Effects of freezing on membranes and proteins in LNCaP prostate tumor cell. Biochimica et biophysica acta 1768. Willem F. Wolkers, Saravana K. Received 11 October 2006.
domingo, 27 de febrero de 2011
NOVENO REPORTE DE ARTICULO CIENTIFICO
La exposición del etanol disminuye la permeabilidad de la membrana externa mitocondrial en hepatocitos de rata en cultivo
Metabolismo mitocondrial depende del movimiento de los metabolitos hidrofílicos a través de la membrana mitocondrial externa a través del canal de aniones dependiente de voltaje (VDAC). Se evaluó la permeabilidad de la mitocondria VDAC intracelular en hepatocitos cultivados después de la permeabilización de la membrana plasmática con 8 digitonina IM. El bloqueo de VDAC con polianión Koenig inhibido desacoplada y ADP estimulada por la respiración de los hepatocitos permeabilizadas en un 33% y 41%, respectivamente. La exposición aguda de etanol también se redujo la respiración y la accesibilidad de la adenilato quinasa mitocondrial (AK) de las membranas de los hepatocitos permeabilizadas en un 40% y 32%, respectivamente. La permeabilidad de la membrana externa se evaluó de forma independiente por microscopía confocal de atrapamiento de dextrano kDa 3 tetrametilrodamina conjugado (RhoDex) en las mitocondrias de los hepatocitos mecánicamente permeabilizadas. El etanol disminuyó RhoDex trampa en la mitocondria en un 35% de la observada en las células control. En general, estos resultados demuestran que la exposición aguda de etanol disminuye la permeabilidad de la membrana mitocondrial externa más probable por la inhibición de VDAC.
Las respuestas agudas del hígado al etanol incluyen la generación de ATP mitocondrial en peligro, el aumento de formación de especies reactivas del oxígeno (ROS) 1, la peroxidación lipídica y la supresión de la oxidación de ácidos grasos. El etanol también produce un estado hipermetabólico caracterizado por un rápido incremento en el metabolismo del alcohol (SIAM), una casi duplicación de la respiración mitocondrial y un desacoplamiento aparente de la fosforilación oxidativa mitocondrial. El metabolismo mitocondrial requiere el continuo intercambio de sustratos entre el citosol y la matriz mitocondrial.
Por el contrario, el intercambio de casi todos los metabolitos solubles en agua entre el citosol y el espacio intermembrana es ampliamente aceptado que se produzca principalmente a través del canal de aniones dependiente de voltaje (VDAC) de la membrana externa mitocondrial. Otros tipos de canales grandes también se describen en la membrana mitocondrial externa, pero estos canales no VDAC permanecen cerrados, excepto cuando se abre por la pro-apoptóticos y de señalización en o están dedicados a funciones específicas, como la importación de proteínas.
Recientemente, hemos propuesto que el cierre VDAC podría explicar, al menos en parte, la supresión de la generación de ATP mitocondrial y la oxidación de ácidos grasos después de etanol. Ponemos a prueba esta hipótesis para mostrar que los cambios en las características bioquímicas y la permeabilidad de las mitocondrias de los hepatocitos en ratas expuestas a una dosis única de etanol son consistentes con la disminución de la permeabilidad de VDAC y permeabilidad restringida de la membrana externa de hidrófilo metabolitos mitocondriales.
Se utilizó para permeabilize el plasma y las membranas mitocondriales externa de los hepatocitos de rata. Hepatocitos aislados intactos fueron suspendidas en tampón intracelular (ICB) y tratados con 00-80 digitonina IM. etiquetado tripán azul y la liberación de LDH aumentó de forma dosis-dependiente. Tripan azul etiquetado se produjo un poco más rápidamente que la liberación de LDH, lo que sugiere que el tamaño de digitonina inducida por los poros en la membrana plasmática aumenta progresivamente con el aumento de la concentración.
Adenilato quinasa (AK) está presente tanto en el espacio intermembrana citosol y las mitocondrias de los hepatocitos. Debido a las diferencias en el peso molecular y la conjugación con los componentes citosólicos, citosólica AK puede ser puesto en libertad poco antes de la LDH en cinco digitonina.
