Transporte Activo :

1. Transporte Activo : Transporte Activo Primario : La energía necesaria para el transporte de una molécula o ión es proporcionada por la hidrólisis de ATP Transporte Activo Secundario : La energía necesaria para el transporte de una molécula o ión es proporcionada por el potencial electroquímico de otra molécula o ión Dentro de este gran grupo de Transportadores Activos Secundarios vamos a estudiar los Transportadores Activos Secundarios Mitocondriales. Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

2. El transporte de iones y metabolitos a través de las membranas mitocondriales La mitocondria presenta una membrana exterior permeable a iones, metabolitos y muchos polipéptidos. Eso es debido a que contiene proteínas que forman poros llamados Porinas o VDAC ( canal aniónico dependiente de voltaje ), que permiten el paso de moléculas de hasta 10 kD y un diámetro aproximado de 20 Aº. La membrana interna mitocondrial es altamente selectiva, presenta un alto contenido en proteínas ( 75% en peso ). Su impermeabilidad controlada sirve para crear gradiente de concentración para diferentes iones y seleccionar el paso de sustratos y nucleotidos relacionados con el intercambio de materiales y energía entre el citosol y la matriz mitocondrial. Para conseguir ese control de entrada y salida selectiva de moléculas, la membrana mitocondrial interna dispone de una batería de proteínas transportadoras que en la mayoría de los casos actúan a favor de gradiente de concentración, aunque algunas lo hacen contra gradiente. De esta forma se logra que en la matriz mitocondrial se acumulen selectivamente metabolitos, y que otros metabolitos puedan salir de la mitocondria hasta el espacio intermembrana y/o hasta el citosol de la célula. Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

3. Durante los procesos degradativos ( catabolismo ) la energía es acumulada en forma de moléculas reducidas como NADH o FADH2 ( poder reductor ) La Cadena Transportadora de electrones, en la membrana mitocondrial interna, convierte este poder reductor en un potencial electroquímico de H+. Es decir, que la cadena trasportadora de electrones bombea protones al espacio intermembrana desde la matriz mitocondrial. Esto crea un potential eléctrico transmembrana -180 a -200 mV . Al potencial electroquímico de los protones se le llama fuerza protomotriz. El campo eléctrico es de 105 Vcm-1 El grosor de la IM es de 10 nm DV= DYm = - 180 mV H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

4. Cotransportadores Mitocondriales: El transporte de Nucleotidos de Adenina ( ATP / ADP ) por ANT1, ANT2 y ANT3. El transporte de ácidos grasos, y el transportador de carnitina / acil-carnitina. El cotransportador ( antiportador ) de aspartato / glutamato. Los simportadores de glutamato / H+ y antiportadores de glutamato / OH-. El simportador de fosfato / H+ y antiportador de fosfato / OH-. El antiportador de malato / cetoglutarato Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

5. El transporte de Nucleotidos de Adenina El fosfato inorgánico, al igual que el ADP, es requerido en la matriz mitocondrial  para la síntesis de ATP en el Complejo V ( ATPasa ) que realiza la fosforilación oxidativa Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

6. Por ello existen mecanismos que permiten el paso de fosfato inorgánico y de ADP procedentes del citosol hasta la matriz mitocondrial. Esto se acopla con una salida de ATP desde la matriz hasta el espacio intermembrana, y de allí al citosol. Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

7. El proceso de transporte de nucleotidos de adenina, que intercambia ADP con ATP es realizado por los antiportadores  SLC25A4,  SLC25A5, y SLC25A6. El proceso de transporte de Pi  es realizado por el simportador mitocondrial de fosfato / H+  o antiportador de fosfato / OH-, denominado SLC25A3. El transporte de nucleotidos de adenina se lleva a cabo mediante un intercambio de los nucleotidos de adenina ADP y ATP. Este transporte lo realiza una proteína de la membrana interna mitocondrial  que es  transportador o translocador de ADP / ATP ( abreviadamente ANT o ACC ). Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

8. Se han identificado 3 isoformas del  transportador o translocador de ADP / ATP (ANT), denominadas ANT1, ANT2 y ANT3. Presentan un 90% de homología a en su estructura primaria proteica. Las tres isoformas son miembros de la familia 25 de transportadores de solutos : SLC25A4  Translocador mitocondrial de nucleotidos de Adenina ( ANT 1 ). SLC25A5Translocador mitocondrial de nucleotidos de Adenina ( ANT 2 ). SLC25A6  Translocador mitocondrial de nucleotidos de Adenina ( ANT 3 ). ANT es la proteína más abundante de la membrana interna mitocondrial. Es un homodímero con 12 segmentos transmembrana. Las diferencias en la expresión de las tres isoformas dependen de las necesidades energéticas de la célula. ANT1 es la isoforma más abundante en corazón y músculo esquelético, pero apenas es detectable en hígado, riñón y cerebro. ANT2 se ha detectado en todos los tejidos antes mencionados a niveles relativamente constantes, siendo mayor su expresión en cerebro y riñón, mientras que es relativamente baja en hígado y corazón. ANT3 es una isoforma ubicua, pero se ha detectado más en riñón. Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

9. Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

10. El ADP citosólico se forma en reacciones que requieren energía ( por hidrólisis de ATP ). El ADP a pH 7.0 tiene 3 cargas negativas ( ADP3- ), mientras que el ATP mitocondrial generado en el proceso de fosforilación oxidativa contiene 4 cargas negativas ( ATP4-). El intercambio ADP3- : ATP4- tiene lugar en una proporción 1 : 1, realizandose por lo tanto la salida neta de una carga negativa, y siendo por lo tanto un antitransporte electrogénico ( generador de diferencia de potencial ). Este el intercambio de ADP3- por ATP4- desde el punto de vista termodinámico se encuentra acoplado al gradiente de protones responsable de que la membrana interna tenga carga positiva del lado externo ( espacio intermembrana ) frente a la carga negativa del lado interno ( matriz ). En el citoplasma la relación ATP / ADP oscila entre 10 / 1 y 15 / 1. El potencial de membrana dirige la transferencia de ADP al interior de la mitocondria y ATP al citosol. Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid