Biología Parcial 2 (1) PDF - Sistema de Endomembranas Celulares

Objetivo 1: Sistema de endomembranas celulares: retículo endoplasmático, aparato de golgi y lisosomas Los fragmentos del retículo endoplasmático tras la centrifugación se encuentran en “fracción...

Objetivo 1: Sistema de endomembranas celulares: retículo endoplasmático, aparato de golgi y lisosomas Los fragmentos del retículo endoplasmático tras la centrifugación se encuentran en “fracción microsomal” Retículo endoplasmático rugoso (RER) Sustancia de la fragmentación: sacarosa Estructura y composición: El retículo endoplasmático rugoso (RER) es una red interconectada de sáculos (o cisternas) Cuando las células se rompen durante el proceso de centrifugación, el retículo se aplanadas y túbulos membranosos con ribosomas adheridos a su superficie. fragmenta en vesículas denominadas microsomas estas incluyen fragmentos de RER y Los sáculos se conectan con la envoltura nuclear y también con el REL. de REL pero estos pueden separarse mediante una centrifugación en gradiente En cortes de microscopia aparecen como perfiles que tienen un grosor aprox de 20 a 30 nm sacarosa algunas veces aparecen muy dilatados Membrana RER: presenta estructura trilaminar de las membranas celulares y su grosor es de Claude Porter y Fulham: Realizaron las primeras descripciones del RER al microscopio en 1945 unos 5-6 nm. Contiene mayor porcentaje de de lípidos y algunas proteínas exclusivas de este Sjostrand, Palade y Porter: Completaron la descripción de Claude y Fulham y lo relacionaron orgánulo (las proteínas permiten la unión de de los ribosomas y translocación de las con síntesis de proteínas proteínas hacia la luz RER: Presente en todas las celulas con nucleo excepto los espermatozoides El interior del RER: Posee una serie de proteínas como enzimas relacionadas con la glucosilación de proteínas, peptidasas, isomerasa de puentes de disulfuro y chaperonas Célula pancreática exocrina: El RER puede llegar a ocupar el 20% del volumen celular (binding protein (BiP), calnexina y calreticulina) Basofilia citoplasmática: esta consiste en la apetencia por los colorantes básicos que presentan ciertas áreas del citoplasma. Traducción de proteínas en el RER: Corresponde en zonas de abundancia de ARN de los ribosomas libres en el citosol o Incorporación cotraduccional: Los ribosomas que se adhieren a la membrana del RER presentes en el RER (zonas con abundante RER) sintetizan las proteínas a la vez que estas se van incorporando al RER Basofilia difusa: Cuando todo el citoplasma es basófilo, se observa una zona no basófila correspondiente al Paso 1: Comienza en ribosomas libres Cuando el extremo N-terminal de la proteína en formación aparece el péptido señal este aparato de golgi que suele denominarse “zona golgi indica que la proteína debe ser traducida en el RER péptido reconocido por la partícula negativa” reconocedora de la señal (PRS) Ej.. Células plasmáticas PRS: formada por una molécula de ARN y seis proteínas consta de varios dominios (de unión al péptido señal, de parada de la traducción, de unión al ribosoma y de unión al GTP) Basofilia basal: Se presenta en una zona basal de la Paso 2:La unión de la PRS al ribosoma provoca una parada en la traducción causando un célula; común en células epiteliales secretoras que cambio en PRS que le permite ser reconocida y unirse a su receptor en la membrana de RER poseen gran cantidad de RER o ribosomas libres en el El complejo ribosoma/PRS y su receptor interactúan con un translocador, este permite el citoplasma basal proceso de la proteína en formación hacia la luz del RER Ej… En células epiteliales del páncreas exocrino y en células epiteliales de las glándulas salivales Paso 3:El translocador se abre y continúa la síntesis pero el péptido señal queda anclado en la región interna del translocador mediante interacciones proteicas por lo que no pasa al interior del RER La proteína en síntesis va atravesando el translocador y penetrando hacia el interior del RER Basofilia en grumos: el componente basofilia aparece en … se produce la hidrólisis del GTP y como consecuencia se libera la PRS grumos o paquetes, que corresponden a zonas de acumulo de RER o ribosomas libres Típica de hepatocitos y neuronas (cuerpos de Paso 4:Una peptidasa señal que está asociada a la cara interna de la membrana corta el péptido señal de la proteína que se está incorporando al RER Paso 5: Se continúa la traducción de la proteína que quedará en la luz del RER Los aminoácidos añadidos a las células se incorporan a Pepito señal donde se encuentra,.. proteínas primeramente en el RER Se mostró que la presencia de una ruta sintética y secretora de proteínas que pasaban del RER al golgi y luego a la membrana plasmática y al exterior células Localización y orientación de las proteínas en el RER diversas enzimas que construyen la cadena de azúcares sobre un lípido de membrana llamado dolicol difosfato. Las proteínas quedan situadas en la membrana del RER, poseen señales hidrófobas que les permiten anclarse a la bicapa lipídica Una vez que se ha construido el oligosacárido de 14 azúcares, se produce una Algunas proteínas contienen el dominio N-terminal que es una secuencia de parada translocación de la cadena glucídica desde el lado citoplasmático hasta el lado de la transferencia luminal del RER Parada de transferencia: Consiste en un grupo de aminoácidos de naturaleza hidrofóbica La transferencia del oligosacárido a la proteína tiene lugar sobre un aminoácido que impide que la proteína continúe translúcida hacia la luz del RER. asparagina (Asn) aquí se unió el oligosacárido que se encuentre en una secuencia La región proteica queda por detrás de la parada de transferencia orientada hacia Asn-X-Ser/Thr (donde X puede corresponder a cualquier aminoácido el lado citoplasmático Terminada la traducción obtenemos una proteína anclada a la membrana del RER, Tras la transferencia de oligosacáridos: su extremo N-terminal quedara orientado hacia la luz y el carboxilo C-terminal Se elimina quedara orientado hacia el citoplasma (algunas proteínas se orientan en la 1. 1 residuo de glucosa membrana con el extremo N-terminal hacia el citosol o los dos extremos hacia el 2. 2 de glucosa mismo lado) 3. 1 de manosa Para conseguir estas orientaciones hay varias secuencias de inicio de la La correcta formación de una estructura tridimensional (o correcto plegamiento) por parte translocación y de parada de transferencia de las proteínas es un fenómeno de gran importancia, para el que el RER cuenta con la Hay proteínas que tiene la secuencia señal de inicio situada en una zona interna de participación de: la proteína en este caso el ribosoma que lo traduce sólo se incorpora al RER Enzimas, como la isomerasa de puentes disulfuro. cuando aparezca esta señal que va a determinar que el extremo N-terminal quede Chaperonas como la BiP, la calnexina (proteína de membrana) y la calreticulina (soluble), en el lado citoplasmático cuando comienza su translocación dependientes de Ca 2+ ; son lectinas que se unen a proteínas incompletamente plegadas, la traducción continúa de manera que su extremo carboxilo queda del lado luminal deteniéndose en el RER. Las secuencias internas de las proteínas se pueden disponer de manera que dirijan la translocación orientada al extremo N-terminal lo que permitirá una conformación diferente de la proteína en la membrana Formación de puentes de disulfuro (s-s) ➡️ se forman enlaces