Tema 4: Sistema endomembrana PDF

[Tema 4: Sistema endomembrana] La característica principal de los organismos eucariotas es la presencia de una **compartimentación interna**, uno de esos compartimentos es el núcleo y, otros de ellos, conforman el **sistema endomembrana**. Es el sistema a través del cual la célula procesa materiale...

[Tema 4: Sistema endomembrana] La característica principal de los organismos eucariotas es la presencia de una **compartimentación interna**, uno de esos compartimentos es el núcleo y, otros de ellos, conforman el **sistema endomembrana**. Es el sistema a través del cual la célula procesa materiales en diferentes compartimentos y los traslada, bien a otros compartimentos, o bien al exterior celular, empaquetados en el interior de vesículas (secreción y renovación de membrana). Paralelamente existe una vía endocítica, conectada con este sistema, que provee a la célula de materiales tomados del exterior. Dentro de ese sistema endomembrana se encuentran el **RE, el aparato de Golgi, lisosomas y endosomas**, todos ellos delimitados por una unidad de membrana. El origen del sistema endomembrana está en el retículo endoplasmático, ya que si este no existiese tampoco lo haría el aparato de Golgi, ya que las enzimas del aparato de Golgi se sintetizan en el RE. También podríamos incluir dentro de los sistemas de endomembranas a las **vacuolas vegetales**. Los **peroxisomas** también forman parte del sistema de endomembranas. No obstante, lo veremos en el tema de plastos y mitocondrias por la relación metabólica que mantienen con estos. **[Retículo endoplasmático]** Las proteínas que se sintetizan en el **citosol** van al **núcleo, las mitocondrias, plastos, peroxisomas**. También son sintetizadas por los ribosomas adheridos a la membrana del RE, del que salen vesículas al Golgi, forman parte de membranas, se secretan... Hay dos rutas: la ruta secretora, que libera el contenido en proteínas al exterior celular y renueva los receptores de membrana; y la otra ruta, que consiste en que las proteínas quedan en el citoplasma, pueden dar lugar a los lisosomas. El RE ocupa el 10% del volumen celular (muy variable). Se trata de un sistema de sáculos y túbulos. Distinguimos entre RER y REL, ambos están interconectados. El RER se continua con la envuelta nuclear. **Imagen:** Representa la tinción de impregnación de plata que usó Golgi y que le conduce a descubrir el aparato de Golgi. Esta tinción también fue usada por Cajal. Vemos ostras imágenes donde se ve el ARNr, el nucleolo y acúmulos (cisternas del RER (con ribosomas)). En las imágenes de microscopía puede verse como el liso no hay ribosomas y en el rugoso sí. El RER y el REL **parten de lo mismo**, hay una **continuidad entre ellos** y son semejantes de tal forma que permiten la **interconversión**. La célula en función de sus necesidades convertirá el RER en REL y viceversa. Esto ocurre en los hepatocitos cuando el requerimiento de detoxificación de sustancias es mayor, transformándose el RER en REL, ya que el REL es el que se encarga de la detoxificación. Esto podría ocurrir en animales de experimentación si los sometemos a determinadas sustancias. **Siendo normalmente 2/3 de RER y 1/3 de REL.** El retículo endoplasmático normalmente se localiza en la **periferia**. Dependiendo del tipo de célula cada una tendrá un RER que represente un volumen determinado respecto al volumen celular, en algunas células es del 80%. El retículo endoplasmático cuenta con una serie de **dominios**, donde hay un conjunto de proteínas que realizan una función determinada. En el dominio de **retículo endoplasmático rugoso** hay proteínas que se encargan de la **traslocación de proteínas**, se les **añaden carbohidratos y las pliegan correctamente**. Además de receptores y canales que permiten la importación de proteínas, fijación de ribosomas, chaperonas y enzimas catalíticas. En el dominio de **retículo endoplasmático liso** fundamentalmente tiene función de **almacén de calcio** en algunas células musculares, participa en la **detoxificación** y **metabolismo lipídico**. La presencia del citocromo P450 es importante para la detoxificación de esteroides. Además, también hay enzimas implicadas en el metabolismo de diferentes sustancias, compuestos carcinogénicos y fármacos liposolubles. La carne quemada en sí no es tóxica, pero al oxidarse se genera un elemento tóxico, cancerígeno, la peroxidación por parte del REL permite eliminarlo por la vía urinaria. Asimismo, hay un **dominio nuclear**, ya que, la membrana nuclear externa es una continuación del retículo endoplasmático rugoso. La membrana nuclear interna, sin embargo, es muy diferente, a pesar de proceder del RER. Asimismo, se habla del **GERL** una zona de transición, compartimento, entre el aparato de Golgi y el RE. Para que determinadas moléculas viajen desde el RE al Golgi se emplean **vesículas**, se habla de una zona, **dominio de exportación**, desde donde viajan. Desde el dominio de exportación también viajan **vesículas a peroxisomas o que almacenan calcio**. Por ello, no toda la membrana del retículo endoplasmático es igual y puede dar lugar a **diferentes dianas**. La distinta morfología del RER y del REL hace que estos se vean de forma diferente en el ME. El **RER** son **sáculos aplanados**, de modo que sí hacemos cortes el perfil siempre va a ser una especie de elipse. No obstante, el liso tiene una **estructura tubular** y al cortarlo veremos **perfiles más o menos circulares**, el perfil podría ser una elipse si lo cortamos por una determinada zona, pero es mucho menos probable. Además, la mayor presencia de retículo endoplasmático en unas células u otras depende de su función, el 95 % del volumen de las células plasmáticas es retículo endoplasmático rugoso, ya que, se encarga de sintetizar los anticuerpos, asimismo, hay células que también tienen una gran presencia de REL, como las que se encargan de sintetizar las hormonas esteroideas (**células de Leydig**). Por ello, el RER es un 95% del volumen celular si se trata de células productoras de