Del mismo modo, la absorción de azul de tripano también se produce antes. En 10 a 20 digitonina IM, el 90% de LDH fue puesto en libertad después de 10 digitonina IM mientras que la liberación AK estancado y 50 años en%. Dado que aproximadamente la mitad de la adenilato quinasa es en el espacio intermembrana mitocondrial, estos resultados indican que la LDH citosólica y citosólica (mitocondrial no) AK se liberan a la concentración digitonina mismo.
OCTAVO REPORTE DE ARTICULO CIENTIFICO
INTRODUCCION A LA RADIACION ULTRAVIOLETA (UV) Y OZONO
El sol es una esfera gaseosa como la mayor parte de las estrellas. Sus principales componentes son los hidrógenos y el helio. Debido a altas presiones el hidrogeno del núcleo se transforma en helio, liberando así una péquela ráfaga de energía, que pierde intensidad en su camino a la superficie, convirtiéndose en luz vivible y rayos infrarrojos en su mayor parte. La temperatura central del sol es de 15 millones de °C y en la superficie llega a los 5 mil °C. El sol está clasificado como una relativamente estrella amarilla de la secuencia principal.
La radiación emitida por el sol comprende una gama continua y muy extensa de longitudes de onda van desde los rayos gamma a las ondas de radio, pasando por los rayos X, ultravioleta, visible, infrarrojo y microondas.
Una parte considerable de UV procedente del sol es absorbida a su paso por la atmosfera. El ozono es el principal responsable, impidiendo, de esta forma, que dicha radiación especialmente dañina para los organismos biológicos, alcance la superficie terrestre.
En los últimos años, parece que se han acumulado suficientes evidencias para concluir que este equilibrio está siendo destruido por diversas actividades industriales y que está teniendo lugar una destrucción generalizada de ozono sobre todo el planeta, presentado un especial dramatismo en la Antártida.
El ozono prácticamente no absorbe la radiación UV-A por lo que no se prevén incrementos en la intencidad como consecuencia de la disminución del ozono. Algo parecido ocurre con las radiaciones UV-C, que son completamente absorbida por el ozono, hasta tal punto que sería necesario que se destruyese el 90% de la capa de ozono para detectar alguna variación significativa.
Se ha demostrado estadísticamente que en igualdad respecto a otros factores, el número de casos de cáncer de piel disminuye con la latitud. Ello es debido a la mayor inclinación de los rayos solares en las altas latitudes, lo que implica un mayor recorrido de la radiación a través de atmosfera y, por lo tanto, una mayor absorción. Asi a 30° de latitud se recibe en verano en el medio día una radiación UV-B aproximadamente tres veces superior a la que en las mismas condiciones alcanzaría una región situada a 60° de latitud.
Las macromoléculas orgánicas y en particular el ADN que son las portadoras del código genético son muy sensibles al incremento de estas radicaciones, por lo que una disminución en la concentración de ozono en la atmosfera podría tener efectos mutagenicos sobre muchas especies, cuyas consecuencias para el ecosistema mundial no están suficientemente estudiadas. La fotosíntesis vegetal también podría ser ligeramente inhibida, con la grave repercusión que podría tener para el equilibrio oxigeno/dióxido de carbono de la atmosfera.
A pesar de su celebridad y de su frecuente utilización, el término “capa de ozono” es entendido generalmente de una manera que se presta al equívoco. El término sugiere que a una cierta altura de la atmosfera existe un nivel de ozono concentrado que cubre y protege la tierra, a la manera de un cielo que estuviese encapotado por un fino estrato nubloso. Lo cierto es que el ozono no está concentrado en un estrato, ni tampoco está situado en una altitud especifica sino que es un gas escaso compuesto por tres moléculas de oxigeno, que está muy diluido en el aire y que además se esparce desde el suelo hasta mas allá de la estratosfera, es decir en un espesor atmosférico de varias decenas de kilómetros.
SEPTIMO RESUMEN DE ARTICULO CIENTIFICO
FOTOSINTESIS
Cuando se compara la producción anual de biomasa con las reservas energéticas ya almacenadas en la propia biomasa y en los combustibles fósiles, resulta que dicha producción anual de biomasa es sólo un orden de magnitud menor que las mismas. Por otra parte, la energía solar que fija el reino vegetal en su conjunto es 10 veces mayor que la energía consumida como tal por la humanidad y unas 200 veces mayor que la energía consumida como alimento.