disulfuro por la pérdida de dos electrones de grupos SH de cisteínas. Los electrones se transfieren desde la proteína a un enlace disulfuro de la enzima isomerasa de PRS 1 molécula puentes disulfuro (PDI) y está, a su vez, los transfiere a la proteína ARN+ 6 proteínas. La formación de puentes disulfuro es importante para el correcto plegamiento de las proteínas y la adquisición de una adecuada conformación tridimensional Plegamiento de proteínas en el RER (complejo, poco conocido) las chaperonas y enzimas de procesamiento proteico actúan como sensores capaces de detectar proteínas mal plegadas para expulsarlas al citosol, con el fin de que puedan ser degradadas Chaperonas BiP (HSP-70):se une a la proteína naciente en el interior del RER para favorecer su correcto plegamiento Tras la eliminación de las dos primeras moléculas de glucosa las proteínas del RER se unen a Modificaciones postraduccionales: calreticulina (soluble) Calnexina: en la membrana De las proteínas celulares solo las que pasen por el RER están glucosiladas ( ambas dependientes de calcio) Glucosilación: Proceso que comienza en el RER y finaliza en el aparato de Golgi. Ambos orgánulos poseen enzimas capaces de transferir azúcares a las proteínas, o de eliminar algunos de ellos para dar lugar a cadenas de oligosacáridos específicos Algunas proteínas requieren ser glucosiladas para poderse plegar correctamente en el RER; además, la glucosilación impide la agregación de las proteínas. Las proteínas glucosiladas en el RER sufren una transferencia en el bloque de oligosacárido de 14 residuos: 3 de glucosa 9 de manosa 2 de N-acetilglucosamina Sensores de plegamiento: El oligosacárido se ha formado previamente en el lado Tras la eliminación de las dos primeras citosólico de la membrana del RER mediante la actividad de moléculas de glucosa del oligosacárido, las proteínas del RER se unen a calreticulina, que favorece el plegamiento y elimina el tercer residuo de glucosa. tras ese proceso la proteína hemimembrana citosólica del retículo endoplasmático de este modo la adición de moléculas será reconocida por sensores de plegamiento lipídicas solo tendrá lugar en ese lado de la membrana Puede ocurrir lo siguiente Escramblasas: Catalizan el paso energético desfavorable, de los grupos polares de los lípidos a) que esté correctamente plegada y continúe su ruta normal de un lado al otro de la membrana b) que esté incorrectamente plegada y sea glucosilada para volver a ser reconocida por la Los lípidos sintetizados en el REL serán distribuidos mediante transporte vesicular a los calreticulina e intentar de nuevo el plegamiento compartimentos membranosos y a la membrana plasmática c) que la falta de plegamiento no se pueda resolver y sea enviada fuera del RER (mediante retro translocación) para que sea destruido Por su función en la síntesis de proteínas el REL: contribuye en la formación de lipoproteínas, Degradación de proteínas ácidos biliares y hormonas esteroideas Este proceso implica su desglicosilación mediante una N glucanasa, ubiquitinación y proteólisis en el proteasoma Enterocitos: contienen el REL y el RER estos contribuyen a la formación de quilomicrones, acumulación de proteínas mal plegadas en el RER: unfolded protein response (UPR), o formados por triglicéridos , fosfoglicéridos, colesterol y proteínas respuesta ante proteínas mal plegadas, que implica el aumento de la transcripción de genes que codifican para chaperonas del RER y para proteínas implicadas en la retro translocación En el hígado se sintetizan: Lipoproteínas ( LDL,VLDL,HDL y VHDL) y ácidos biliares que se al citosol, y finalmente la degradación de las proteínas mal plegadas. En este proceso, la forman a partir de colesterol chaperona BiP actúa como sensor del estado general del plegamiento proteico, induciendo la UPR. Síntesis de hormonas esteroideas: Tienen lugar en células endocrinas especializadas y se Estrés en el RER: implicado en algunas enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, desarrollan en pasos sucesivos que implican la acción de enzimas mitocondriales y del REL a el Parkinson, el cáncer, la obesidad y la diabetes. Estas enfermedades se asocian al mal partir de colesterol plegamiento de proteínas Detoxificación de sustancias liposolubles (P450) El REL cumple un papel importante en la degradación de sustancias tóxicas como fármacos,alcohol, pesticidas… sustancias que son convertidas en productos hidrosolubles Retículo endoplasmático liso (REL) Las enzimas del citocromo P450 se agrupan en 27 familias de genes y se designan Conformado por estructuras membranosas, esencialmente tubulares, sin ribosomas mediante las letras CYP seguidas por un número del 1 al 10 adosados Actividad de P450: oxidación, hidrólisis o reducción de sustancias que tienen que ser modificadas químicamente Características del REL que la diferencian del RER No presenta ribosomas Los elementos membranosos son fundamentalmente túbulos (no sáculos) Participación del metabolismo del glucógeno Posee una composición distinta de la membrana (con diferencia en sus proteínas y En el lado citosólico de la membrana del REL se encuentra con mayor porcentaje de lípidos) Se encuentra la glucosa 6-fosfatasa, enzima que hidroliza la glucosa-6-fosfato, Sus funciones están relacionadas principalmente con la síntesis de lípidos y produciendo glucosa libre que puede pasar al torrente sanguíneo derivados lipídicos Almacenamiento de Ca2+ Síntesis de lípidos y derivados lipídicos: El REL actúa como reservorio intracelular de Ca2+ Síntesis lipídica, se desarrolla en varias fases El aumento de los niveles de Ca citoplasmático desencadena la activación de cascadas de En la primera: Tiene lugar en el citoplasma, dos ácidos grasos unidos a coenzima A(CoA) se unen señalización. al glicerol 3-fosfato, formando el ácido fosfatídico, que se inserta entonces en la membrana En las fibras musculares esqueléticas: existe un REL especial que se denomina retículo del REL sarcoplásmico que forma una envoltura alrededor de las microfibrillas Segunda:Una fosfatasa convierte el ácido fosfatídico en diacilglicerol (DAG) Tercera: Se produce la unión de los diferentes grupos de cabeza polares al DAG, formandose Constituye un almacén de Ca que se libera con la llegada del impulso nervioso y asi la fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina y fosfatidilcolina desencadena la contracción muscular Aparato de golgi t Fosfatasa: convierte el ácido fosfaditico en diaglicerol Descubierto por: Camilo golgi en 1898, denominó aparato reticular interno Constituido por un conjunto de estructuras de estructuras membranosas, Fosfatidilinositol: Se genera a partir del ácido fosfatídico en vez de hacerlo a partir del DAG fundamentalmente sáculos aplanados y apilados en disposición paralela , también aparecen vesículas alrededor de los sáculos, especialmente junto a los extremos además de elementos En el REL : Se sintetizan el colesterol y la ceramida, que van a ser componentes de las membranosos tubulares. membranas junto a los glicerofosfolípidos Dictiosomas: Todos los elementos del golgi se almacenan en estos y su número y distribución Ceramida: Da lugar a los glucolípidos y a la esfingomielina en el aparato de golgi, donde se son variables según el tipo celular completará la formación de estos lípidos de membrana Síntesis de lípidos: Tiene lugar en la Presenta polaridad: esto indica que existen dos zonas con morfologia y composicion distinta Adición