proteínas, mientras que las células que tienen un 95% de REL se encargan de la síntesis de lípidos. El RER, además de la síntesis de proteínas, se encarga de la modificación inicial de proteínas con la adición de carbohidratos y la síntesis de algunos carbohidratos. Mientras que el REL se encarga de síntesis de hormonas esteroideas, detoxificación y secuestro de calcio en células musculares. La presencia de túbulos en estos compartimentos se debe al **distinto tamaño de la cabeza de los fosfolípidos**, que hace que la membrana tienda a **curvarse**. También, hay unas **proteínas** que se insertan en la membrana y **fuerzan su curvatura** dando lugar a túbulos (reticulons y DP1/Yop 1p) (parecen decisivas en la formación de los poros nucleares). Hay algunas especulaciones acerca de que la forma de túbulos del REL se debe a su función, y es que las enzimas del liso llevan encadenadas esas proteínas anteriores. El RE se forma por ensamblaje de vesículas que se unen entre sí. La extensión del REL aparece cuando se inicia la síntesis de estos reticulons para curvarlas, dando lugar a los túbulos, se van uniendo los túbulos y se forma una red. La formación de esos túbulos de membrana está determinada por la presencia de proteínas Atlastinas y RHD3/Sey1p (relacionadas con una familia de GTPasas del tipo dinaminas). La unión de GTP induce la formación de oligómeros de estas proteínas adyacentes. La hidrólisis de GTP induce la fusión de las membranas. ¿Cuál es el mecanismo que promueve este cambio? Todavía no se sabe. En el REL se sintetizan lípidos de membrana. ¿Cómo van los lípidos recién sintetizados a las membranas para reponer lípidos de membrana de mitocondrias, plastos, envoltura nuclear...? Estos no pueden atravesar el citoplasma. Lo cierto es que puede haber **proteínas que las envuelven** y las llevan del retículo a otros orgánulos, trasladándolos de modo específico. Se vio que un receptor muy conservado **VAP** en la cara citosólica del RER (lugar de acoplamiento) **se une** a muchas **proteínas** (que tienen en común la presencia de 2 fenilalaninas entre aminoácidos ácidos) y le permiten la **transferencia lipídica**. Se puede unir con mitocondrias, endosomas, A.Golgi, peroxisomas y membrana plasmática. Las regiones **MAM** en mitocondrias son **dominios de asociación de membranas mitocondriales próximas al REL** para que se produzca este intercambio de lípidos. Por lo que es un intercambio por proximidad. Asimismo, hay proteínas sensoras de Ca+ de la membrana del RE que interactúan con canales de Ca+ de la membrana plasmática. La membrana del retículo endoplasmático es más delgada, no suele llegar a los 7. [Composición membrana:] - - En la luz del RE se encuentra la enzima que establece **puentes disulfuro** (disulfuisomerasa) y que no está en el citosol, de ahí que los puentes disulfuro solo puedan establecerse en el RE y no en el citosol. También son importantes las **chaperonas**, para el correcto plegamiento. También hay precursores proteicos inmaduros y la peroxidasa. [Funciones] Las principales funciones del RE son las relatadas a continuación. Es de gran importancia el mantenimiento de la estructura de los orgánulos, presenta una **función estructural** por su interacción con el citoesqueleto, ya que, la posición y morfología se mantiene por la interacción de los sáculos con el citoesqueleto. Tiene **función morfogénica**, ya que forma la envoltura nuclear y los plasmodesmos. También presenta **funciones metabólicas**, como síntesis de lípidos y proteínas, exportación de lípidos y proteínas, detoxificación, recambio y formación de membranas y secreción celular. ***Síntesis de proteínas*** Como ya sabemos las proteínas se pueden sintetizar en el citosol o en los ribosomas anclados al RE. Las proteínas sintetizadas en los ribosomas adheridos al RER tienen tres destinos principales: dos que siguen la **ruta secretora** (renovar proteínas de la membrana y excretar las proteínas al exterior) y aquellos tipos de **vesículas que no son exocitados** y participan en la **digestión** de las sustancias (lisosomas). Asimismo, el RER incrementa el número de proteínas del **peroxisoma** y hay **microvesículas** que pueden fusionarse con **mitocondrias o plastos**. ¿Qué hace que una determinada proteína sea sintetiza en el retículo o en el citosol? La presencia de determinadas **secuencias específicas de aminoácidos** que determinan que ingrese en el RE, es decir, que sea sintetizado en el sistema endomembrana, o en el citosol. **Esquema en la pizarra:** Con blanco representa la proteína y con rosa la señal. La señal puede ir en el medio, no tiene porque ir en el **extremo amino**. De la misma forma, los aminoácidos que constituyen la señal pueden estar **intercalados con aa' que no constituyen una señal**, pero al plegarse la proteína (cuando adquiere la conformación terciaria), esos aa' quedan juntos constituyendo una señal (un epítopo de la proteína). El grupo de laboratorio de Rockefeller descubrieron el caso de la señal en el grupo amino. Hablamos de **traslocación cotraduccional** y **de traslocación postraduccional**. En la primera, una vez sintetizada la señal, la proteína va pasando al interior del RER a la vez que se sintetiza. En cambio, en la segunda, las proteínas se sintetizan de forma completa en ribosomas libres y posteriormente pasan al orgánulo destino. *[Translocación cotraduccional]* Los que lo posibilitan son las **partículas de reconocimiento de la señal (ARN y 6 proteínas)**, **el receptor de la partícula de reconocimiento de la señal** presente en la membrana del retículo, el **traslocón** que puede abrirse y cerrarse, además estas estructuras pueden abrirse lateralmente, son de los complejos sec 1, ¿2, 3?) y la **peptidasa señal**. Un ribosoma libre en el citosol comienza la traducción de una proteína. Este ARNm codifica para un péptido que contiene unos aa' que constituyen una señal. Cerca del extremo amino, aparece una secuencia de 15-35 aa' que contiene **6-15 aminoácidos hidrófobos** (péptido señal) y va precedida de 1-2 aa' con carga