Aunque el ecosistema acuático cubre aproximadamente 2/3 de la superficie de la Tierra, produce aproximadamente la misma cantidad de biomasa que el terrestre, debido a que éste presenta una eficiencia que al menos duplica la del marino. Teniendo en cuenta que la Tierra, con un diámetro del orden de 104 km, presenta una superficie de unas 5.1010 ha, se puede calcular que el rendimiento medio de biomasa seca es de 4 t/ha.año, correspondiendo al menos 6 t/ha.año al ecosistema terrestre y 3 t/ha.año al acuático. Cabe mencionar que el rendimiento que puede alcanzar el cultivo de caña de azúcar es 60 t/ha.año, el del maíz 50 t/ha.año, el de los bosque entre 10 y 40 t/ha.año, el del camalote 150 t/ha.año, el de las algas entre 50 y 200 t/ha.año.
El fitoplancton o plancton que puede fotosintetizar, está constituído en su gran mayoría por microorganismos (seres pequeños que se miden en micrómetros) con un diámetro no menor de 20 m, principalmente diatomeas, cocolitofóridos y dinoflagelados aunque también se encuentran cianobacterias.
La fotobiología comprende una franja estrechísima de 300 a 1100 nanómetros, de la que dependen la visión, las taxias, los tropismos, la dormición, la floración, la maduración, y sobre todo la fotosíntesis que es la conversión biológica de la energía solar en energía química. Estos procesos no pueden tener lugar en la región ultravioleta o la del infrarrojo lejano, porque las radiaciones de estas longitudes de onda no son apropiadas para las reacciones fotobiológicas.
Los límites energéticos de la fotobiología se sitúan más o menos, entre 100 y 400 kJ/mol de fotones, siendo las radiaciones de longitud de onda inferior a 300 nm, es decir con una energía superior a 400 kJ/mol, incompatibles con la vida porque pueden romper enlaces en las macromoléculas biológicas, tales como ácidos nucleicos y proteínas.
La fotosíntesis se inicia con la captación de la luz por los pigmentos fotosintéticos accesorios y su conversión en energía electrónica por los pigmentos clorofílicos de los centros de reacción. Luego la energía electrónica se transforma en energía química y queda almacenada como tal. En la etapa siguiente, de naturaleza no fotoquímica aunque la luz es necesaria para activar determinadas enzimas, la energía química almacenada se utiliza para la reducción del dióxido de carbono y la consiguiente síntesis de carbohidratos.
La unidad fotosintética básica está constituída por moléculas de clorofilas y otros pigmentos que actúan como antenas y por clorofila a especializada. Existen distintos tipos de clorofila pero todos tienen un anillo tetrapirrólico cíclico (porfirina) con un átomo de magnesio en el centro.
Los pigmentos fotosintéticos se encuentran organizados, estructural y funcionalmente, en las membranas biológicas que en las bacterias verdes y purpúreas se disponen en estructuras conocidas como clorosomas y cromatóforos, respectivamente. En los organismos que realizan la fotosíntesis oxigénica, los pigmentos están localizados en unas vesículas membranosas aplastadas y cerradas llamadas tilacoides. La disposición celular de los tilacoides en cianobacterias es variable, pero en las algas y las plantas superiores se distribuyen de manera ordenada formando pilas (granas), que a su vez se conectan entre sí por medio de lamelas, dentro del estroma de los orgánulos citoplasmáticos denominados cloroplastos.
Los pigmentos de la antena se excitan por los fotones absorbidos y transfieren la energía de excitación a otras moléculas vecinas en algunos picosegundos. De esta forma se canaliza la energía luminosa hacia la clorofila especializada del centro de reacción, que realmente realiza la conversión de la energía luminosa en energía química. La clorofila a del centro de reacción se excita por la energía absorbida y aumenta extraordinariamente su capacidad reductora o de donación de electrones. De hecho, el potencial estndar del par redox correspondiente adopta valores mucho más negativos tras la excitación de la clorofila, pasando de +1,0 V en la obscuridad a -0,8 V en la luz en el caso de P680, y de +0,5 V a -1,3 V en el de P700.