de siálico: Tiene lugar entre las cisternas Trans , proporciona una carga negativa a una cara cis o de formacion y cara trans o de maduracion las proteínas lo cual tiene importancia en interacciones célula-célula o en infecciones Algunas proteínas sufren sulfatación en sus tirosinas, reacción que es catalizada por una Funciona como: Lugar de maduración de proteínas que ocurre mediante cambios sucesivos transferasa en la zona TGN del golgi, la sulfatación puede estar relacionada con la desde la cara cis a la cara trans estabilidad de las interacciones proteína-proteína Maduración proteica: está polarizada hacia la cara trans Células tumorales: Producen glucoproteínas y glucolípidos con oligosacáridos distintos a los de las células normales lo cual facilita su adhesión El golgi presenta una una compartición funcional y morfología se pueden distinguir 5 … y proceso de metástasis compartimentos: Marcaje de enzimas lisosómicas: Red del cis Golgi (CGN) Las enzimas tipo hidrolasa ácida:Responsables de digestión celular que llevada acabo por Cisternas cis los lisosomas cisternas mediales Cisternas Trans Lisosomas primarios: Se forman a partir de vesículas revestidas de clatrina que se originan Red de trans golgi (TGN) en la zona TNG del golgi Cada compartimento posee un grupo específico de enzimas Inicio del proceso: 1. Comienza en la zona CGN, esta contiene enzimas que añaden grupos fosfato sobre En la region CGN y en la zona cis: enzimas que transfieren grupos fosfato y eliminan el carbono 6 de manosas terminales en la proteínas de tipo hidrolasa que son residuos de manosa destinados a lisosomas En cisternas mediales: Se añade N-acetilglucosamina Manosa-6-fosfato: Constituye un marcaje de proteínas que su destino es el lisosoma (M6P) En la trans: se añade galactosa y ácido siálico *Estas proteínas poseen N-glicosilación y la adición del fosfato tiene lugar mediante la En la zona TGN: se encuentran enzimas que transfieren grupos sulfato a algunas acción de la enzima N-acetil glucosamina fosfotransferasa está transfiere un grupo fosfato a proteínas la manosa a partir de una molécula de N-acetilglucosamina -UDP Función: Las proteínas y lípidos sintetizados en el RE continúan su maduración Hidrolasas lisosómicas miradas son reconocidas por receptores de M6 presentes en TGN, estas van a formar vesículas revestidas de clatrina que salen del TGN y se fusionan en el Glucosilación: endosoma tardío Las proteínas glicosiladas en el RER cuando pasan al golgi se eliminan unos grupos radicales glucídicos y se añaden otros obteniendo glicoproteínas que contienen Reciclaje de membranas N-oligosacáridos que se pueden clasificar en 3 grupos: Golgi debe estar en continua equilibrio a su vez libera vesículas de la vía secretora, cuya Ricos en manosa membrana pasará a formar parte de la membrana plasmática complejos híbridos (poseen manosa, N-acetilglucosamina, galactosa y a. salicilico Es un orgánulo responsable de de la adecuada distribución de membrana entre los NH; N-glucolisacion elementos membranosos de la célula N-glucolisacion- En RER y REL y golgi Distribución adecuada de las distintas macromoléculas Los oligosacáridos: son ricos en manosa contienen manosa y N-acetilglucosamina Las proteínas suelen dirigirse hacia la membrana y permanecer en ella esto sí son proteínas ancladas a la mebrana ser expulsadas hacia el exterior si son solubles y permanecer como ❖ Golgi también es responsable de la O-glicosilación (exclusivo de este orgánulo) proteínas residentes en el aparato de golgi o ir destinadas a los lisosomas O-glicosilación: se unen azúcares a un grupo OH de los aminoácidos serina, treonina y en el caso del colágeno hidroxilisina Fragmentación y condensación: Da lugar a cadenas cortas de azúcares Algunas hormonas y neurotransmisores son sintetizados en forma No se añade ni glucosa ni manosa inactiva y deben sufrir fragmentación para ser funcionales Proteoglucanos: Son estructuras de alto contenido proteico a las que se unen cadenas de azúcares que se llaman glucosaminoglucanos y se añaden el aparato de golgi Fragmentación: Tiene lugar en aminoácidos cargados positivamente (Lys-Lys, Lys-Arg, Arg-Arg, Arg-Lys) Azúcares que forman parte de los proteoglucanos : El tráfico de sustancias secretoras del RER hasta la membrana N-acetilglucosamina plasmática implica una condensación progresiva en su proceso de N-acetilgalactosamina maduración Galactosa Acinos Pancreaticos: Se condensan antes de ser liberados al exterior Manosa celular Ácido siálico Ácido glucurónico.. (Aqui participa las bombas de H+, que se situan en la membrana de las vesiculas de 2. Este precursor pierde el péptido señal y se convierte en proinsulina su plegamiento secrecion) será por puentes de disulfuro 3. La Proinsulina pasa al aparato de Golgi y desde ahí a gránulos de secreción inmaduros Sintesis y secrecion de la insulina: Ilustra las modificaciones postraduccionales y la secreción Finalmente es procesada mediante una serie de proteasas (prohormona convertasa ⅓, regulada en las células B del páncreas carboxipeptidasa E) para dar lugar a la insulina madura y al péptido C *Los gránulos de secreción que contienen la insulina madura son exocitados cuando las Traducción del ARNm de la insulina: células 1. tiene lugar en el RER y genera una cadena polipeptídica precursora llamada pre-proinsulina las B activan una cascada de señalización en respuesta a la 2) Maduración o progresión de las cisternas en el que estas van madurando por lo glucemia elevada y a otros estímulos que debe de haber un transporte vesicular retrógrado de las proteínas residentes Tráfico vesicular y formacion de vesiculas de secrecion de cada compartimentos La regulación del tráfico intracelular de vesículas requiere de la actuación de una serie de proteínas de revestimiento (coating proteins) que seleccionan las zonas de membrana que 4. Transporte del golgi a la membrana plasmática forman las vesículas Este proceso repone la membrana pérdida por endocitosis y sirve para verter al exterior celular moléculas de secreción y sustancias que formarán parte de la matriz celular El revestimiento tiene, al menos dos funciones: Existen dos vías secretoras 1. Proveer la fuerza mecánica para deformar la membrana 1. Constitutiva: Se da en todas las células y supone una constante exocitosis de vesículas 2. Capturar en zonas los receptores específicos que contienen proteínas y lípidos de la membrana plasmática y proteoglucanos y glucoproteínas de la matriz extracelular no ocupa un estímulo Se pueden formar dos tipos de vesículas: 1. Vesículas revestidas de clatrina: Participan en la formacion de vesiculas en el 2. Regulada: Que tiene lugar sólo en células especializadas en secreción, las moléculas son aparato de Golgi que irán destinadas a lisosomas en la endocitosis mediada por secretadas en respuesta a un estímulo pueden ser hormonas, enzimas o receptor y en exocitosis regulada neurotransmisores activada por un estímulo Vesículas revestidas de coatómeros (COPI Y COPII): Su revestimiento está formado por un gran complejo proteico, el coatómero, compuesto por las subunidades proteicas COPII y COPII Lisosomas: Presentes en la mayoría de las células animales nucleadas, especialmente abundantes en Estas proteínas del recubrimiento median el transporte del RER al aparato de golgi células con función fagocitica: leucocitos polimorfonucleares, macrogafos, osteoclastos….. (COPII)) El que se desarrolla entre cisternas del golgi y