Biología Celular: Membranas y Transporte Vesicular

Biología Celular: Estructura y Función de las Células

• El bloque 2 se centra en la estructura y función de las células.
• La unidad didáctica 5 aborda la distribución y transporte de proteínas, incluyendo el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi y los lisosomas.
• La unidad didáctica 5 incluye los siguientes subtemas:
  • Retículo endoplásmico
  • Aparato de Golgi
  • Mecanismo de transporte de vesículas
  • Lisosomas

Aparato de Golgi

• El aparato de Golgi, también conocido como complejo de Golgi, procesa y distribuye proteínas sintetizadas en el retículo endoplasmático.
• Las proteínas son redireccionadas a sus destinos finales (lisosomas, membrana plasmática o secreción).
• El aparato de Golgi sintetiza glicolípidos y esfingomielina.
• Está implicado en el procesamiento de una amplia gama de constituyentes celulares que viajan a través de la vía secretora.
• El aparato de Golgi está compuesto por sacos aplanados (cisternas) y vesículas asociadas.
• Presenta una polaridad tanto estructural como funcional, con una cara cis (entrada) y una cara trans (salida).
• Las proteínas entran por la cara cis y se modifican mientras atraviesan las cisternas.
• La salida por la cara trans depende del destino final de las proteínas.

Organización del Golgi

• El Golgi está compuesto por cisternas aplanadas y vesículas asociadas.
• Las proteínas del retículo endoplásmico entran por la cara cis.
• Las proteínas son modificadas a medida que se mueven a través del Golgi.
• Las proteínas salen por la cara trans.

Transporte Vesicular:

• El transporte vesicular es una actividad celular fundamental para el tráfico entre compartimentos celulares.
• La selección de la mercancía es clave. El empaquetamiento y la selección de la carga son específicos.
• Los mecanismos moleculares, como la gemación, la distribución y la fusión, están bajo investigación en biología celular.
• Existen aproximaciones experimentales, como el aislamiento de mutantes de levaduras defectuosas y la reconstitución del transporte en sistemas acelulares, que han aportado conocimiento sobre el transporte. Además, el análisis bioquímico de vesículas sinápticas ha contribuido.
  • La proteína verde fluorescente (GFP) se emplea para estudiar la secuencia temporal del transporte de vesículas.
• La selección de la mercancía, la cubierta de proteínas y la gemación vesicular también son importantes.
• Varios tipos de vesículas, como las cubiertas de clatrina, COPI y COPII, realizan el transporte.

Regulación de la formación de vesículas

• La formación se regula mediante pequeñas proteínas GTP.
• Las proteínas Arf y Sar, relacionadas con Ras y Ran.
• Estas proteínas asociadas a GTP son cruciales en el ensamblaje de las vesículas.

Fusión de una vesícula de transporte con su diana

• El reconocimiento específico de la membrana diana es crucial para la fusión.
• La fusión está mediada por factores de anclaje, proteínas Rab y proteínas SNARE.
• Las proteínas SNARE en la membrana de la vesícula y la membrana diana son cruciales para la fusión.
• Se han identificado más de 60 proteínas Rab.

Lisosomas

• Los lisosomas son orgánulos rodeados de membrana que contienen enzimas capaces de degradar proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos y lípidos.
• Funcionan como sistema digestivo de la célula, degradando material endocitado y componentes celulares obsoletos.
• Son vacuolas esféricas densas, con diversidad de formas y tamaños.
• Su función implica la degradación de material intracelular.
• La función común de los lisosomas es la degradación de material intracelular.
• La acidificación del lisosoma es crucial para la actividad enzimática, es decir, el pH ácido.
• Los lisosomas están relacionados con procesos como la endocitosis y la autofagia.
• Las hidrolasas ácidas se ven afectadas por mutaciones, lo que puede provocar enfermedades de almacenamiento lisosómico.
• La formación de lisosomas implica la fusión de endosomas con vesículas originadas de la red trans del Golgi.

Endocitosis y formación del lisosoma

• En la endocitosis, las células capturan moléculas y partículas y material del exterior.
• Los endosomas tempranos, tardíos y de reciclaje cumplen roles en la formación de lisosomas.
• Los lisosomas utilizan las moléculas de transporte para dirigir las enzimas a su destino final.
• La autofagia y la fagocitosis son procesos en los que los lisosomas procesan material.

Fagocitosis y autofagía

• Los lisosomas desempeñan un papel crucial en la fagocitosis (ingestión de partículas) y en la autofagia (degradación de componentes celulares).
• En la fagocitosis, los lisosomas degradan material extracelular que las células han ingerido.
• La autofagía implica la degradación de componentes intracelulares.
• Estos procesos tienen importancia en procesos de desarrollo, respuestas inmunitarias y eliminación de células dañadas.