La molécula de clorofila absorbe un fotón y pasa a un estado excitado con mayor energía. La absorción de la luz azul excita a un nivel superior que el alcanzado con la luz roja. La clorofila es muy inestable en el estado excitado de mayor energía y rápidamente cede algo de su energía al ambiente en forma de calor. Entra luego en un estado energético inferior donde se mantiene algunos nanosegundos y puede iniciar el proceso fotoquímico mediante reacciones extremadamente rápidas. Alternativamente puede emitir un fotón en un proceso de fluorescencia dentro de la región roja del espectro, o retornar al estado inicial convirtiendo la energía de excitación en calor o transferirla a otra molécula de pigmento.
Los protones también son transportados al lumen por acción del complejo de citocromos y luego difunden hacia la bomba de protones acoplada a la enzima ATP-sintasa que usa el gradiente de energía electroquímica para sintetizar ATP en el estroma del cloroplasto.
Bibliografia:
Fotosíntesis. Biomasa. Conversión por microorganismos. Biogás. Etanol. Biodiesel. Leonor Carrillo. Edición del autor, S.S. Jujuy, 2004.
jueves, 10 de febrero de 2011
SEXTO REPORTE DE ARTICULO CIENTIFICO
Metabolismo energético mitocondrial y envejecimiento
Las mitocondrias tienen un papel central en el metabolismo energético. Parte de la energía libre derivados de la oxidación de los alimentos es el interior de las mitocondrias, que transformó a la ATP, moneda energética de la célula. Este proceso depende de oxígeno. Cuando el oxígeno es limitado, los productos se metabolizan directamente en el citosol por los efectos menos! respiración anaerobia que es independiente de las mitocondrias. La producción de ATP mitocondrial se basa en la cadena de transporte electrónico, integrado por los complejos de la cadena respiratoria I-IV, que la transferencia de electrones de una manera gradual hasta que reducen el oxígeno para formar agua. El NADH y FADH2 formados en la glucólisis, la oxidación de ácidos grasos y el ciclo del ácido cítrico son moléculas ricas en energía que donan electrones a la CTE. Los electrones se mueven hacia los compuestos con más potenciales positivos oxidativo y la liberación gradual de la energía durante la transferencia de electrones se utiliza para bombear protones (H +) en el espacio intramembranosas. Complejos I, III y IV función como H + bombas que son impulsadas por la energía libre de reacciones de oxidación acoplados. Durante la transferencia de electrones, los protones son siempre bombeada desde la matriz mitocondrial al espacio intermembrana, lo que resulta en un potencial de ~ 150 a 180 mV. Gradiente de protones genera un potencial, también conocida como la fuerza motriz de protones, que conduce la fosforilación del ADP a través de la ATP sintasa (foF1 ATPasa - complejo V).
Se ha demostrado que otras proteínas mitocondriales, como la Glicerofosfato deshidrogenasa, la cetoglutarato deshidrogenasa y la piruvato tener un papel en la producción de ROS. Fuera de las mitocondrias, ROS puede ser producido por la membrana plasmática NADPH oxidasas, la peroxidación de lípidos y algunos enzimas citosólicas. Sin embargo, ROS producidos dentro de las mitocondrias presenta casi el 90% de la producción total de ROS en la célula. El hecho de que la cadena de transporte electrónico mitocondrial es la mayor producción de ROS plomo sitio a la sugerencia de que las mitocondrias son el blanco principal de daño oxidativo y por lo tanto la teoría mitocondrial del envejecimiento, un correlato con la teoría de los radicales libres. Esta idea es intelectualmente muy atractivo, ya que las mitocondrias son los orgánulos también sólo en las células de los animales que poseen su propio ADN, ADN mitocondrial, que se localiza en la proximidad física a la cadena respiratoria mitocondrial (CRM). Con los años, la evidencia sustancial ha surgido de morfológica, estudios bioquímicos y genéticos para prestar apoyo a esta teoría. Se ha demostrado que las mitocondrias se hacen más grandes y menos numerosas con la edad, la acumulación de vacuolas, las anomalías y las inclusiones crestas paracristalinas intra-mitocondrial. Enzima mitocondrial respiratoria cadena de actividades de reducción, así como el potencial de membrana mitocondrial, en la que la producción de ATP es dependiente, mientras que la cantidad de daño oxidativo a las proteínas del ADN mitocondrial y aumenta, con una acumulación asociados en la cantidad de mutaciones del ADN mitocondrial. Además, la disminución asociada a la edad en la capacidad de MRC se informó en diversos tejidos, como el músculo esquelético y el hígado. Las mutaciones puntuales y deleciones del ADNmt acumularse en una variedad de tejidos durante el envejecimiento en los seres humanos, monos y roedores. Estas mutaciones se distribuyen de forma desigual y se pueden acumular clonal en ciertas células, causando un patrón de mosaico de la cadena respiratoria de! Eficiencia en los tejidos como el corazón, músculo esquelético y el cerebro. En términos del proceso de envejecimiento, sus efectos causales posibles se han debatido intensamente debido a su baja abundancia y puramente relación correlativa con la edad.
