Las Mitocondrias, una WebQuest

Las Mitocondrias

Una RetoRed (WebQuest) para 2º Semestre de licenciatura
Diseñada por M. en C. Rafael Govea Villaseñor
govearraf@gmail.com

Introducción

Las mitocondrias son organelos sumamente importantes para casi todas las especies de protistas, animales, hongos y plantas; pues dependen de ellas para obtener la energía para vivir.
Aún no lo sabemos, pero pareciera que el mismo origen de la célula eucariótica está ligado al origen de las mitocondrias. La existencia de la vida tal como la observamos con nuestros ojos es posible porque hay mitocondrias.
La salud, la enfermedad y el envejecimiento son aspectos íntimamente ligados al buen funcionamiento mitocondrial. Es probable que el funcionamiento de la mitocondria sea central para explicar nuestra salud y su pérdida.

Tarea
Ustedes son un grupo multidisciplinario de estudiantes universitarios que están asistiendo a prácticas a un hospital. El jefe de enseñanza del mismo les ha encargado crear una presentación que muestre al personal paramédico del hospital qué es la mitocondria, cómo está hecha, cómo funciona, cuál es su origen y su relación con las enfermedades.

Proceso
Formen equipos de 4 integrantes que asumirán los siguientes roles:
1 Bioquímico (Bq)
2 Microscopista (M)
3 Biólogo molecular (BM)
4 Biólogo genómico (BG)

Luego, cada personaje buscará la información pertinente. Para ello usaran las fuentes de información indicadas.

1. El bioquímico buscará:
1 Las rutas metabólicas llevadas a cabo por las mitocondrias.
2 Los metabolitos y las enzimas involucradas.
3 La importancia para la célula y el organismo como un todo.
http://en.wikipedia.org/wiki/Krebs_cycle

http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/part2/krebs.htm

http://www.biocarta.com/pathfiles/krebPathway.asp

http://www.lab314.com/bioenergetica/cadenatransportadora.htm

http://www.dnatube.com/view_video2.php?viewkey=f9fc8ea15d152add0729&page=2&viewtype=&category=&featuredesc=ATP%20synthase
http://www.biocarta.com/pathfiles/h_cptPathway.asp

http://www.biocarta.com/pathfiles/betaoxidationPathway.asp

http://www.biocarta.com/pathfiles/h_malatePathway.asp

http://www.biocarta.com/pathfiles/h_methioninePathway.asp

http://www.biocarta.com/pathfiles/alaninePathway.asp

http://www.biocarta.com/pathfiles/h_argininecPathway.asp

http://www.biocarta.com/pathfiles/asparaginePathway.asp

http://www.biocarta.com/pathfiles/ketonebodiesPathway.asp

http://www.biocarta.com/pathfiles/h_malatexPathway.asp

http://www.biocarta.com/pathfiles/h_etcPathway.asp

1. El microscopista buscará:
1 Las micrografías de mitocondrias de diversos organismos y tipos célulares.
http://www.dnatube.com/view_video2.php?viewkey=0610b44d9b9fed0ff954

2 Los dibujos más representativos para formar una iconografía más objetiva y adecuada.

1. El biólogo molecular buscará:
1 Las relaciones de las mitocondrias con otros organelos y procesos celulares.
http://www.biocarta.com/pathfiles/h_chemicalPathway.asp

http://www.biocarta.com/pathfiles/h_mitochondriaPathway.asp

2 Seleccionará algunos padecimientos y mostrará la red de interacciones moleculares.
http://www.arrakis.es/~cagt/genetica/textos/E.mitocondriales/E.%20Mit..htm

http://www.mda.org/espanol/esp-fa-mito.html

http://www.lab314.com/

1. El biólogo genómico buscara:
1 Los genes mitocondriales de mamíferos y la función de sus productos.
http://www.lab314.com/

http://www.biologia.edu.ar/genetica/extranuclear.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/ADN_mitocondrial

2 Algunos genes nucleares de proteínas mitocondriales y su función.
http://www.unavarra.es/genmic/docbiomica/mitoproteomica.pdf

3 Origen de la Mitocondria.
http://www.morning-earth.org/Graphic-E/BIOSPHERE/Bios-C-Eucaryotes.html

http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Lynn_Margulis

4 El árbol filogenético de la mitocondria respecto a los demás organismos.
http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Mitochondria

Luego en grupo elaborarán una tabla de datos recopilados indicando las iniciales del rol de quien las obtuvo.