positiva. Determinadas proteínas reconocen la señal. Estos receptores de señal son ribonucleoproteínas, llamadas **SPR** y formadas por 6 polipéptidos y un pequeño ARN 7S (300 nucleótidos), que **se unen al péptido señal** **y la subunidad mayor del ribosoma**. Esto hace que la síntesis de esa proteína se **detiene** (aunque aparece que en algunos casos simplemente **se ralentiza** y no se detiene completamente). Este complejo será reconocido por un **receptor de la membrana del RE** (heterodímero α y β) que capta y **ancla a la membrana el conglomerado de elementos y lo une al traslocón** con **hidrólisis de GTP** (al lado del receptor se encuentra el traslocón). El GTP será captado entre la subunidad α y un dominio de SRP. La unión a ambas les permite hidrolizar el GTP. Esta hidrólisis de GTP permite que la partícula de reconocimiento de la **señal se libere** y pierda afinidad por su receptor y continúe la síntesis de la proteína, pasando al interior del RE, a través del traslocón (complejo multiproteico Sec61 α, β y γ). Se ha visto un tipo de **chaperonas (BiP) que van tirando de la proteína y con gasto de ATP** hace que vaya entrando en la luz del retículo. Cuando el péptido comienza a entrar en el retículo, la **peptidasa señal reconoce la señal y la elimina** al reconocer el final de esta. Esta proteína es transmembrana, no está en la luz, aunque haga su función ahí. En este proceso, para una proteína que tenga la señal en el extremo amino, **la señal queda insertada en la membrana** del retículo y posteriormente es **eliminada**, puede quedar dentro porque está formada por aa' hidrófobos. Cuando finaliza el paso de la proteína, todo el complejo se disocia y el traslocón se cierra, quedando la proteína en el interior del RER. Las proteínas se asocian a chaperonas para facilitar su correcto plegamiento. Además, sufrirán modificaciones como glicosilaciones o establecimiento de puentes disulfuro. En el caso de que haya que sintetizar proteínas con **paso transmembrana** los primeros pasos son parecidos. No obstante, durante la síntesis, en un determinado momento aparece en el interior una secuencia con una serie de aa' de naturaleza hidrofóbica (alrededor de 22 aa'), que hace que no salga hacia la luz del RE, sino que **el traslocón se abre lateralmente** y esa secuencia se **inserta** en la membrana, el traslocón **queda cerrado y deja libre al ribosoma**. El final de la síntesis de la proteína se lleva a cabo en un ribosoma libre del citosol. No obstante, las proteínas transmembrana pueden tener el extremo amino hacia fuera o hacia dentro, puede tener **varios dominios transmembrana**. Para esto último, es necesario que **el ribosoma se libera y se vuelva a unir**. Asimismo, nos podríamos preguntar cómo se sintetizan proteínas que quedan unidas a GPI, **se sintetizan como proteínas transmembrana**, pero posteriormente una enzima llamada transamidasa corta el extremo N-terminal en una región cercana al paso transmembrana y traslada la proteína a un ancla preformado de GPI (también se cortará antes la señal). Luego hay dos fases: la formación del ancla GPI y la posterior síntesis de el péptido como proteína transmembrana. Ambos elementos se unen posteriormente. El GPI está formado por dos cadenas de ácidos grasos y un grupo fosfato. Las proteínas que se sintetizan en el citoplasma no presentan puentes disulfuro. De igual manera que no están glucosiladas normalmente. Pero, la inmensa mayoría de las proteínas con destino retículo-Golgi son glucosiladas. Los **oligosacáridos son decisivos en el correcto plegamiento de las proteínas** para establecer procesos de unión célula a célula. Además, aportan estabilidad (sobre todo a las secretadas), son importantes en la adhesión celular y participan en procesos de respuesta inmunitaria. La vida media de las proteínas varía, las del citoesqueleto, por ejemplo, pueden durar meses. La mayor o menor duración de la proteína viene determinada por la presencia de glúcidos pues las que **presentan glúcidos tienen más vida**. Tenemos un oligosacárido (siempre el mismo, NAG, manosa con una ramificación que acaba en glucosa), gracias a la enzima glucosiltransferasa lo une a la proteína, en concreto a los residuos de asparagina que se encuentran en la secuencia Asn-X-Ser y Asn-X-Thr. ***Modificaciones de las proteínas sintetizadas vía retículo*** Una modificación principal que tiene lugar en el RE es, la **unión de un grupo glucídico** a una **asparagina** que aparece en la **secuencia Asn-X-Thr y Asn-X-Ser**. Esto se conoce como N-glucosilación. ¿Siempre se une a la proteína el mismo polisacárido? La respuesta es sí. Entonces, ¿todas las proteínas llevan el mismo grupo glucídico? La respuesta es no. Por tanto, hay un oligosacárido núcleo inicialmente tienen ese modelo todas las proteínas que son glucosiladas, aunque, posteriormente, sufren **posteriores transformaciones**. Los **oligosacáridos se unen al dolicol** que está inmerso en la membrana plasmática del retículo endoplasmático. Inicialmente los componentes del oligosacárido se unen por la cara citoplasmática. Pero en un momento dado se lleva a cabo un movimiento de flip-flop y pasa a estar el **oligosacárido hacia el interior del RE**. De tal forma se continúa la síntesis hacia la luz. Posteriormente la oligosacaril transferasa transfiere la cadena glucídica a residuos NH de la Asn). En el interior del RE también se da el empaquetamiento y correcto plegamiento de las proteínas, en este último participan chaperonas BiP y otras. Fundamentalmente, importante el establecimiento de **puentes disulfuro** si las proteínas los llevasen y que esas proteínas estén **correctamente glucosiladas**. Cualquier proteína transmembrana que se genere en el RE también es glucosilada. Es de gran importancia la correcta glicosilación para favorecer el correcto plegamiento de las proteínas. Hay varias proteínas implicadas y algunas son sensores del plegamiento (como las chaperonas, calnexina y calreticulina). Una vez unido la proteína al oligosacárido **se quitan dos residuos de glucosa del oligosacárido** núcleo, quedando un único residuo de glucosa, varias chaperonas (calnexina y calreticulina), entre otras **eliminan un nuevo resto de glucosa y comienzan el plegamiento de la proteína.