Bibliografía: Biochimica et Biophysica Acta Mitochondrial energy metabolism and ageing Ivana Bratic, Aleksandra Trifunovic
Cologne Excellence Cluster on Cellular Stress Responses in Ageing-Associated Diseases (CECAD), University of Cologne, D-50674 Cologne, Germany Division of Metabolic Diseases, Department of Laboratory Medicine, Karolinska Institutet, S-14186 Stockholm, Sweden
QUINTO REPORTE DE ARTICULO CIENTIFICO
LA MITOCONDRIA Y EL CORZÓN
El corazón depende estrechamente de la energía oxidativa generadora en las mitocondrias, principalmente de la energía oxidativa generada en las mitocondrias, principalmente a partir de la beta oxidación de los ácidos grasos, de la cadena respiratoria de electrones y de la fosforilacion oxidativa. Los defectos en la estructura y función mitocondrial se asocia a enfermedades cardiovasculares, como las miocardiopatias hipertrofia y dilatada, defectos en la conducción cardiaca y muerte súbita, micropatias isquémicas y alcohólicas y miocarditis. Aunque una parte de estas anomalías mitocondriales tiene mitocondriales tienen un base genética definida, otras anomalías parecen deberse a agresiones cardiotoxicas o ambientales mas esporádicas o a causas todavía no identificadas.
Aunque las aberraciones en la función bioenergética de las mitocondrias están frecuentemente relacionadas con la disfunción cardiaca, los efectos específicos que causan la disfunción bioenergética a menudo resisten vías metabólicas no bioenergéticas en el conjunto de la bionergesis mitocondrial en las vías de degradación.
Las mitocondrias son muy abundantes en el corazón donde constituyen un 20-40% del volumen celular, pero ser un tejido de gran demanda energética. La producción energética mitocondrial depende de factores genéticos codificados por el núcleo y por el ADNmt, que modulan la función mitocondrial normal, incluyendo la actividad enzimática y la disponibilidad de confectores, y de factores ambientales como la disponibilidad de combustibles y oxigeno. Diversas vías bioenergéticas interaccionan contribuyendo al metabolismo energético mitocondrial, como la oxidación del piruvato, el ciclo de de los ácidos tricarboxilicos, la beta oxidación mitocondrial de los ácidos grasos y la vía final común de la fosforilacion oxidativa que genera el 80-90% del ATP celular.
Las mitocondrias humanas contienen su propia molecular circular de ADN en forma de doble cadena, que englobas 16569 pares de bases que codifican 13 proteínas, las cuales constituyen una apte de los 5 complejos enzimáticos involucrados en el transporte de electrones y la fosforilacion oxidativa.
El corazón fetal funciona en un ambiente relativamente hipoxico, la glucosa y el lacto son los principales sustratos energéticos utilizados por la glucolisis y la oxidación de lacto, respetivamente. El gran aporte de glucógeno que existe en el corazón fetal y en menor medida en el corazón neonatal, constituye una fuete significativa de glucosa y ATP en el miocardio.
Bibliografía: La mitocondria y el corazón José Marin-Garcia y Michael J. Goldenthal. The molecular cardiology and neuromuscular Institute. Higland Park, NJ. EE.UU. Articulo de revisión
CUARTO REPORTE CIENTIFICO
Las mitocondrias en forma de ATP a los consumidores en la patología celular
El ATP proporcionado por la fosforilación oxidativa apoya a los costosos procesos celulares muy complejamente y energéticamente. Sin embargo, en varias configuraciones patológicas, las mitocondrias podrían volver al consumo de ATP, lo que agrava una patología celular existente.