Mas tarde en trabajo grupal elaborarán una presentación en OpenOffice para mostrar sus resultados.

Presentación en plenaria 30 minutos.

Evaluación
Antes de hacer nada, analiza la tabla de Criterios de Evaluación. Ten en cuenta que se valorará la calidad y cantidad de información usada, su orden de presentación y su análisis. También valoraremos la presentación (su redacción, su limpieza, colorido, originalidad, etc) y la creatividad aplicada. Todo esto lo haremos con los siguientes criterios:

Escaso avance (1)

Avance pobre (2)

Buen avance (3)

Excelente avance (4) Puntos

Búsqueda de información

1. a) No se recopiló la información.
   b) Se obtuvo muy poca información
   c) Faltan datos incluso después de la presentación de los demás equipos.
   



2. Los datos faltantes fueron incluidos después de la presentación.



3. La recopilación fue bastante completa.



4. La recopilación de información fue completa, se extrajo en poco tiempo y auxiliaste a otros para obtenerla sin regalarsela.
   

Organización de la Información

1. No identificaste los datos relevantes en la información recopilada.



2. Identificaste los datos pertinentes, pero no los ordenaste por un criterio lógico.



3. Identificaste los datos pertinentes, los ordenaste por un criterio lógico, pero no los sintetizaste.



4. Identificaste los datos pertinentes, los ordenaste por un criterio lógico y los sintetizaste.
   

Uso de la información

1. a) No usas toda la información
   b) Información inconexa (solamente listada como la encontraste)



2. Usas casi toda la información, perola copias de manera inconexa (solamente listada como la encontraste)



3. Usas toda la información y redactas nexos válidos entre los datos.



4. Usas toda la información y los nexos son válidos y creativos.

Redacción

1. No elaborada y plagiada. Solo seleccionaste, copiaste y pegaste.



2. Redacción propia pero simple (elemental)



3. Redacción propia, elaborada, pero inconsistente.



4. Redacción propia e impecable.
   

Ortografía y sintaxis:

1. Muchas faltas en las líneas propias e incoherencias por sólo copiar y pegar.



2. Faltas medianamente frecuentes de ortografía y sintaxis.



3. Raras faltas de ortografía y sintaxis.



4. Ortografía y sintaxis impecables.
   

Gráficos:

1. Diapositivas pobremente diseñadas y con errores en la información o repletas de texto.



2. Diapositivas pobremente diseñadas, pero sin errores en la información.



3. Diapositivas con balance entre texto e imágenes.



4. a) Diapositivas con balance entre texto e imágenes.
   b) Inclusión de efectos que mejoran la presentación de datos.
   

Presentación:

1. Evidente desconocimiento de la materia. Lectura de la información a partir de tarjetas o de la diapositiva.



2. Presentación titubeante y simple repetición de lo mostrado en las diapositivas.



3. Diapositivas inconexas. Presentación fluida con conocimiento regular de la materia sin leer el texto. Descontrol del tiempo.



4. Presentación fluida con conocimiento de la materia. Dominio del escenario, el tiempo y los énfasis.
   

Interés y motivación:

1. Ningún interés, ausentismo y/o pérdida de tiempo.



2. Poco interés. Trabajo transitorio.



3. Interés expresado en trabajo la mayor parte del tiempo.



4. Interés evidente. Entusiasmo que se transforma en calidad del trabajo y aprendizaje significativo.
   

Creatividad:

1. Ninguna aportación personal. Solo copia de información textual e iconográfica.



2. Pocas aportaciones personales. Esfuerzo mayor en la forma que el contenido.



3. Aportaciones personales en texto y forma.



4. Originalidad en la forma y en el contenido incorporando el juego de roles sugerido.
   
   

Por aprender casi desde el inicio = a lo más 21p.

Bastante por Aprender =22-30.

