Sistema de Dos Membranas en Biología Celular

El Sistema de Dos Membranas

• Conjunto de orgánulos celulares interconectados que participan en la síntesis, procesamiento y transporte de proteínas y lípidos.
• Componentes: retículo endoplasmático rugoso (RER), retículo endoplasmático liso (REL), envoltura nuclear, aparato de Golgi, vesículas de transporte y lisosomas.
• Conocido como sistema vascular citoplasmático.
• Red tridimensional de túbulos, cisternas y vesículas conectadas, en el citoplasma.
• Membranas con composición y estructura similares a la membrana plasmática.

Funciones del Sistema de Dos Membranas

• Compartimentalización del citoplasma: divide el citoplasma en compartimentos, como el citosol y el interior de los orgánulos.
• Intercambio de sustancias con el citosol: membranas con permeabilidad selectiva, regulando el paso de sustancias.
• Vía de conducción intracelular: facilita el transporte de sustancias dentro de la célula.
• Transducción de señales: envío y recepción de señales celulares.
• Sostén y mantenimiento de la estructura celular: contribuye a la estructura y forma de la célula.

La Envoltura Nuclear o Carioteca

• Doble membrana que encierra el ADN y delimita el compartimento nuclear.
• Membrana externa hacia el citoplasma, y membrana interna en contacto con el contenido nuclear.
• Numerosos poros que forman el complejo del poro nuclear, regulando el transporte entre núcleo y citoplasma.
• Ribosomas adheridos a la membrana externa, similares al RER.
• Proteínas en la membrana interna unidas a filamentos de la lámina nuclear.
• Espacio perinuclear entre las dos membranas.

El Complejo del Poro Nuclear

• Conjunto de proteínas que forman un canal a través de la envoltura nuclear.
• Regula el transporte de moléculas entre el núcleo y el citoplasma.
• Se compone de ocho pilares proteicos, dos anillos (externo e interno) y fibrillas proteicas.
• Diafragma que controla el paso de sustancias.

Transporte a través del Complejo del Poro Nuclear

• Moléculas pequeñas pasan por difusión simple.
• Proteínas necesitan una señal de localización nuclear (NLS) para entrar al núcleo.
• La NLS es un péptido corto con carga positiva, reconocida por las importinas.
• Importinas con dos subunidades (alfa y beta).
• Subunidad alfa reconoce la NLS.
• Unión importina-NLS induce cambio conformacional, uniendo la subunidad beta, formando un complejo.
• Complejo importina-NLS-proteína se une a Ran (GTPasa).
• Ran libera la proteína en el núcleo, uniéndose a la subunidad alfa de la importina.
• Importina unida a Ran (GTP) atraviesa el poro y se separa de la importina al hidrolizar el GTP.
• Importinas libres, reutilizables.

Transporte desde el núcleo hacia el citoplasma

• Proteínas con señal de exportación nuclear (NES) para salir del núcleo.
• NES reconocida por las exportinas.
• Complejo exportina-NES-proteína se une a Ran (GTP).
• Complejo atraviesa el poro y se desplaza al citoplasma.
• Ran hidroliza GTP, liberando la proteína y exportina al citoplasma.
• Ran con GDP y exportina retornan al núcleo.

La Envoltura Nuclear durante la Mitosis

• Fragmentación de la envoltura nuclear por fosforilación de filamentos intermedios de la lámina nuclear interna.
• Desorganización de poros nucleares y división en vesículas.
• Reconstitución mediante desfosforilación y fusión de vesículas.

El Retículo Endoplasmático

• Sistema membranoso en células eucariotas.
• Membranas representan más de la mitad de las membranas celulares.
• Red de estructuras tubulares y cisternas aplanadas interconectadas.
• RER y REL.
• Luz o espacio interno entre las membranas.

Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)

• Ribosomas adheridos a su superficie.
• Síntesis de proteínas, especialmente integrales de membrana y de exportación.
• Glicosilación de proteínas.

Retículo Endoplasmático Liso (REL)

• Sin ribosomas.
• Síntesis de lípidos (fosfolípidos, esteroides, etc.).
• Desintoxicación (enzima citocromo P450).
• Almacenamiento y liberación de calcio.

Síntesis de Proteínas en el RER

• Comienza en ribosomas libres.
• Algunas proteínas completan su síntesis en los ribosomas libres.
• Proteínas RER con secuencia señal hacia la membrana RER.
• SRP (factor de reconocimiento de señal) reconoce la secuencia señal.
• Complejo ribosoma-proteína-SRP se une a receptor en la membrana RER.
• Proteína entra al lumen RER, plegamiento y posible glicosilación.
• Envíos al aparato de Golgi u otras regiones.

Síntesis de proteínas en el retículo endoplasmático rugoso (RER)

• Proteínas de ribosomas libres pueden continuar síntesis en RER con péptido señal.
• Péptido señal hidrofóbico de 10 aminoácidos reconocido por la PRS.
• PRS se une al ribosoma y péptido señal, formando un complejo hacia el RER.
• Riboforinas 1 y 2 transportan el complejo ribosoma-PRS al receptor PRS en la membrana RER.
• Unión abre túnel, translocación de proteína.
• PRS se libera, péptido señal cortado por peptidasa señal.
• Continúa síntesis en el lumen del RER.

Funciones del RER

• Síntesis proteínas de exportación, integrales de membrana, enzimas y lisosomales.
• Glicosilación de proteínas (adición oligosacáridos).
• Plegamiento proteínas (correcciones y degradación de defectuosas por chaperonas/proteasoma).

Retículo endoplasmático liso (REL)

• Sistema de túbulos interconectados sin ribosomas.
• Desarrollado en células adiposas, sebáceas, endocrinas, musculares y neuronales.
• Síntesis lípidos (fosfolípidos, colesterol, triglicéridos).
• Detoxificación (citocromo P450).
• Almacenamiento y liberación calcio.

Aparato de Golgi

• Cisternas aplanadas interconectadas (dictiosomas).
• Síntesis, clasificación y distribución productos RER.
• Glicosilación proteínas (adición oligosacáridos).
• Empaquetamiento proteínas y lípidos en vesículas.
• Formación glucolípidos, gangliósidos y sulfátidos.
• Cara cis (convexa, núcleo) y trans (cóncava, membrana plasmática).

Lisosomas

• Orgánulos membranosos con enzimas hidrolíticas (proteasas, nucleasas, etc.).
• Digestión alimentos, material endocitado, partes celulares (autofagia).
• Digestión material extracelular.

Tipos de lisosomas

• Primarios: enzimas no activadas.
• Secundarios (fagolisosomas/heterolisosomas): fusión con vesículas endocíticas.
• Cuerpos residuales (restos no degradados).

Función de los lisosomas

• Digestión celular esencial.
• Implicados en fecundación (liberación enzimas espermatozoides).
• Formación osteoclastos y glóbulos blancos.

Endocitosis

• Incorporación material a la célula.
• Tipos: fagocitosis (material grande) y pinocitosis (líquidos y pequeñas moléculas).

Endosomas

• Orgánulos formados en endocitosis.
• pH menos ácido que los lisosomas.
• Endosomas tempranos (cercanos membrana) y tardíos (más alejados).

Este cuestionario explora el sistema de dos membranas y sus componentes, incluyendo el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi y lisosomas. Aprenderás sobre cómo estas estructuras contribuyen a la compartimentalización del citoplasma y el intercambio de sustancias. Ideal para estudiantes de biología celular.