Sin embargo, en la mitocondria que tiene una respiración alterada o con fugas internas en la membrana, la F0F1-ATPasa se invierte y, a expensas de ATP la hidrólisis, contribuye al mantenimiento óptimo nivel mediante el cual se da el bombeo de protones de la matriz. Es obvio que la operación persistente de F0F1-ATPasa en sentido inverso puede consumir las reservas de ATP celular de conducción de la célula en una eventual crisis energética
que conduce a la desaparición de células. Del mismo modo, cuando la condición implica una operación inversa de la F0F1-ATPasa se complica aún más por un aumento de la demanda de ATP, el deterioro celular que se acelera. Por otro lado, la evidencia de que las mitocondrias se asocia con la muerte celular necrótica es amplia. El concepto de "disponibilidad de energía", o incluso más ingenuamente "la disponibilidad de ATP " se ha propuesto servir de cambiar entre la apoptosis y necrosis. Sobre la base de la característica de las mitocondrias disfuncionales para liberar la muerte de señalización de moléculas, así como ser capaz de montar una intensa hidrólisis de ATP, su papel central en la que dicta el tipo de muerte celular se se dio cuenta rápidamente. Las membranas de la mitocondrias son fundamentales; pues se dice que tienen membrana interna con fugas revertidas la F0F1-ATPasa que hidrolizar ATP. Por razones por las que se conocen por completo, las mitocondrias poseen mecanismos intrínsecos para perturbar la integridad de la membrana mediante la contratación de especificaciones "proteínas C para formar un poro a través de las dos membranas. Este poro se denomina "poro de transición de permeabilidad (PTP, es de un SUF tamaño suficiente 1.5 kDa para permitir el paso incontrolable de solutos y agua que se traduce en la ruptura e hinchazón y, finalmente, la membrana externa desde la matriz mitocondrial es hiperosmolar al citosol.
que conduce a la desaparición de células. Del mismo modo, cuando la condición implica una operación inversa de la F0F1-ATPasa se complica aún más por un aumento de la demanda de ATP, el deterioro celular que se acelera. Por otro lado, la evidencia de que las mitocondrias se asocia con la muerte celular necrótica es amplia. El concepto de "disponibilidad de energía", o incluso más ingenuamente "la disponibilidad de ATP " se ha propuesto servir de cambiar entre la apoptosis y necrosis. Sobre la base de la característica de las mitocondrias disfuncionales para liberar la muerte de señalización de moléculas, así como ser capaz de montar una intensa hidrólisis de ATP, su papel central en la que dicta el tipo de muerte celular se se dio cuenta rápidamente. Las membranas de la mitocondrias son fundamentales; pues se dice que tienen membrana interna con fugas revertidas la F0F1-ATPasa que hidrolizar ATP. Por razones por las que se conocen por completo, las mitocondrias poseen mecanismos intrínsecos para perturbar la integridad de la membrana mediante la contratación de especificaciones "proteínas C para formar un poro a través de las dos membranas. Este poro se denomina "poro de transición de permeabilidad (PTP, es de un SUF tamaño suficiente 1.5 kDa para permitir el paso incontrolable de solutos y agua que se traduce en la ruptura e hinchazón y, finalmente, la membrana externa desde la matriz mitocondrial es hiperosmolar al citosol.
Pruebas inequívocas que demuestran que la ciclofilina D desempeña un papel importante en la manifestación de la muerte celular necrótica ya que fue proporcionada por ingeniería genética ciclofilina D ratones knock-out (KO cypD), que eran más resistentes a los estímulos que la necrosis de tipo salvaje (WT). De los estudios con ratones KO cypD, ciclofilina D convertido en un objetivo importante de drogas, es actualmente explotada en varios ensayos clínicos debido a la disponibilidad de alta afinidad comunidad ligandos Una razón bastante obvio por qué mantenimiento de la integridad mitocondrial a través de la inhibición de la ciclofilina D dependiente de PTP es beneficios "sociales para el destino de la célula es que en la mitocondria no puede convertirse en consumidores de ATP citosólico.
Autor del articulo:
Christos Chinopoulos, Vera Adam-Vizi.
Suscribirse a:
Entradas (Atom)