por Margit M. K. Nass y Sylvan Nass utilizando microscopia electrónica y un marcador sensitivo al ADN mitocondrial.

• probablemente desciende de genomas circulares, que fueron englobadas por un antiguo ancestro de las células eucarióticas.

• Características: • • • •

Pequeño en tamaño. Ausencia de intrones.

Porcentaje muy elevado de ADN codificante. Falta generalizada de secuencias repetidas y genes de rARN comparativamente pequeños, parecidos a los de procariotas.

ADN Mitocondrial Humano • También llamado cromosoma mitocondrial, es una molécula circular de DNA de un tamaño de 16569 pares de bases (bp) (8000 veces menor que el cromosoma medio).

• En cada mitocondria existen varias copias de este ADN, de modo que el número de cromosomas mitocondriales en cada célula puede ser de varios miles. Cuatro o cinco cromosomas mitocondriales se agrupan formando los llamados nucleoides

• El genoma mitocondrial contiene un total de 37 genes -13 genes que codifican para ARNs mensajeros

-22 genes que codifican para 22 tARNs -2 genes que codifican para dos rRNAs mitocondriales

Usos del ADN Mitocondrial • ADNmt para determinar parentescos:la herencia del genoma mitocondrial se realiza exclusivamente por la vía materna, sin recombinarse. Este ADN se puede extraer de muestras de cualquier tejido, incluso de la sangre y del tejido óseo

• ADNmt en la medicina forense

Mitocondriopatías • MELAS: (miopatía mitocondrial con encefalopatía, acidosis láctica y episodios similares al ictus). Se debe a una disfunción el complejo I de la cadena respiratoria mitocondrial debida a un cambio de bases en el par 3243 de la cadena pesada

• MERRF: (epilepsia mioclónica, fibras rojas deshilachadas): se debe sobre todo a una mutación del gen que codifica el t-ARN de la lisina por un cambio de bases en la posición 8344 de la cadena pesada. Este cambio produce una disfunción del complejo V de la cadena respiratoria

• NARP (neuropatía, ataxia, retinitis pigmentaria): se debe a una mutación del gen que codifica el complejo V de la cadena respiratoria (ATP-asa 6)

• LHON (neuropatía hereditaria de Leber): se debe a múltiples mutaciones en los genes que codifican el complejo I (NADH-deshidrogenasa)

Cuestionario

1. Mencione las características del ADN mitocondrial que lo diferencian del ADN nuclear y explique cómo se hereda. i. Características: • El genoma mitocondrial está constituido por moléculas circulares de ADN (similar a las • • •

• •

bacterias). Varían en tamaño en diferentes especies. Los genomas mitocondriales más grandes están compuestos por secuencias no codificantes y al parecer no contienen mucha información genética. El genoma mitocondrial codifica todos los ARNs ribosómicos y la mayoría de los ARNs de transferencias necesarios para la traducción en la mitocondria de estas secuencias codificantes. El genoma humano y otros animales posee 16kb, las levaduras poseen 80kb y en plantas 200 kb, aproximadamente. El genoma mitocondrial humano posee alrededor de 16 kb y codifica 13 proteínas implicadas en el transporte de electrones en la fosforilación oxidativa, codifica: ARNr 16S, 12S Y 22 ARNt que se requiere para traducción de proteínas. Los ARNr 16S, 12S son los dos únicos ARNr mitocondriales de animales y levaduras, los bacterianos contienen tres. ARNr 23S, 16S, 5S y las plantas también codifica un tercer ARNr de 5S.

i.

Herencia del ADN mitocondrial:

Las mitocondrias, contienen una pequeña cantidad de ADN denominado ADN mitocondrial. Las alteraciones del material genético de las mitocondrias son la causa de algunas enfermedades que se transmiten con un patrón característico debido a que las mitocondrias solo se heredan de la madre. Todos los hijos e hijas de una mujer afectada heredarán las mitocondrias con la mutación y serán afectados por la enfermedad mientras que ninguno de los hijos e hijas de un hombre afectado heredaran la alteración ni desarrollaran la enfermedad.

i.

Diferencias del ADN mitocondrial con el ARN nuclear

ADN Mitocondrial

ADN Humano

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• • •

Número de genes en el ADN mitocondrial es de 37. Carece de intrones, presenta una exposición limitada a la recombinación, su modo haploide (con un solo juego de cromosomas) de herencia. Únicamente tiene 13 genes que codifican proteínas en todos los animales. Posee un menor peso molecular.

Herencia Materna, Poliplasmia, Segregación Mitótica, Alta velocidad de mutación ( diez veces mayor que el ADN humano

Genes del ADN cromosómico nuclear humano son 20.000 - 25.000.