de recuperación al RER (COPI) Contienen hasta 40 tipos de hidrolasas ácidas El TGN hacia la membrana plasmática (secreción constitutiva) (COPI) Su diámetro puede ser variable por lo general de 0,2 a 0,5 um Existen 4 vías de comunicación mediante vesículas entre diferentes compartimentos Su pH en su interior es ácido de 5.0 celulares Todos los lisosomas contienen la fosfatasa ácida considerado marcador universal de lisosomas 1. Transporte del RER al aparato de golgi: Su membrana presenta: Las proteínas del RER que son transportadas al golgi son empaquetadas en vesículas revestidas de COPII, estas se forman en regiones especializadas del RER sin ribosomas Bombas de protones; su actividad genera el pH ácido al introducir iones H+ en denominadas exit sites. contra de gradiente Solo las proteínas correctamente plegadas podrán pasar ya que las chaperonas retienen las mal plegadas Gran número de proteínas transportadoras: esto para translocar al citosol los productos de la digestión de las macromoléculas y proteínas de membrana glucosiladas de manera inusual lo que la protege de la acción de las hidrolasas 2. Vías de retorno del aparato de golgi al RER Las proteínas modificadas vuelven al RER vuelven mediante vesículas recubiertas de COPI Tipos de lisosomas: Las proteínas solubles residentes del RER presentan una señal carboxilo terminal Primarios: (no han digerido nada) Orgánulos esféricos de pequeño tamaño su contenido es que consiste en un secuencia de aminoácidos Lys-Asp-Glu-Leu o KDEL homogéneo denso y pH no muy ácido son vesículas desprendidas del golgi que se les También poseen secuencias específicas que contienen 2 residuos de lisina (KKXX) tiende a llamar vesículas hidrolíticas de golgi Se forman por gemación en la zona TGN las hidrolasas lisosómicas marcadas con las M6P 3. Transporte a través del Golgi: 1) Transporte vesicular, las cisternas estáticas con proteínas residentes añadidas a N-oligosacáridos son reconocidas por receptores de M6P, así se forman caracteristicas vesículas revestidas de clatrina que salen del TGN y se fusionan con el endosoma tardío  *La autofagia es inducida por estrés celular y algunas patologías Secundarios:(se forman de la unión con los endosomas tardíos) Son los que están digiriendo o En situaciones de falta de alimento: se activan los procesos de autofagia, principalmente en higado, pancreas, musculo esqueletico y riñon ya han digerido los sustratos celulares, son el resultado de la fusión de los lisosomas primarios con los endosomas tardíos con un pH ácido son de mayor tamaño y poseen Insulina: Bloquea los procesos de autofagia contenido heterogéneo Cuerpos residuales: se forman por la digestión incompleta de las sustancias puede P13K y AKT: causan muerte celular por autofagia generar lisosomas con material de residuo en su interior *El pH del endosoma tardío favorece la disociación de la hidrolasa ácida de su receptor de membrana, lo que posibilita que el receptor retorne a la zona TGN del Golgi mediante gemación de Objetivo 2: Mitocondrias y peroxisomas, bioenergetica y metabolismo oxidativo vesículas recubiertas de retromeros para comenzar el nuevo proceso Mitocondrias estructura y composición: Desempeñan un papel importante en: el metabolismo oxidativo Tipos de digestión celular degeneración de energía en ATP Señalización celular Digestión intracelular: Controlada de macromoléculas Diferenciación y apoptosis Digestión extracelular: mediante exocitosis de sus lisosomas el control del crecimiento de la célula Está delimitada por por una doble membrana lipídica Digestión intracelular de sustratos mediado por lisosomas Membrana externa: Presenta una relación fosfolípido/proteína contiene proteínas Puede ser de dos tipos: denominadas porinas Heterofagia: Cuando los sustratos se dirigen provienen del exterior celular mediante Porinas: Forman canales que permiten la difusión de moléculas de hasta 10 kDa endocitosis o fagocitosis Las proteínas de mayor tamaño podrán estar siempre y cuando presenten una Autofagia: Cuando las células digieren sus propios componentes celulares, consiste en un secuencia señal en su extremo N-terminal proceso de autodigestión mediante el cual las células fagocitan sus propias estructuras Membrana interna: Presenta una relación proteína/fosfolípido, solo es permeable a O2,CO2 y es un mecanismo protector que implica un reciclaje dinámico H2O, esta membrana es rica en un fosfolípido llamado cardiolipina controlada por la familia de genes Atg Cardiolipina: Contiene cuatro grupos ácidos grasos en vez de dos, lo que hace que este fosfolípido contribuya a la impermeabilidad de la membrana Crinofagia (tipo de autofagia): La célula digiere sus propios gránulos de secreción Genes ATG: genes de autofagia Cadena respiratoria de la membrana interna:Contiene numerosas transportadores encargados de regular el paso de metabolitos como ADP, ATP, y el piruvato y iones como Existen tres tipos de autofagia: Ca2 Macroautofagia: Una membrana engloba una porción de citoplasma que incluye material También está el sistema de transporte de proteínas al interior de la mitocondria, soluble y organelos. El elemento membranoso formado(autofagosoma) se fusiona con un como el de la translocasa lisosoma, formándose un autolisosoma en el que se lleva a cabo la digestión Translocasa: Facilita el intercambio de ADP y ATP entre el citosol y la mitocondria Microautofagia: Pequeñas porciones del citoplasma son captadas por invaginaiones de la La permeabilidad tan controlada permite la generación de gradientes iónicos estos son membrana del lisosoma donde se tiene lugar a la digestión de sustancias esenciales para la compartimentación de las funciones metabólicas en el citosol y la mitocondria Autofagia mediada por chaperonas: Algunas proteínas citosólicas presentan una secuencia de tipo KFERQ, reconocida por la chaperona Hsc70 y otras cochaperonas y Crestas: Son invaginaciones o plegamientos que se encuentran el la membrana interna, en translocadas al lisosoma mediante la proteína número de estas varia con la actividad respiratorio de cada tipo particular de célula ya que transmembrana del lisosomas las proteínas que participan en el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa están unidos a la membrana interna Matriz: Es el compartimento interno mitocondrial contiene una sustancia tipo gel muy rica Eucariotas unicelulares: la división está ligada al ciclo celular en proteína, contiene su propio material genético, así como la maquinaria para sintetizar Eucariotas superiores: la replicación de la célula está asociada a la demanda energética sus propios ARN y proteínas aquí pasa el ciclo de krebs Genoma mitocondrial ADNmt: Tiene la capacidad de replicarse durante todo el ciclo celular sin coordinarse con la replicación del material genético del núcleo Poliplasmia: Una mitocondria puede contener de 2 a 10 copias de su ADN, de esta manera una célula puede contener entre 1.000 y 10.000 copias de ADN polimerasa y: Realiza la replicación del ADNmt ADNmt dependiendo del tejido o de las condiciones fisiológicas Durante la división celular: la mitocondrias sufren una segregación mitótica y se distribuyen al azar entre las células hijas Heteroplasmia: En una misma célula pueden coexistir mitocondrias con el ADN mutado Los genes mitocondriales: Se heredan exclusivamente por vía materna (el contenido de ADNmt del óvulo es muy superior al espermatozoide) Incorporación de proteínas a la mitocondria: Las proteínas