Mitocondri
Morfologia Organelli di forma bastoncellare O.5 - 1 µm di spessore Fino a 10 µm di lunghezza Organizzazione differente in differenti tipi cellulari Network Mitocondriale Tutti in comunicazione tra loro Elevato numero per cellula Epatociti circa 2000
Doppia Membrana Membrana esterna Membrana interna ripiegata Liscia Creste mitocondriali
http://www.sci.sdsu.edu/TFrey/MitoMovie.htm
Dimensioni delle strutture di membrana Giunzione delle creste 28 nm Spazio intermembrana 22 nm Diametro delle creste 30 nm Punti di contatto 14 nm Diametro punti di contatto 14 nm
Variazioni morfologiche Le creste differiscono in lunghezza, forma e numero, a seconda delle richieste energetiche della cellula Cellule normali Creste si allungano per metà della matrice Creste corte in corrispondenza di bassa richiesta energetica Cellule Muscolari Creste attraversano tutta la matrice Creste impacchettate molto strette Numero elevato in corrispondenza di elevata richiesta energetica
“Configurazioni” Condensate Ortodosso Alto livello di fosforilazione ossidativa Ortodosso Basso livello di fosforilazione ossidativa
Maggior parte delle creste arrangiate in ripiani Nelle cellule secernenti steroidi Creste Tubulari
Mitocondri “Classici” Mitocondri Attivi Creste a ripiani Attraversano metà della matrice Mitocondri Attivi Creste a ripiani strettamente impilate Attraverso tutta la matrice Mitocondri delle Cellule Secernenti Steroidi Creste tubulari o circolari
Aspetti molecolari Le membrane mitocondriali sono composte principalmente da proteine, lipidi in misura minore Le proteine mitocondriali sono costantemente rinnovate L’emivita delle proteine mitocondriali di un’epatocita di ratto è di circa 10 giorni Piccole quantità di DNA e RNA
Membrana esterna Ricca di proteine multipasso dette Porine Ricordano le proteine delle membrane batteriche Teoria del simbionte Permettono passaggio di molecole 5000-10000 dalton
Membrana interna Proteine dei complessi respiratori
Proteine mitocondriali
Proteine mitocondriali
Funzione dei Mitocondri
Funzione dei Mitocondri Fosforilazione Ossidativa Processo attraverso il quale l’ossidazione dei metaboliti cellulari produce ATP Elettroni provenienti da reazioni biochimiche Sistema di proteine di trasporto nella membrana mitocondriale Necessita di ATP-sintasi Utilizza gradiente di ioni H+ per generare ATP
Fosforilazione Ossidativa
Fusione e Fissione Network mitocondriale in continuo “movimento” Proteine specifiche che regolano il fenomeno Sono delle GTPasi Fusione Mitocondri si fondono per formare una rete continua Mitofusina 1 e 2, OPA1 Proteine della membrana mitocondriale esterna Fissione Mitocondri si dividono DLP1 o Drp1 Proteina citoplasmatica che viene reclutata sul mitocondrio
Fusione e Fissione
Fusione e Fissione Wild type Mfn1 mut Mfn2 mut
Fusione e Fissione
Fusione e Fissione Wild type Mitofusin mutant
Mitocondri e Citoscheletro Mitocondri associati al citoscheletro di actina per il loro movimento
Granuli della matrice Accumuli di fosfati di calcio Aiutano a mantenere bassi i livelli di Ca2+ nel cytosol
Distribuzione dei Mitocondri Tutte le cellule hanno mitocondri La maggior parte dei mitocondri localizzata nella porzione della cellula che ha maggior richiesta energetica Meno abbondanti in quelle cellule che lavorano in condizioni anaerobiche Alcune cellule muscolari e del sangue
Cellule con pochi mitocondri Fibre muscolari scheletriche tipo II “Fibre bianche” Contrazione rapida Lavorano in condizioni di anaerobiosi (glicolisi) Epitelio della pelle (squamoso stratificato cheratinizzato) Specialmente le cellule che non si dividono più Funzione protettiva
Neutrofili Energia prodotta attraverso glicolisi Ciclo dell’acido citrico meno importante Anaerobiosi è un vantaggio Possono uccidere batteri ed eliminare residui in zone scarsamente ossigenate Tessuti infiammati o necrotici
Distribuzione dei Mitocondri Elevato numero di mitocondri si ritrova in cellule che: Hanno macchinario per muoversi Sequestrano sostanze a pH basso Pompano una gran quantità di ioni Piccoli linfociti hanno pochissimi mitocondri Epatociti ne hanno moltissimi
Epatociti Cellule con abbondanza di tutti gli organelli Metabolismo molto attivo Detossificazione associata con produzione della bile
Muscolo Cardiaco Contrazione continua richiede molta ATP
Muscolo Scheletrico Elevata richiesta energetica Specialmente le “Fibre Rosse”
Cellule Parietali dello stomaco Forma “uovo fritto” Producono HCl Epitelio di rivestimento Mitocondri necessari per sequestrare HCl Spazio intermembrana
Cellule cigliate ATP necessaria per il movimento dei microtubuli delle ciglia Muco nella trachea Oocita nelle tube
Neuroni pre-sinaptici Vescicole contengono i neuro-trasmettitori Mitocondri forniscono energia per attività sinaptica
Coda degli spermatozoi Flagello ha la stessa disposizione dei microtubuli delle ciglia Richiede ATP per il movimento Genoma mitocondriale materno
Tubulo contorto prossimale Riassorbimento dall’ultrafiltrato Ioni Sodio diffondono passivamente attraverso la membrana apicale Trasporto attivo tramite ATPasi sodio/potassio nella membrana basale
Cellule Ossifile della paratiroide Paratiroidi piccole ghiandole dietro alla tiroide Cellule principali Secernono Paratormone (PTH) Rimpiazzate da tessuto adiposo con l’età Cellule Ossifile Funzione ignota Aumentano di numero con l’età
Grasso Bruno Produzione di calore aumentata in questo tessuto Mitocondri hanno Termogenina nella membrana interna Energia dissipata in calore che scalda il sangue nei capillari adiacenti
Fissazione chimica Congelamento
Corticale del Surrene Mitocondri convertono colesterolo in Pregnenolone Convertito in steroidi nel SER
Coni e Bastoncelli La visione richiede molta energia Sintesi proteica e conduzione energetica Cono Lipofuscina Cellula pigmentata Bastoncello Cono
Come si studiano i Mitocondri
Come si studiano i Mitocondri
Come si studiano i Mitocondri “Probes” fluorescenti Si accumulano selettivamente nei mitocondri In dipendenza dal loro potenziale di membrana o dello stato funzionale Alcune cambiano “stato” e quindi il colore emesso Altre si “accendono” o si “spengono” in risposta a variazioni della funzionalità Possono essere rilevate tramite Microscopia a fluorescenza (Cito)fluorimetria
Come si studia il potenziale di membrana
Come si studia il potenziale di membrana
Come si studia il potenziale di membrana
Come si studia la quantità di mitocondri