** Las chaperonas intentan plegar de forma correcta. Diferentes sensores del plegamiento determinan si se ha realizado de forma correcta (es decir, no hay regiones hidrofóbicas en la superficie). Si el **plegamiento resulta incorrecto** se une **otro residuo de glucosa** con **gasto de GTP** para que vuelva a empezar el ciclo y se pueda volver a intentar plegar. Ante la imposibilidad de alcanzar un buen plegamiento, puede entrar en la **vía EDEM1-ERAD** si ya no se añaden más residuos de glucosa y se procede al reciclado de la proteína mal plegada. Estos residuos son **exportados al citosol** para su degradación. La ingesta de sustancias tóxicas interviene en esa vía. El complejo EDEM1 elimina varios residuos de manosa y la proteína es, mediante el sistema ERAD (degradación asociada al RE) exportada al citosol para su degradación. Otra de las modificaciones que tienen lugar en el RE es el establecimiento de puentes disulfuro. Esto se lleva a cabo mediante la proteína disulfuro isomerasa (PDI) en la luz de retículo. Los puentes disulfuro son frecuentes en las proteínas sintetizadas en el RER, pero bastante raros en proteínas sintetizadas en el citosol. Existen varios tipos de chaperonas se pueden clasificar en **chaperoninas, chaperonas moleculares y nucleoplasminas.** Las **chaperonas Hsp** (que significa heat shock proteins) cuando sube la temperatura de una célula, comprobaron que hay una gran explosión de proteínas similares en cuanto a la estructura. Las chaperonas pueden ser chaperoninas, chaperonas moleculares y nucleoplasminas. Dentro de las chaperoninas están las proteínas **Hsp 60,** que participan en el correcto plegamiento de las proteínas (fueron vistas por primera vez en *E.colli* y se vio que aparecen desde Archaeas hasta eucariotas, tienen, incluso, una composición similar). Asimismo, funciona como resguardo a las proteínas hasta que sea activa. Y la **Hsp 10.** La **Hsp70** y la **Hsp90** son chaperonas moleculares. Las proteínas **Hsp70 en colaboración con las proteínas Hsp40 inician el plegamiento,** mientras que **Hsp90 lo finaliza**. Al grupo de las chaperonas se unen las nucleoplasminas que participan en establecer el contacto entre el ADN y las histonas. Por tanto, la función de las chaperonas es **favorecer el plegamiento, estabilización y activación de la proteína**. Además, son altamente conservadas e impiden la agregación proteica. Respecto al proceso de degradación, si no se concluye de forma satisfactoria se pueden desarrollar diferentes enfermedades. Las proteínas mal plegadas exhiben sus aa' hidrofóbicos hacia el citosol, si estas no son correctamente eliminadas, pueden formar **agregados que la célula es incapaz de eliminar** y forman una especie de filamento (amiloide). Se pueden llegar a acumular en el interior celular y en el exterior celular. Los acúmulos de proteínas mal plegadas son la causa de enfermedades, como el Alzheimer, Párkinson, enfermedades autoinmunes (como la esclerosis múltiple). Todas ellas vienen de un mal funcionamiento del sistema de eliminación de proteínas defectuosas. Por ejemplo, pueden acumularse en riñones y le hígado y la función hepática y renal verse alterada. Esto se debe a que no pueden eliminarse. Si la glicosilación tiene lugar por la cara interna de las células, las proteínas glucosiladas siempre se encontrarán por la luz del sistema endomembrana, pero quedarán hacia el exterior en la superficie celular. Las proteínas sintetizadas en el RE son traslocadas a la vez que son sintetizadas, pero hay proteínas que son **completamente sintetizadas en el citosol y son traslocadas al RE** (esto se ha descubierto recientemente) No todas las proteínas del RE han pasado por trasposición cotraduccional. **Imagen:** Vemos una imagen en el que podemos observar las chaperonas fuera del RE en verde y dentro en morado (correspondientes a las BiP). Hay diferentes tipos de chaperonas en cada orgánulo, aunque cumplan una misma función. ***Síntesis de lípidos*** La síntesis de lípidos ocurre **mayoritariamente en el RE**, salvo los lípidos de membrana de **mitocondrias y plastos** que son sintetizados en sus propias membranas, así como los lípidos que acaban su **síntesis en el aparato de Golgi,** como esfingomielina y glucolípidos. Las enzimas que sintetizan estos lípidos suelen ser **proteínas integrales con su lado activo dirigido al citosol**, luego los nuevos lípidos quedan en la hemimembrana externa para que se renueve también la interna deben darse movimientos de **flip-flop**. Luego, posteriormente, flipasas y otras enzimas, intercambian fosfolípidos entre ambas hemimembranas. Fundamentalmente, la síntesis de lípidos se da en el retículo endoplasmático liso, aunque, en algunos casos se da en el rugoso o la síntesis termina en el Golgi. Los precursores de lípidos sintetizados en el citosol (ácidos grasos) viajan por el citosol camuflados en **FABPS** (proteínas que ligan grasas). Estas tienen un interior hidrofóbico y camuflan los lípidos, para que no tengan contacto con el citosol. Esto es muy importante en músculos, pues se produce un transporte de lípidos hacia mitocondrias y peroxisomas cuando las reservas de glucosa se han gastado. También es importante en hepatocitos y en adipocitos (ya que mueven la grasa). Fundamentalmente, el corazón tiene como fuente de energía la grasa, si se bloquean las FABPS empezará a usar glucosa y el latido es menos eficiente. (La citiolina difosfato unida a colina, se trata también de un fármaco que se utiliza en la clínica neurológica). Los esfingolípidos son un ejemplo de lípidos que terminan su síntesis en el aparato de Golgi. En el **RE se sintetiza la ceramida** (unión de un grupo palmitoilo a una serina (esfingosina) y posterior adición de un segundo ácido graso) y en el **aparato de Golgi** se produce la adición o de un grupo fosfato y colina formando esfingomielina o un oligosacárido o