Bien, pero perfectible = 31-34

Excelente = 35-36

Conclusiones
Al finalizar esta actividad debes de haber descubierto la verdadera dimensión de mitocondria en la biología de los organismos y su amplio efecto en las enfermedades humanas.

Referencias Adicionales:
Lane, Nick (2006) Mitochondrial disease: Powerhouse of disease. Nature 440:600-2, 30 March, doi: 10.1038/440600a

Créditos:
Modelo usado: WebQuest ¡Salvemos la muralla de Sevilla! http://www.phpwebquest.org/wq25////webquest/soporte_tablon_w.php?id_actividad=14614&id_pagina=1

Imagen de Mitocondria obtenida de microbewiki.

¿Qué fue primero, el huevo o la gallina?

Para mucha gente el problema de qué fue primero ¿el huevo o la gallina? parece no tener solución, puesto que:

La gallina nace de huevo, pero al huevo lo forma la gallina. Todo esto es un ciclo vicioso. Donde preguntar por un inicio no tiene sentido.

Sin embargo, el problema tiene solución.

Antes que existieran el huevo o la gallina mismos. Antes de que existieran los organismos multi y pluricelulares. Antes que todos los animales, hongos y plantas, hubo un protista unicelular ancestral a todas las especies con reproducción sexual; en cuyo linaje evolucionaron los procesos de singamia (fecundación) y la meiosis.

Las especies descendientes, a partir de entonces, tuvieron un ciclo de vida con alternancia de generaciones haploides y diploides. Es decir un bicho con un juego de información genética era seguido de otro con dos y de nuevo, otro con un juego.

Al principio de la historia ambos bichos eran unicelulares, (1N ---> 2N), pero luego en muchos linajes evolucionó la multicelularidad y en cada especie, 2 cuerpos. Uno haploide y otro diploide que se alternaban así:

1N --------->2N --------->1N --------->2N ---->
-->singamia --->meiosis ---> singamia

En los linajes que dieron lugar al reino de los animales, hongos y las plantas, los cuerpos haploides han tendido a reducirse de tamaño, complejidad y longevidad.

En nuestro caso son unicelulares y los llamamos óvulos y espermatozoides. Mientras los cuerpos diploides (2N) se modificaban en sentido contrario.

En nosotros, los animales, nuestro cuerpo es diploide y proviene de la fecundación de los gametos de nuestros padres: 1N +1N = 2N.

Luego nosotros para producir gametos, recombinamos la información de nuestros padres durante la meiosis produciendo células haploides (1N) otra vez.

En un ciclo sin fin que empezó hace más de 1000 millones de años.

¿Qué fue primero, el huevo o la gallina?

Primero fue el PROTISTA UNICELULAR que evolucionó e "invento" la singamia y la meiosis, funcionando como gallina (2N) y luego como huevo (óvulo 1N).

El metabolismo

El metabolismo celular es un conjunto ordenado de reacciones bioquímicas (reac­ciones catalizadas por enzimas). Para estu­diarlo se divide en diversas vías me­tabólicas las cuales son rutas específicas de cambio de una sustancia en otras, dónde cada reacción es acelerada por una enzima específica:

A --> B --> C --> D --> E --> F -->G ...
E1 E2 E3 E4 E5 E6 ...

Hay dos cla­ses de vías metabólicas:

· Las vías catabólicas y
· Las vías anabólicas.

Las vías catabólicas son se­ries de reacciones bioquímicas que con­vierten compuestos de alto peso molecu­lar a otros de bajo peso molecular. Fre­cuentemente encontramos que las reac­ciones más importantes en estas rutas son:

1. Reacciones de oxidación (pérdida de elec­trones o de hidrógenos).

2. Reacciones exotérmicas (generan calor).

3. Reacciones producto­ras de energía quími­ca (forman ATP).

4. Reacciones de hidrólisis (di­gestión, rotura de enlaces).

5. Reacciones de despolimeriza­ción (liberación de monóme­ros).

6. Reacciones de descomposi­ción (separación de compo­nentes).

Las vías anabólicas, por el contrario son series ordena­das de reacciones bioquímicas donde se transforman sustancias de bajo peso molecular a compuestos de alto peso molecular. Las princi­pales reacciones químicas de estas vías tienen propiedades opues­tas a las del catabolismo.