que deben ser transportadas a las mitocondrias poseen unas secuencias ADNmt: Modifica 37 genes señal que van a permitir el reconocimiento por receptores y su posterior transporte por la 13 correspondientes a subunidades de los translocasa de la capa externa o las dos de la membrana interna complejos respiratorios I, III,IV y V 22 correspondientes a ARNt ( para los 20 Proteínas de la matriz mitocondrial: Todas las proteínas que se encuentren aqui van a aminoácidos más un gen extra para el ARNt de poseer una extremo N-terminal secuencias de 15 y 40 residuos de ácidos básicos e la leucina y otro para la serina hidroxilados capaces de formar hélices anfipáticas 2 ARNr 12s y 16 s Complejo TOM: Todas las proteínas que son dirigidas a la mitocondria son capaces de interaccionar con este complejo reconoce a las proteínas en el citoplasma Cadena pesada (H): codifica para doce polipeptidodos, facilita su disociación de factores citosólicos a los que pueden estar unidas, los 2 ARNr y 14 ARNt contribuye a sus desplegamiento Cadena ligera (L): codifica solamente para un polipéptido y ocho ARNt transfiere los polipéptidos a través de poros en la membrana Origen de la replicación de la cadena H: dentro de una región conocida como bucle D Subunidades con capacidad receptora: Tom70, Tom20 y Tom22 Muchos de los genes que codifican para polipéptidos carecen de un codón de Elementos estructurales de los poros: Tom5, Tom6, Tom7 y Tom40 terminación y termina en T o TA El agregado de una cola poli (A) al extremo 3’ del ARNm que da un codón de terminación UAA este detiene la traducción Complejo TIM23; Responsable del transporte de todas las proteínas de la matriz mitocondrial y de las que residen en Código genético mitocondrial: la membrana interna de la mitocondria Más flexible que el nuclear, de esta manera muchas moléculas de ARNr reconocen tripletes este complejo requiere de energía que deriva de: el con cualquiera de los tres nucleótidos en la tercera posición de codón potencial de membrana y el ATP A consecuencia de esto solo la síntesis de proteínas mitocondriales solo requiere 22 Se divide en dos grupos: moléculas de ARNt Grupo 1: Subunidades que se encuentran en embebidas en la membrana, actúan de receptoras y componentes UGA: Es leído como triptófano en las mitocondrias estructurales de canal: Tim17, Tim21, Tim2 y Tim50, son responsables de reconocer las señales de importacion, Síntesis proteica: en los ribosomas mitocondriales se inicia con N-formil-metionina, intervienen el los pasos iniciales del transporte a través de la membrana interna Las mitocondrias se replican por fisión binaria: También pueden experimentar procesos de fusión con otras mitocondrias Grupo 2: Componentes del complejo TIM23 (Tim14, Tim16, Tim44, mtHsp70 y Mge1) lleva a cabo la translocación a la matriz mitocondrial en un proceso dependiente de ATP Proteasa matriz: Las secuencias de N-terminales de las proteínas transportadoras son BH3: inhibirán a las proteínas antiapoptóticas y como consecuencia se activan las eliminadas por esta proteasa proteínas BAX y BAK y se perderá la integridad mitocondrial y la liberación de citocromo c al citoplasma Las proteínas que son transportadas a la mitocondria están desplegadas por lo que ocupan recuperar su estructura En el citoplasma el citocromo c formará el complejo del apoptosoma junto a APAF1 y la caspasa 9 Chaperonas Hsp70 y Hsp60/Hsp10: Contribuyen para para que las proteínas recuperen su En presencia de ATP se producirá la activación de la caspasa 9 y la subsiguiente la estructura estas son esenciales para el correcto funcionamiento de la mitocondria activación de de las caspasas efectoras y la muerte celular Muerte celular programada: La mitocondria libera proteínas hacia el citoplasma Activación de la vía intrínseca de la apoptosis: Metabolismo oxidativo mitocondrial Resulta en la permeabilización de la membrana Fosforilación oxidativa: proceso en el que se genera energía química en forma de ATP como mitocondrial externa y la liberación de proteínas resultado de la transferencia de electrones del NADH o el FADH2 proapoptóticas como citocromo,Smac/diablo, el factor inductor de la apoptosis (AIF) o la Ciclo de krebs: endonucleasa G. Tiene lugar en la matriz mitocondrial, lo constituye una secuencia cerrada de nueve reacciones cuyo producto final y inicial es el oxalacetato Proteínas proapoptóticas: Activan las caspasas efectoras 1. Condensación del oxalacetato con el acetil-coenzima A, para formar el citrato reacción que es catalizada por la enzima citrato sintasa, en cada vuelta se consume Caspasas efectoras: Provocan las fragmentación de un grupo acetilo del acetil-CoA que se oxida a dos moléculas de CO2 y se generan 3 numerosos sustratos e inducen una secuencia de moléculas de NADH, una de FADH2 y un GTP cambios morfológicos en la célula que van desde la 2. El citrato es isomerizado a isocitrato por la enzima aconitasa, fragmentación del ADN y la condensación nuclear 3. El isocitrato deshidrogenasa y a-cetoglutarato deshidrogenasa secuencialmente, Las caspasas se pueden activar por 2 vías: catalizan la descarboxilación oxidativa del isocitrato y del a-cetoglutarato Vía extrínseca: Implica la activación de receptores de muerte, como los miembros de la respectivamente, reacciones en las que se generan dos moléculas de NADH y se familia del receptor del factor de necrosis temporal (TNF) y el receptor FAS lleva a la produce finalmente Succinil-CoA activación de una cascada de caspasas iniciadas por la caspasa 8 4. La succinil-CoA es una molécula rica en energía que a su vez es metabolizada por la enzima succinil-CoA sintetasa, en esta reacción la energía del enlace tioéster de la Familia de las proteínas Bcl-2: La formación de de los poros de la membrana externa de la succinil CoA-se conserva al formarse GTP a partir de GDP y fosfato inorgánico: se mitocondria y la liberación de las proteínas proapoptóticas dependen del balance entre los regenera entonces el CoA y se produce succinato miembros proapoptóticos y antiapoptóticos de esta familia 5. A partir del succinato se llegará al oxalacetato en tres reacciones: en primer lugar; la succinato deshidrogenasa oxida el succinato en fumarato formándose Proteínas antiapoptóticas de esta familia: comparten de 2 a 4 dominios de homología FADH2 incluyen los miembros BCL-2, BCL-XL,Mcl 1, BCL-W y A1 Realizan su función secuestrando e inhibiendo a los miembros proapoptóticos Succinato deshidrogenasa: No se encuentra en forma soluble en la matriz mitocondrial, si no que está fijada a la membrana mitocondrial interna actuando de nexo de unión entre se dividen en dos grupos: este ciclo y la fosforilación oxidativa Proteínas multidominio BAX y BAK: Son capaces de producir los poros e inducir la apoptosis 6. El fumarato es convertido en malato por la enzima fumarasa 7. Malato pasa a oxalacetato por acción de la malato deshidrogenasa en una reacción Proteínas BAD, BIM, BID,BIK, HRK,NOXA y PUMA: Poseen un solo el dominio BH3 y una en que se genera NADH función proapoptótica reguladora no efectora El NADH y FADH formados en este ciclo serán empleados en la cadena de BID: se activa mediante proteolisis mediada por la caspasa 8, sirve de conexión entre las transporte electrónico regenerando NAD+ y FAD de manera acoplada al consumo vias apoptosis extrinseca e intrinseca de oxígeno Tras la activación de p53: se induce a la expresión de los genes proapoptóticos BH3 El ciclo de krebs es un