monosacárido, formando un glucoesfinfolípido. Para transportar los lípidos salen **vesículas** del RE y del aparato de Golgi que permiten la renovación da los lípidos de la membrana plasmática. ¿Pero cómo es el paso de lípidos a la membrana de otros orgánulos? Se da dos mecanismos: a través de **proteínas capaces de acercar la membrana del RE** y de otro orgánulo para poder transferir los lípidos (por ejemplo, las MAM) o pueden ser **transportados por proteínas**. Los diferentes tipos de lípidos tienen distinta proporción en las diferentes membranas. Por ejemplo, la **cardiolipina** se sintetiza en la membrana de la MMI y se queda allí. En cambio, el colesterol se sintetiza de forma masiva en el RE, pero se exporta a la membrana plasmática mayoritariamente, los diferentes tipos de membrana tienen diferentes cantidades de colesterol. Por ejemplo, la MP tiene 1,5 y 3 veces más colesterol que las membranas de otros orgánulos). Para distribuir los fosfolípidos recién sintetizados entre las dos hemimembranas están las flipasas (hacia la hemimembrana interna), las flopasas (hacia la externa) y las mezcladoras "*Scramblases"* (en ambos sentidos, no requieren ATP). (Existe un medicamento (estatinas) que bloquea la enzima que participa en el inicio de la síntesis de los precursores del colesterol). La distribución de lípidos ha de ser dirigida. **Imagen:** Podemos ver una imagen de MET, en la izquierda están los hepatocitos de una rata control y a la derecha una que fue tratada con tóxicos. La cuestión es que en la rata tratada con tóxicos la mayor parte de RE es liso, a diferencia de la de la izquierda que es rugoso. Esto se debe a que el RER se ha transformado en REL. Cuando bebemos en exceso combinando bebidas azucaradas con alcohol el organismo estabiliza antes el pico de glucosa, con lo que cuando quiere estabilizar el alcohol ya hay un pico muy grande. El peligro de que la cantidad de RER disminuya, radica en que se dejan de sintetizar proteínas necesarias por el hepatocito. Asimismo, deja de acumula glucógeno y acumula grasa. Esto da lugar al hígado graso, que desemboca en una cirrosis. **Tráfico vesicular** Debe haber un **tráfico de vesículas que lleva cargas**, de tal forma que no solo el contenido de un compartimento pasa a otro, también su membrana plasmática. (continente y contenido). El esquema muestra la complejidad de tráfico de vesículas. Todo ese tráfico debe estar altamente regulado. Para ello las membranas de los compartimentos destino y las de las vesículas llevan unas proteínas denominadas **SNARE**. Asimismo, participa el citoesqueleto, fundamentalmente **microtúbulos y filamentos de actina**. **Esquema:** se muestra la parte que conecta la parte más interna de la célula con la más externa. Dentro del tráfico de vesículas distinguimos aquellas que proceden del aparato de Golgi y permanecen en el citosol (lisosomas), o aquellas que son de la vía secretora, pueden ser constitutivas, cuya secreción es constante, por ejemplo, los mocos; y la vía secretora regulada, que se produce solo si es necesario. La saliva tiene una vía secretora constitutiva para mantener hidratada la boca (secreta agua con iones) y una regulada, ya que cuando vas a comer, también se secretan junto al agua y los iones enzimas, como la amilasa. La secreción del jugo pancreático también es regulada. Las proteínas sintetizadas en el RE viajan al **aparato de Golgi donde son maduradas**. El **CIREG** es un **compartimento interno** que se forma por la **fusión de vesículas** dando lugar a un compartimento del que **salen vesículas hacia el aparato de Golgi**. No es cierto, que después en el aparato de Golgi los materiales pasen de un sáculo a otro para ir siendo modificado. No pasa a compartimentos estáticos, no es una cadena de montaje. La cubierta de las vesículas no es algo simplemente estructural. En muchos casos existen **proteínas intermediarias** que **seleccionan los receptores** y, por tanto, la **carga** que se engloba en la vesícula. [Vesiculación] La vesícula, al tratarse de una estructura fluida, no podría formar una invaginación por sí misma para dar lugar a la vesícula. Necesita de una fuerza para que pueda adoptar esa forma. En la membrana hay **receptores que anclan el contenido**, para la internalización de alguna sustancia específica en la vesícula (selección de carga). Una vez que los receptores captan el ligando se les unen **proteínas adaptadoras** (PA y GAG), a las que se les unen unas proteínas, que permiten la polimerización de las proteínas que se unen a las adaptadoras (como la clatrina, COPI, COPII,...). Es decir, ponen en relación los receptores de la cubierta (hay PA de varios tipos). Las proteínas adaptadoras se encuentran entre membrana y proteína. Proteínas, como la clatrina, tienen que polimerizar de forma **curva**. Se unen a las adaptadoras y al polimerizar entre ellas no tienen otra opción que tomar una forma curva (como si se tratase de un balón de fútbol). Eso hace que la membrana se vaya curvando. Una vez que se ha formado la vesícula, **se desprenden** la clatrina y las proteínas adaptadoras. ¿Todas las proteínas que viajan en las vesículas están unidas a receptor? No, ya que algunas se introducen en la vesícula al formarse. En la membrana de estas vesículas (**NO** en la cubierta) se encuentran las proteínas **V-SNARE** que indican la **procedencia de la vesícula** e identifican su **membrana de destino**. Existen diferentes elementos que conforman la cubierta: **cuatómeros**, como **COPI y COPII**, y la **clatrina**, aunque se piensa que hay más. Son importantes también las **GTPasas** (ARF o SAR1) para el **ensamblaje y desemsamblaje**. La clatrina está formada por la polimerización de trisqueliones y los AP. La proteína ARF-GTP dirige el ensamblaje y desensamblaje de la cubierta. Reviste las vesículas **originadas en la membrana plasmática y las que viajan del Golgi al endosoma**. Polimeriza la parte globular (cadena pesada). Las cubiertas de **COP I** formadas por **coatómero**. Como en el caso de la clatrina, la proteína **ARF-GTP** dirige el ensamblaje