2.- Mencione las características comunes de las mitocondriopatías: investigue las bases moleculares de 1 enfermedad producida por estos defectos. •

•

Para que se puedan desarrollar todos estos procesos las mitocondrias poseen más de 50 enzimas (sustancia proteica capaz de activar una reacción química definida) diferentes y a su vez la mayoría de estas enzimas o complejos enzimáticos están integrados por más de 40 proteínas diferentes.

La acumulación de ácido láctico en la sangre (acidosis láctea)

Causas:

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Es causa por una mutación puntual de un nucleótido de Adenina por Guanina en la posición A3243G del ADNmt, que afecta al que codifica el ARN de transferencia de la Leucina. el 80 % está asociada a la mutación A3.243G GENÉTICA MELAS es causado por mutaciones en los genes en el ADN mitocondrial.

-

3.-Mencione las diferencias estructurales y funcionales entre la membrana mitocondrial interna y externa.

• Membrana externa: bicapa lipídica exterior la cual es permeable a iones, metabolitos y otras macromoléculas. Esto último se debe a que contiene unas proteínas llamadas porinas, las cuales forman poros. Esta membrana realiza relativamente pocas funciones enzimáticas o de transporte

• • -Membrana interna: ésta membrana contiene más proteínas, carece de poros y es más selectiva en comparación con la membrana externa. Contiene muchos complejos enzimáticos y sistemas de transporte transmembrana; éstos están implicados en la translocación de moléculas. La composición de la membrana mitocondrial interna hay una gran cantidad de proteínas (cerca de un 80%), y son además exclusivas en este.

4.-Si existe un daño en las mitocondrias de una persona ¿cuál de los siguientes procesos se verían directamente afectados?, explíquelos brevemente a cada uno de los procesos afectados: •

GLUCOLISIS

Es importante porque los disacáridos y lo polisacáridos deben ser hidrolizados hasta monosacáridos para poder atravesar la pared intestinal para llegar al torrente sanguíneo y poder ingresar al interior de las células para su utilización.

La glucolisis produce ATP sin la participación del O2. Ocurre en el citosol de la mayoría de las células, incluidas muchos microorganismos anaeróbicos.

•

CICLO DE KREBS

En células eucariotas se realiza en la matriz mitocondrial. En las procariotas, el ciclo de Krebs se realiza en el citoplasma. En organismos aeróbicos, el ciclo de Krebs es parte de la vía catabólica que realiza la oxidación de glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos hasta producir CO2, liberando energía en forma utilizable: poder reductor y GTP (en algunos microorganismos se producen ATP).

• TRANSPORTE DE ELECTRONES Conocido también como cadena de transporte de electrones o cadena respiratoria, se localiza en la membrana mitocondrial interna. Está formado por varios complejos de proteínas grandes y por dos pequeños componentes independientes, la ubiquinona y el citocromo C.

• FOSFORILACION OXIDATIVA La fosforilación oxidativa atrapa la energía en la forma de ATP de alta energía para que la fosforilación oxidativa continúe, se deben reunir dos condiciones principales. Primero, la membrana mitocondrial interna debe estar físicamente intacta de tal manera que los protones solamente pueden re-ingresar a la mitocondria por el proceso que esta acoplado a la síntesis de ATP.

• FERMENTACIÓN En los seres vivos, la fermentación es un procesos anaeróbico y en el no interviene la mitocondria ni la cadena respiratoria

5.-La medicina forense y el ADN mitocondrial. Aplicaciones. • En 1996, se itió por primera vez un juicio, la prueba de ADN mitocondrial basada en el análisis de este ADN de la saliva que coincidió con el de un pelo encontrado.

• Determinar la identidad de los restos humanos

Conclusiones •

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Las enfermedades mitocondriales son un grupo de trastornos que están producidos por un fallo en el sistema de fosforilación oxidativa (sistema Oxphos), la ruta final del metabolismo energético mitocondrial, con la consiguiente deficiencia en la biosíntesis del trifosfato de adenosina. Consideramos las siguientes enfermedades causados por la mutacion del ADN mitocondrial: MELAS, MERRF, NARP, LHON. La función más importante de la mitocondria es producir energía. Las moléculas más simples de la nutrición se envían a las mitocondrias para que ser procesadas y crear moléculas cargadas que son combinadas con oxígeno para producir ATP. Este proceso es conocido con el nombre de fosforilación oxidativa

Bibliografía • DE ROBERTIS, E. D. P & E. M. F. Biología Celular y Molecular. 11a Edición. Editorial EL ATENEO. Buenos aires-Argentina. 1990.

• http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S102930192009000400008&script=sci_arttext

• REECE .Biología. España: Panamericana; 2007 • CURTIS. BIOLOGÍA. España: Panamericana; 2007