proceso aerobio  Tiene función importante en en procesos biosintéticos Oxalacetato y a-cetoglutarato: Importantes precursores de aminoácidos Citrato:participa en la síntesis de ácidos grasos y esteroides Primer transportador: Coenzima Q o ubiquinona: Succinato: esencial para la síntesis de porfirinas Actúa entre la NADH deshidrogenasa (complejo I) y la citocromo c reductasa (complejo Reacciones anapleróticas: ayudan a el ciclo III) incorporando nuevos componentes en diferentes Es una quinona hidrófoba puntos ayudando a su funcionamiento En las quinonas las reacciones de transferencia de electrones estan acopladas a la Ej. la catalizada por la enzima piruvato unión y liberación de protones esto es una propiedad clave para el transporte de carboxilasa, que genera oxalacetato a partir de protones a través de la membrana piruvato y CO2 consumiendo ATP Se pueden identificar puntos de control En el estado oxidativo (Q): presenta dos grupos que garantizan la direccionalidad del ciclo 1. QH°: la adición de un protón y un electrón genera la forma semiquinona (reacciones irreversibles) 2. QH2: La dicción de un segundo proton y electron da lugar al ubiquinol Asi como pasos sensibles a la carga La semiquinona puede perder un protón, dando lugar al radical aniónico de la energética de la célula (el cociente ATP/ADP) semiquinona Q° Reacciones que requieren al posterior Segundo transportador:citocromo C acoplamiento del ciclo a la fosforilación oxidativa en la que se regenera el NAD+ y el FAD a partir de Pequeña proteína hidrofila NADH y FADH Dotada de un grupo prostético hemo su átomo de oxigeno se oxida FE3+ o reduce FE2+ Isocitrato deshidrogenasa como succinato Transfiere electrones del complejo III (citocromo reductasa) al complejo IV (citocromo deshidrogenasa: Se inhiben cuando las niveles oxidasa) de NADH aumentan Pasos del transporte electrónico: También hay mecanismos para activar el ciclo cuando el cociente ATP/ADP disminuye Primer paso: Ej. la activación alostérica de la isocitrato deshidrogenasa por el ADP Catalizado por la NADH deshidrogenasa, Succinato deshidroganasa=unión en Glucólisis y Krebs enzima que forma parte del complejo I es Finales: el más grande de la cadena respiratoria (formada por 46 subunidades diferentes, siete de estas están codificadas por el Cadena de transporte electrónico (cadena respiratoria) genoma mitocondrial) El complejo I posee como cofactores Consta de tres bombas de protones 1 molécula de mononucleótido de 1. Complejo I: el complejo de NADH deshidrogenasa flavina (FMN) 2. Complejo II: la citocromo C reductasa 1 molécula de de fosfopanteteína 3. Complejo IV: la citocromo C 8 centros sulfoferricos binucleares oxidasa (FE2S2) FADH2: forma parte de el complejo II, Tetranucleares (FE4S4) diferentes presenta FAD como grupo prostético y Los grupos sulfuricos se anclan a las transfiere electrones directamente al cadenas polipeptídicas por grupos de tiol complejo III (no bombea protones) de restos de cisteina Glicerol fosfato deshidrogenasa y la Los electrones son transferidos desde el NADH al FMN y deste hasta la coenzima Q, acil-CoA deshidrogenasa de ácidos este proceso lleva acoplado el bombeo de 4 protones desde la matriz mitocondrial grasos: transfieren sus electrones a la hasta el espacio intermembrana cadena de transporte desde el FADH2 Existe una segunda ruta de acceso a la cadena respiratoria, esta va a ser apartir de de evadiendo el complejo I (no bombea deshidrogenasas dependientes de FAD su principal representante sera la succinato protones) deshidrogenasa o complejo II Los electrones se trasladan de un complejo al siguiente mediante Los electrones de FADH2 son transferidos a traves de centros sulfoferricos a la coenzima Q moléculas transportadoras esenciales Segundo paso o segunda bomba: La segunda bomba es el citocromo C reductasa Los centros de cobre alteran entre las formas reducidas (Cu+) y oxidasas (Cu2+) según Toma electrones de la coenzima Q y los transfiere al citocromo C soluble en el acepten o donen electrones espacio intermembrana esta reacción está asociada al bombeo de 4 protones desde la matriz mitocondrial al espacio intermembrana Electrones del citocromo C reducido: La citocromo C es un homodímero formado por 11 subunidades diferentes en las Los electrones del citocromo c reducido son transferidos al átomo de cobre CuA que destacan: de la subunidad II y de aquí al hemo de la subunidad I Una proteína sulfoferrica con un centro FE2S2 conocida como proteína Rieske Posteriormente y dentro de la subunidad I, los electrones se transfieren al centro Los citocromos C1 y b binuclear constituido por el CuA y el hemo a3, donde tiene lugar la transferencia Ciclo Q: mecanismo que media la transferencia que media de electrones desde la coenzima final de estos electrones a la molécula de oxígeno Q hasta el citocromo c y el transporte de protones a través de la membrana, en este Inicialmente dos electrones son transferidos al O2 para formar un derivado proceso dos electrones se transfieren al citocromo c y cuatro protones se translocan al peróxido espacio intermembrana La adición de dos electrones más y dos protones permitiendo la liberación de dos Dos moléculas de QH2 se unen de manera consecutiva al complejo consecutiva al moléculas de H2O restaurandose la enzima en su forma inicial completamente complejo, cediendo cada una dos protones y dos electrones oxidada Los protones se liberan al espacio intermembrana y los electrones se desplazarán El transporte electrónico y la síntesis de ATP están estrechamente acoplados, de manera por el complejo a diferentes destinos que los electrones solo fluyen a lo largo de la cadena respiratoria si a la vez el ADP se Uno de ellos pasa primero al centro FE2S2 y después al citocromo C1, desde convierte en ATP donde se transfiere a una molécula de citocromo c oxidado El citocromo c que se ha captado difunde en el espacio intermembrana hacia el Síntesis de ATP complejo IV Se lleva a cabo por el complejo V, complejo formado por los dominios F1 y F0 El segundo electrón viaja a los dos grupos hemo del citocromo b hasta una molécula de coenzima Q oxidasa (Q) que se reduce a un anión (Q°) Dominio F1: compuesto por cinco subunidades diferentes a3, B3 y Se dos de ellas Este anión radical incorpora dos protones del lado de la matriz, dando lugar a QH codificadas por el genoma mitocondrial y se encuentra orientado hacia el espacio de la 2 y contribuyendo a la generación del gradiente de protones matriz En el ciclo Q: se oxidan dos moléculas de QH2 para formar Q, y posteriormente La subunidad B de este dominio presenta sitios de unión a ADP y ATP y posee la actividad una molécula que se reduce a QH2 catalítica ATP sintasa Este proceso tan complejo permite la transferencia de Dominio F0: es una estructura integral de electrones desde un transportador de dos electrones membrana que contiene el conducto de (QH2) a un transportador de un electrón (el citocromo c) protones del complejo, está formado por 10 subunidades c insertadas en la membrana formando un anillo y una subunidad en la El complejo IV: periferia del anillo Transfiere cuatro electrones desde el citocromo c al O2, el aceptor final que es reducido a H20 en un proceso Los dominios F1 y F0: están conectados mediante un acoplado a la translocación de protones a través de la tallo central compuesto por subunidades de F1 membrana interna (ye) y una columna externa formada por una Este complejo está formado por 13 