y desensamblaje de la cubierta. Reviste las vesículas que viajan en **dirección retrógrada en el aparato de Golgi** y las que viajan del **aparato de Golgi al RE**. En el caso de **COPII,** la proteína **SAR1** dirige el ensamblaje y desensamblaje de la cubierta. Reviste las vesículas que **viajan desde el RE al aparato de Golgi**. Hay vesículas en las que no podemos ver su revestimiento, pero **no son desnudas**, ya que, todas poseen revestimiento. Hay cierta especificidad de acuerdo al revestimiento que lleva cada tipo de vesícula, las vesículas que van desde la superficie celular hasta el interior son de clatrina, las que se encargan del transporte Golgi al RE están revestidas por COPI, las que viajan hacia adelante del RE al Golgi están revestidas por COPII. La **identidad de las vesículas y su reconocimiento** por parte del orgánulo o membrana destino viene marcado por un mecanismo universal mediado por las proteínas **SNARE.** Las proteínas SNARE son de muchos tipos. Las t-SNARE representan el orgánulo en el que están presentes. Las vesículas no viajan aleatoriamente por el citosol, sino que el citoesqueleto se encuentra orientado. Las t-SNARE son de dos tipos y en las vesículas hay un tipo de SNARE (v-SNARE). Una vez han **perdido la cubierta**, en la cara citosólica de las vesículas quedan accesibles unas proteínas transmembrana (**v-SNARE**) que indican la **identidad de la vesícula** y determinan la **membrana con la que han de fusionarse.** En la cara citosólica de la membrana diana se encuentran otras proteínas transmembrana (t-SNARE) que reconocen específicamente las v-SNARE que deben contener las vesículas para fusionarse con ella. En caso de no ser reconocida, la fusión no se producirá. La v-SNARE y la t-SNARE se unen, de esta forma quedan ancladas la vesícula y el orgánulo diana. No participan en la fusión, solo en el anclaje. Las que participan en la fusión son las **Rab**, que con hidrólisis de **GTP une la vesícula a la membrana** (son GTPasas tipo Rab). Las **proteínas transmembrana que llegan al Golgi** en las vesículas y **son del retículo endoplasmático** deben **regresar al retículo**. Por ello, hay vesículas que solo llevan membrana y ningún tipo de contenido, para que las proteínas que deben estar en el RE, vuelvan al RE. Estas proteínas son reconocidas en el Golgi como **agentes del RE**, debido a la presencia de una determinada **secuencia**. Estas secuencias pueden ser **KDEL** (Lys-Asp-Glu-Leu) o **KKXX** (Lys-Lys-X-X). Estas **son reconocidas como extrañas** en el Golgi y son excretadas. El pH del RE y del Aparato de Golgi es diferente. En el Golgi es **más bajo** lo que hace que los **péptidos sean más fácilmente reconocidos** y se unan a los receptores. Estas vesículas están revestidas por COPI, mientras que las que siguen la vía contraria (RE-Golgi) están recubiertas de COPII. Recordemos que las vesículas que van desde la membrana al interior celular o de la cara trans del Golgi al exterior están recubiertas por clatrina. **Aparato de Golgi** Camilo Golgi desarrollo la tinción por impregnación de plata. Este investigador descubrió el orgánulo que hoy lleva su nombre. El aparato de Golgi es un orgánulo que se encarga de la **maduración de proteínas y lípidos**, asimismo es importante en la **compactación, distribución y selección de esas proteínas**. En la **cara trans** del Golgi se distribuyen y seleccionan las proteínas, para empaquetar aquellas que deban ir juntas. (Es importante destacar que cuando vemos una imagen por microscopía electrónica se debe visualizar que lo que observamos es un dictiosoma). El aparato de Golgi es una red de membranas. Las diferentes **cisternas** y **vesículas** dan lugar a un **dictiosoma** y el conjunto de todos los dictiosomas de la célula da lugar a el aparato de Golgi. En el aparato de Golgi se puede distinguir una **cara cis**, desde donde se produce la **entrada de productos** y la **cara trans** desde donde se produce la **salida de sustancias** que ya han sido maduradas. Entre medias hay muchos sáculos, no se sabe cuántos. [Composición química] La membrana de los orgánulos es más fina que la plasmática (es de **6-7 nm**). La cisterna o sáculo de **15-20 nm** y los bordes dilatados **60-80 nm**. El aparato de Golgi en su membrana tiene **muchas proteínas** (65-60%). Estas proteínas son enzimas, como glucosiltransferasas, glucosidasas, sulfotransferasas, fosfatasas, proteasas. También hay **lípidos** (35-40%) y **glúcidos**. En el **lumen** hay **sales minerales**, **glúcidos** como Glc y Gal, Mg++ y **enzimas**. [Funciones] Las funciones principales del aparato de Golgi son la **maduración y modificación de proteínas** formadas en el retículo (**función metabólica**). Importante también la función de **clasificación** que realiza de esas proteínas. Además, presenta **funciones morfogénicas** (el desarrollo del acrosoma del espermatozoide). Para seleccionar las hidrolasas ácidas (que son glucoproteínas) es importante la presencia en estas enzimas de manosa-6-fosfato, que permiten clasificarlas y vayan a dar lugar a lisosomas. ***Funciones metabólicas*** Respecto a los péptidos, se lleva a cabo la proteólisis, la condensación proteica y la selección. En cuanto a los glúcidos se **modifican los oligosacáridos incorporados en el RER** y se añaden nuevos oligosacáridos en los residuos de Ser y Thr (**o-glucosiación**). Además, tiene lugar la **síntesis de glucosaminoglicanos** (matriz extracelular) y la sulfatación. Por último, en el caso de los lípidos se da **la síntesis de esfingomielina y glicolípidos** a partir de ceramida. *Procesamiento de proteínas: Glúcidos* Los núcleos que son añadidos en el RE por N-glucosilación son eliminados en el aparato de Golgi o modificados en parte. Después, se añaden nuevos oligosacáridos en residuos de Ser y Thr (o-glucosilación). Si hay N-glucosilación y después en el Golgi esos glúcidos son eliminados o modificados para llevar a cabo otra glucosilación. ¿Para qué añadirlas en el RE? Es necesario que lo que ocurra en el RE ocurra allí, dado que no podría