Unos ejemplos de vías catabólicas son:
1. La glucólisis.
2. Las fermentaciones (láctica, alcohólica u otras)
3. La Respiraciones celulares anaerobias.
4. La Respiración celular aerobia. Etc.

Unos ejemplos de vías anabólicas son:
1. La fotosíntesis.
2. La biosíntesis de proteínas.
3. La biosíntesis de lípidos.
4. La biosíntesis de ADN (replicación). Etc.

No obstante que el metabolismo es único y es difícil establecer líneas tajantes de separa­ción. Nosotros, en el vistazo que va­mos a dar a este tópico intentaremos genera­lizar algu­nos aspectos de la bioquímica celu­lar.

En la figura precedente se muestra una visión global del metabolismo de una célula heterótrofa.

Nota que, desde un punto de vista temporal (representado desde arriba hacia abajo), el metabolismo tiene una primera fase en la cual los biopolímeros son convertidos en sus monómeros por medio de enzimas digesti­vas. En muchas células esto ocurre en el espacio extracelular (CP) en otras ocurre dentro de los lisosomas (CEH).

Después, por los mecanismos de transporte mo­lécula a molécula, las PMO pasan hacia el citoplas­ma. Allí, en una segunda fase, ocu­rren, la respiración celular o la fermentación en las cuales se genera energía libre para ha­cer trabajo (ATP) y la formación de un grupo de peque­ñas moléculas precursoras de las ma­cromoléculas de la célula (los intermedia­rios).

La tercera fase es constructiva, implica la formación de los bio­polímeros propios de la célula.

Nota que el esquema resume un gran número de reacciones bioquímicas. A este nivel, la vida es casi pura química.

La mitocondria

La mitocondria es uno de los organelos eucarió­ticos mas característicos. Es un organito con doble membrana de forma bacilar (mito- = filamento y condr- = grano), aunque suele aparecer con otras formas.

Las mitocondrias llevan a cabo la respiración celular aerobia[1] y otros procesos oxidativos que implican la producción de energía libre de tipo quí­mico, misma que suele almacenarce a corto plazo en el ATP. Por ello puede decirse que la función de este organelo es la fabricación de ese nucleótido. Nota que la mitocon­dria posee información genética (ADNmitocomdrial) y es capaz de fabricar algunos componentes proteicos propios con su maqui­naria (ARNm, ARNt, ARNr y ribosomas 70S).

La mitoncondria posee dos membranas concéntricas:

1. La membrana mitocondrial externa, la cual es muy permeable a la mayoría de las sustancias.

2. La membrana mitocondrial interna, la cual presenta unas invaginaciones características lla­madas crestas mitocondriales. Esto es así, por­que ella lleva a cabo las reacciones bioquímicas de la cadena respiratoria y la fosforilación; por lo cual requiere más superficie para realizarla a la intensidad necesaria.

También hay dos compartimientos diferentes en la mitocondría:

1. El espacio intermembranal, el cual está delimi­tado por las dos membranas mitocondriales. Este espacio es importante porque, en él se almacena energía química potencial en forma de protones (iones de hidrógeno, H+) antes de la fabricación del ATP.

2. La matriz mitocondrial, la cual es un fluido con características similares al citosol (al citoplasma, en sentido estricto), pues contiene iones inorgánicos, PMO y biopolímeros. En la matriz se realiza el ciclo de Krebs, es decir, la oxidación de compuestos orgánicos derivados de la glucosa, de lípidos y aminoácidos hasta CO2.

Dentro de la matriz mitocondrial encontramos un pequeño ADN circular (ADNm) y ribosomas 70S. Estas características han dado pie a la idea de que las mitocondrias evolucionaron de un antiguo ancestro bacteriano que vivía en simbiosis dentro de otra célula hospedadora, teoría hoy ampliamente demostrada, pero de eso hablaremos en otra entrada.

[1] En los compartimientos y membranas mitocondriales ocurren la mayoría los procesos de la respiración aerobia: el ciclo de Krebbs, la cadena transportadora de electrones (e-) y la fosforilación del ADP; excepto la glucólisis.