subunidades subunidad a , dos subunidades b y la subunidad s con una masa total de 200 kDa, siendo las tres de mayor tamaño las que están codificadas por el genoma La enzima está compuesta por una parte móvil mitocondrial que gira, el anillo c, y el tallo ye y una parte Subunidad I: las mas grande contiene dos grupos hemo (a estacionaria compuesta por el resto de la y a3) unidos de manera no covalente y un átomo de cobre molécula (CuB) junto al hemo a3 forma un centro binuclear implicando la transferencia de electrones desde el hemo Paso de protones: Tiene lugar en el domino F° hasta el O2 gracias a la interacción de la subunidad con las subunidades C, este proceso induce la rotación del anillo c que es un movimiento arrastra la subunidad y Subunidad II: posee un dominio orientado hacia el espacio intermembrana, donde se une al citocromo c reducido y contiene dos átomos de cobre (CuA) La rotación de la subunidad y;: se localiza en el centro del hexámero a3 y B3 provoca Ácidos de cadena corta y media: pueden atravesar la membrana mitocondrial por difusión cambios de conformación en la subunidad B que facilitan la conversión de ADP y el Pi en pasiva ATP además, de la liberación de ATP sintetizado Ácidos de cadena larga ( principales componentes de los triglicéridos almacenados en el tejido Los nucleótidos no pueden cruzar libremente la membrana interna, pero se va a adiposo): Son transportados por un proceso resolver con la participación de un sistema de transporte a cargo de la ATP-ADP B-oxidación translocasa 1. Implica su activación mediante la unión al CoA ADP-ATP translocasa: realiza el transporte de nucleótidos de manera acoplada, se exporta formándose la acil-CoA por la acción de la una molécula de ATP de la matriz y se importa una molécula de ADP desde el espacio acil-CoA sintetasa de ácido graso o tioquinasa intermembrana 2. La acil-CoA representa la forma activada de los ácidos grasos para su catabolismo, el *El ATP puede fluir al citosol por los poros de porina de la membrana externa tamaño y la polaridad de la CoA no le permite atravesar la membrana interna El transporte de ATP hacia el exterior y el transporte ADP hacia el interior se ve 3. Interviene un complejo sistema de transporte favorecido que comienza con la transferencia de ácido ATP (4-) y el ADP (3-) graso de la acetil-CoA a una molécula de menor tamaño, mediante la carnitina El intercambio de un ATP por una ADP resulta en el movimiento neto de una carga palmitoiltransferasa 1 (CPT-1) localizada en la negativa fuera de la matriz, esto equivale a la importación de un protón membrana mitocondrial externa 4. La molécula de acil carnitina es transportada El fosfato necesario para síntesis de ATP es también transportado desde el citoplasma, a la matriz mitocondrial por una translocasa o proceso dependiente energético del gradiente osmótico de protones transportador acilcarnitina localizada en la membrana mitocondrial interna 5. En el interior de la mitocondria la acilcarnitina es convertida nuevamente a acil-CoA por la acción de la carnitina palmitoiltransferasa II (CPT-II) localizada igual en la Fosforilación oxidativa membrana mitocondrial interna 6. Por último la carnitina que se ha intercambiado por la CoA es devuelta al espacio En este proceso interviene una serie de transportadores electrónicos formados por intermembrana por la misma translocasa en lo que se conoce como mecanismo de complejos enzimáticos que están localizados en la membrana mitocondrial interna anti transporte Mecanismo de antitransporte: La carnitina y el derivado acilcarnitina se mueven en sentido Es la principal fuente de ATP en organismos aeróbicos contrario a través de la membrana mitocondrial interna En la oxidación de una molécula de glucosa hasta CO2 y H2O, la fosforilación oxidativa genera 26 de las 36 moléculas de ATP producidas Se puede dividir en dos partes: 1. Se acopla el flujo de electrones desde el NADH y el FADH2 hacia el O2 a través de Ya estando en la matriz mitocondrial complejos proteicos localizados en la membrana mitocondrial interna con el Los ácidos grasos son oxidados en una serie de 4 reacciones que implican la bombeo de protones hacia el espacio intermembrana oxidación del carbono B a una cetona este proceso le da nombre a esta ruta Este bombeo de protones da lugar a un gradiente eléctrico transmembrana que genera metabólica una fuerza protón-motriz Tras la oxidación, se produce la ruptura enzimática del enlace entre los carbonos a yB por una tiolasa, de manera en que cada ciclo se produce un mol de acetil-CoA, 2. El complejo enzimático de la ATP sintasa aprovecha la energía del gradiente de FADH2 y NADH, junto a un acil CoA con dos átomos de carbono menos protones que vuelven a la matriz mitocondrial para catalizar la síntesis de ATP a El ciclo se continúa hasta que todo el ácido graso se ha convertido en acetil-CoA que a su partir de ADP y Pi vez puede incorporarse al ciclo de krebs B-oxidacion Mientras que el FADH y el NADH se emplean directamente en la fosforilación oxidativa para la síntesis de ATP Tiene lugar en la matriz mitocondrial a excepción de la cadena muy la larga de ácidos grasos que se metabolizan en los peroxisomas Especies reactivas de oxígeno y defensa antioxidante mitocondrial Se puede observar mediante técnicas citoquimicas específicas como la diaminobencidina y H202 que reaccionan con la catalasa El peróxido de hidrógeno no es un radical libre per se, pero en presencia de FE2+ o Cu+ Son estructuras esféricas, también adoptan formas enlogadas o pequeñas redes puede convertirse mediante las reacciones de Fenton o de Haber-Weiss en el radical de tubulares frecuentemente asociadas a gotas de agua hidroxilo (OH°) Diámetro de entre 0,3 y 1,5 um Dentro del peroxisoma se encuentra el cristaloide Radicales OH°: los fosfolípidos de la membrana pueden sufrir los denominados proceso de Cristaloide: corresponde a precipitados cristalinos de la enzima urato oxidasa peroxidación lipídica, reacción en cadena en que los ácidos grasos poliinsaturados son Los peroxisomas desempeñan funciones esenciales en el metabolismo lipídico atacados por el radical OH° generando peróxidos lipídicos Participan reacciones catabólicas (oxidacion de acidos grasos de cadena larga) También en anabólicas (síntesis de de plasmalógenos y ácidos biliares) La consecuencia más grave de la formación de especies reactivas de oxígeno es, sin NO contienen material genético embargo su capacidad de dañar el material genético tanto nuclear como mitocondrial Transporte de proteínas a los peroxisomas 1. Los proteínas que serán transportadas en los peroxisomas generalmente poseen una Radicales OH°; pueden producir roturas en las cadenas de ADN y mutaciones siendo el secuencia señal en su extremo C-terminal que les permite ser reconocidas y formar ADNmt más susceptible que el ADN genómico a este tipo de lesión, ya que el ADNmt está complejos con receptores complejos en el citoplasma más próximo que el ADN genómico al lugar de producción de radicales libres 2.Estos receptores dirigirán a los complejos hacia la superficie de peroxisoma, donde Lesiones del ADNmt: Pueden resultar en la disminución de la capacidad de producción de interaccionan con proteínas de anclaje y la maquinaria de transporte, siendo ATP y dar lugar a enfermedades mitocondriales translocadas a la matriz de los peroxisomas en un proceso dependiente de ATP Este sistema tiene la particularidad de que es capaz de transportar proteínas