ocurrir en el Golgi por la **diferencia de las condiciones entre ambos compartimentos**. Se hace lo que se puede hacer en ese compartimento y ya se modificará más adelante. Cabe destacar que los oligosacáridos que se incorporan en el RER tienen el mismo grupo (N-glucosilación), se incorporan a residuos amino de asparagina. Eso no excluye que sea el núcleo donde sobre el que se lleve a cabo la modificación en la o-glucosilación. La **sulfatación** es un proceso que también tiene lugar en el **aparato de Golgi**, muy importante para **elementos de la matriz extracelular**. Por ello, las funciones principales del aparato de Golgi son la selección, compactación y dosificación en la cara trans del Golgi, y la o-glucosilación que ocurre antes. Las características de los oligosacáridos que se unen tienen que ver con la función de la proteína. En resumen, la N-glucosilación forma la base que indica a proteínas posteriores que hay que añadir un oligosacárido, además será de gran relevancia para el plegamiento de la proteína. Por ello, constituyen el RE una señal para que se plieguen. Como la proteína ya está plegada cuando llega al aparato de Golgi, lo oligosacáridos nuevos que se añaden ocupan **lugares externos** de la forma tridimensional. Mientras tanto, los glúcidos añadidos en el **RE ocupan la parte interna**. Por esta razón, las muy internas no sufren mucha modificación, solo aquellas que son **accesibles a las glicolasas**. Los oligosacáridos unidos mediante o-glucosilación, modificaciones de la N-glucosilación, son muy variadas y se llevan a cabo en **diferentes compartimentos del aparato de Golgi**. Hay modificaciones que permiten la clasificación, como la siguiente. En la **cara cis** del Golgi se produce la **adición** (en dos etapas) de la **manosa-6-fosfato**. En una primera etapa se unirá el **NAG unida a un grupo fosfato** y, posteriormente, se **eliminará el NAG**, **quedando unidos los grupos fosfatos**. Cada oligosacárido puede estar fosfatado una, dos veces o más, pero siempre se une al carbono 6 de la manosa. Esta modificación hace que el oligosacárido **no sea modificado posteriormente**. Se usa para el **marcaje de proteínas lisosómicas**. En la formación de **glucosaminoglicanos** intervienen el **ácido hialurónico**, **dímeros de NAG y galactosa**. Al ácido hialurónico se le añade lo que se conoce como proteoglicanos. Se **unen proteínas al ácido hialurónico** y por **o-glucosilación glucosaminoglicanos a restos serina y treonina**. A todo el conjunto se le denomina **glucosaminoglicanos**. Estos son componentes de la **matriz extracelular**. Tienen cargas negativas lo que permite la **retención del agua**, de esa manera se forma una **especie de gel y se mantiene terso e hidratado el tejido**, como puede ser la dermis. *Procesamiento de proteínas: proteólisis* En la cara trans del Golgi se produce la **proteólisis**. Muchas proteínas se sintetizan como **precursoras** y necesitan un **procesado posterior** para convertirse en **activas**. El procesamiento suele tener lugar después de que la proteína haya sido **empaquetada en su correspondiente vesícula en el Trans-Golgi**. Por ejemplo, muchas enzimas de los lisosomas se sintetizan como **pro-enzimas**. Estas son inactivas, pero cuando se empaquetan se **corta parte de la cadena hidrofílica** y se convierten en **enzimas activas**. (Los lisosomas presentan la hemimembrana interna altamente glucosilada para proteger la vesícula de las enzimas). Otro ejemplo, es la activación de proteínas, como la **insulina**, que son secretadas, en las que se produce la **escisión del C-terminal** en secuencias Arg-Arg o Arg-Lys. La insulina no será activa hasta que no ocurra esto. La hormona de crecimiento es otro ejemplo de proteína que también debe ser activada, cortándose un pequeño péptido. Hay personas que no crecen y no porque no produzcan la hormona del crecimiento sino porque no es activa, ya que falta una enzima hepática encargada de activarla. *Lípidos:* En el aparato de Golgi también tiene lugar la **síntesis de esfingomielina y glicolípidos derivados del diacilglicerol.** **Movimientos del RE-Golgi** **Imagen:** imagen por MET en la que en la parte inferior izquierda se ve el RER. Las vesículas que salen del RE son más pequeñas que las que salen de la cara trans. En función de la cubierta de las vesículas, las vemos más gruesas o más finas al microscopio. Las que van a la cara cis están recubiertas por COPII y tienen un diámetro de unos 30-60 nm. En cambio, las que salen de la cara trans son de clatrina. En la cara trans los productos se van empaquetando en determinados lugares y se va dividiendo en compartimentos más pequeños, hay un **gran sáculo en el Golgi, que se dividen en vesículas más pequeñas.** El procolágeno que es liberado por el Golgi es tan grande que no entraría en las vesículas del RE, lo que indica que del Golgi no salen solo vesículas. ¿? Las vesículas que van desde el RE hasta el Golgi están recubiertas por COPII, las que se mueven en el Golgi son de COPI y las que se secretan están formadas por clatrina, las que van dirigidas de la membrana al Golgi también, pero ya matizaremos. **Imagen:** Vemos vesículas con zonas más densas a los electrones debido a las cubiertas, en este caso por COPII. Pese a lo que se ha creído siempre, no es verdad que vaya pasando a los sáculos y haya diferentes modificaciones en cada uno de esos sáculos a medida que van pasando las vesículas. No obstante, las vesículas del **RE se fusionan formando una cisterna**. A medida que tiene lugar la maduración, las **cisternas van avanzando** hasta que la **última se elimina** en forma de **grandes agregados** y ocupa su lugar la siguiente. Este modelo propone que el Golgi se **pierde por la cara trans** y se va **renovando por la cara cis**. En este caso, lo que se mueven no son los materiales, sino las enzimas. Las **enzimas** que posibilitan las diferentes modificaciones **vuelven hacia atrás**. Por ello las vesículas no transportan hacia delante los materiales, sino que lo que mueven son las enzimas hacia atrás. Las