Existen estrategias de defensa como: completamente plegadas, incluso complejos oligoméricos, al interior del peroxisoma Superóxido dismutasa: existen dos isoenzimas intracelulares Se ha propuesto que la membrana del peroxisoma presenta una permeabilidad Una mitocondrial dependiente de manganeso selectiva a las moléculas pequeñas Otra citosólica dependiente de cobre y zinc No se han identificado transportadores para los cofactores, que desempeñan un 1. La forma oxidativa de la enzima se reduce por el O2- formando O2 papel esencial en el metabolismo oxidativo de los peroxisomas como el NADH y el 2. La forma reducida de la enzima reacciona con un segundo O2- y dos protones para NADH producir H2O2 y regenerar la forma oxidada de la enzima Se ha sugerido que que existe un pool de estos cofactores que es específico de las 3. El H2O2 será eliminado por otra enzima la catalasa proteínas B-oxidación: una de las funciones metabolismo de los peroxisomas Catalasa: Proteína que contiene un grupo hemo, se localiza en los peroxisomas Los ácidos grasos de cadena muy larga solamente se oxidan en los peroxisomas 1. La catalasa convierte el H202 en 02 y H2O El sistema de B-oxidación no es capaz de degradar completamente los ácidos 2. Finalmente el H2O2 y los peróxidos lipídicos pueden pueden ser neutralizados por el grasos glutation peroxidasa Para su completa oxidación a CO2 y H2O, productos de la B-oxidación peroxisomal Glutatión peroxidasa: es una seleno enzima, se localiza en el citoplasma como en las como el acetil-CoA, propionil-CoA y ésteres acil-CoA de cadena media deben ser mitocondrias, emplea el grupo sulfhidrilo del glutatión (GSH) como donante de hidrógeno transportados a la mitocondria 1. GHS se oxida en su forma disulfuro GSSG Los peroxisomas son capaces de de oxidar compuestos más complejos que los oxidados en la mitocondria como ácidos grasos dicarboxílicos de cadena larga, precursores de ácidos Glutation reductasa: regenera la forma reducida de GSH, empleando NADPH producido a biliares y determinados ácidos mono- y poliinsaturados partir de la glucosa en la ruta de las pentosa fosfato También pueden participar en procesos biosintéticos como producción de plasmalógenos Plasmalógenos: Fosfolípidos con un sustituyente éster alquílico sobre el carbono 1 del Peroxisomas glicerol y cuyas cabezas polares más comunes son la etanolamina y la colina Catalasa: marcador universal de los peroxisomas Orgánulos intracelulares se encuentran en el citoplasma de las células eucariotas Se ha propuesto que que estos lípidos podrían actuar como protectores frente a definidos por una membrana lipídica que contiene una matriz formada por proteínas las especies reactivas de oxígeno y como moduladores de las propiedades físicas solubles de la membrana, asi como su participación en mecanismos de señalización celular Primeros pasos de sus síntesis: Abundantes en en el hígado, riñón y pulmones Generados a partir del retículo endoplasmático  1. Tienen lugar en los peroxisomas en donde la dihidroxiacetona fosfato (DHAP) es Los proceso de polimerización y despolimerización se pueden estudiar in vitro, en primero esterificada en el carbono 1 con un acil-CoA de cadena mediante la acción microtúbulos aislados de la célula de la DAHP Si se añade α- y β-tubulina monomérica en concentraciones suficientes, GTP y MG+2 y 2. El grupo acilo es reemplazado por un alcohol de cadena larga, que proviene del se trabaja con una citosol, en una reacción catalizada por la alquil-DHAP sintasa presente en el temperatura fisiológica se peroxisoma consigue una 3. El tercer paso de la síntesis de los plasmalógenos es catalizado por una polimerización espontánea acil/alquil-DHAP reductasa, que se localiza en la membrana de los peroxisomas y del retículo endoplasmático Primeras fases de la La ausencia de cadena respiratoria en los peroxisomas hace que los electrones polimerización: producidos por las deshidrogenasas dependientes de FAD presentes en estos 1. El ensamblaje se organelos sean transferidos directamente al O2, produciendo H2O2 produce por adición de La energía química liberada en las reacciones de oxidación se disipa en forma de heterodímeros calor, contribuyendo así a la termogénesis a-/b-tubulina libre en el Los peroxisomas tienen sistemas antioxidantes: medio, que da lugar a El mas importante la catalasa: es capaz de eliminar H2O2 de manera muy eficiente oligómeros que constituyen convirtiendolo en H2O Y O2 un núcleo inicial de esta enzima puede metabolizar otros sustratos como etanol,metanol, fenol y nitritos formación de microtúbulos (proceso llamado nucleación’) Otras enzimas antioxidantes son 2. La unión de nuevos heterodímeros de a-/b tubulina a ambos lados del núcleo Glutation provoca la elongación Peroxidasa 3. Finalmente se llega a un estado de equilibrio, en la que el microtúbulo se mantiene Superóxido dismutasa con una longitud más o menos constante, ya que la concentración de tubulina Peroxirredoxina (tiene capacidad de eliminar H2O2) libre disminuye, hasta que llega a ser un factor limitante (fase de meseta) La reducción selectiva del número de peroxisomas se lleva a cabo mediante un proceso de autofagia altamente coordinado denominado pexofagia En efecto las unidades a- y b-tubulina también se pueden desprender de los Objetivo 3: Citoesqueleto microtúbulos, debido a que se encuentran en un proceso constante de Citoesqueleto: Constituido por una red de polímeros proteicos formación/destrucción Polímeros proteicos: proporcionan soporte estructural a la célula, posicionan los organelos Los experimentos in vitro han en el citoplasma y están implicados en funciones como el movimiento y la división celular o demostrado que el crecimiento de transporte de vesículas un microtúbulo tiene lugar preferentemente por uno de los Elementos principales del citoesqueleto: extremos al que se le denomina 1. Microtúbulos “extremo mas” 2. Microfilamentos El otro extremo será “extremo 3. Filamentos intermedios menos” MICROTÚBULOS: Estructura,tubulogenesis in vitro e inestabilidad dinámica Por ello se dice que los microtúbulos presentan polaridad Largas estructuras cilíndricas huecas, su diámetro exterior mide 25 nm siendo su En el extremo (-) de los microtúbulos queda situada la α-tubulina diámetro interior de unos 14 nm En el extremo (+) se sitúa la β-tubulina Polaridad: Se explica molecularmente por que la concentración necesaria para que las La pared del microtúbulo está formada por 13 protofilamentos compuestos por moléculas de tubulina se adhieran al polímero es diferente a ambos lados del microtúbulo heterodímeros de dos proteínas: 1. α- En el extremo (+): la concentración crítica para que tenga lugar la adicción al microtúbulo 2. β-tubulina es menor que la concentración de tubulina libre que en el extremo (-) Los microtúbulos se ensamblan mediante adición longitudinal y reversible de estos heterodímeros (se necesita menos concentración de tubulina libre en el extremo (+) para que se produzca la polimerización, por lo que este extremo crece con más facilidad que el (-) en condiciones La génesis de nuevos microtúbulos en el centro celular depende de los centros limitantes) organizadores de los microtúbulos MTOC regiones muy características de las células que actúan como lugares de nucleación de los microtúbulos Para que se produzca la polimerización: el heterodímero α-/β-tubulina tiene que estar MTOC: Incluyen estructuras celulares como centriolos y los cuerpos basale