enzimas se sitúan en diferentes lugares. En el ejemplo del esquema, se muestra la modificación de una proteína glucosilada. El RE se representa abajo y el Golgi arriba. Varias vesículas del RE van al Golgi. También hay vesículas que van del aparato de **Golgi al RE**, para **devolver las proteínas que son del RE**. Esos procesos son interdependientes. Se han desarrollado mutantes que detienen la vía del Golgi al RE. Esto provoca que la membrana del RE no se renueva, las proteínas transmembrana que son receptoras para mediar el transporte de materiales hacia el aparato de Golgi, no regresarían el RE. Esto último provocaría que no se pudiese producir el transporte de materiales al Golgi y se quedasen acumulados en el RE. También acabaría desapareciendo por no poder renovar la membrana. Algunas vesículas que salen de la cara trans **van a endosomas y lisosomas** o **son vesículas de secreción** que se secretan al exterior celular. La cubierta de estas vesículas es diferente. Respecto a la secreción, esta puede ser constitutiva o regulada. Las proteínas de membrana tienen la señal en la parte citosólica e interactúan con la cubierta. Las proteínas de la "luz" tienen la señal en cualquier parte e interactúa con la parte luminal de proteínas de membrana. Distinguimos dos tipos de señales: las V-SNARE, presentes en las vesículas y las t-SNARE, que están en los orgánulos destino. Estas señales solo participan en procesos de fusión, el reconocimiento lo llevan a cabo proteínas Rab**, regulan el tráfico y correcta fusión de las vesículas con la diana**. Esta proteína tiene un **ancla de isoprenoide** que le permite unirse a la **membrana de la vesícula**. **Se activa con GTP**, formándose Rab-GTP. Una vez cerca, interaccionan las V-SNARE con las t-SNARE, que facilitan la unión. Las proteínas Rab mediante la **asociación con efectores específicos** (anclajes y motores) aseguran el correcto destino de las vesículas. Rab unido a GTP y unido a la vesícula interacciona con **microfilamentos de actina**, que posibilitan las **vías de direccionamiento**. Además, le permite unirse a una gran variedad de proteínas que le permiten localizar y anclarse a la membrana correcta. Cuando están próximas **las v-SNARE y las t-SNARE se unen** formándose una hélice entre ellas y cada vez se atraen más debido a cargas opuestas enfrentadas. Las membranas acaban acercándose tanto que llega un momento en el que se fusionan. **Trans-Golgi** En el trans-Golgi se completa la maduración de las proteínas, aunque ya ha acontecido en etapas anteriores. En la cara trans del Golgi tiene lugar la **selección de los materiales**, para ello, estos son empaquetados en diferentes tipos de vesículas. En el proceso de selección de partículas para ir a una u otra vesícula es fundamental la **unión con un receptor**. En función de las **proteínas adaptadoras se engloban unos receptores u otros**. La señalización que mejor se conoce es la de **manosa-6-fosfato**. Las proteínas que llevan este elemento son **proteínas lisosómicas** y son empaquetadas en vesículas. Cuando se descubrió el receptor de manosa-6-fosfato, se pensó que todo el empaquetamiento venía mediado por manosa-6-fosfato, pero en hepatocitos no. Como hemos comentado antes, la secreción puede ser constitutiva, sin señal externa que la dirija y la regulada, que solo ocurre en determinados momentos cuando llega un estímulo a la célula. Las vesículas se almacenan hasta que se liberan al medio interno o al tubo digestivo. En la secreción **regulada** hay un proceso de **concentración de los materiales** (vesículas más pequeñas); en cambio, en la constitutiva no van concentradas. Hay elementos de esa vía secretora que se **fusionan con vesículas de endocitosis** formando un **lisosoma**. **Funciones morfogénicas del Aparato de Golgi** Una de las funciones morfogénicas del aparato de Golgi es la formación del **fragmoplasto** en la **división de células vegetales**. En animales esto no ocurre, pues se produce un proceso de estrangulamiento. En vegetales, se establece un **tabique entre las células hijas**. (**Imágenes microscopio confocal coloreadas artificialmente:** En la imagen se observan puntos blancos que se corresponden con **vesículas formadas por el aparato de Golgi**, **antes de producirse la división celular**. En marrón se observa la lámina media). La estructura que divide a las células se denomina fragmoplasto y es exclusiva de células vegetales. Otro ejemplo de función morfogénica, es el **acrosoma de los espermatozoides**. Este es el responsable de **horadar la cubierta del ovocito**. Es un **gran lisosoma** que se forma en el aparato de Golgi, durante la espermatogénesis. **Endosomas/lisosomas/cuerpos multivesiculares** Son orgánulos contenedores de **enzimas hidrolíticas** con **una membrana**, que intervienen en **procesos de digestión celular**. Está presente **en todas las células animales**, pero no está en las células vegetales. En el aparato de Golgi, en la cara cis, **son reconocidas las enzimas lisosomiales** y a sus restos de **manosa** de las cadenas de oligosacáridos se les añade un **grupo fosfato**, formando **manosa-6-fosfato**. En la cara trans del Golgi hay **receptores específicos transmembrana**, que a **pH 6,5** **ligan proteínas que contienen manosa-6-fosfato**. Estas son empaquetadas en vesículas de **clatrina**. Esas vesículas específicas son vesículas lisosomiales, que llevan enzimas. El **receptor** de manosa-6-fosfato es **liberado**, porque el medio se acidifica. Este sistema puede tener fallos y que las enzimas se introduzcan en vesículas de secreción y se expulsan al exterior. En caso de que esto se produzca hay un **receptor de manosa-6-fosfato en la superficie celular**, para que **si salen sean captadas** por estos receptores y no destruyan el exterior celular. En definitiva, en el Golgi se captan proteínas que llevan la manosa-6-fosfato y esas vesículas son vesículas lisosomiales, que solo llevan enzimas (es lo que el año pasado llamábamos lisosomas primarios). También, en la membrana de esas vesículas hay **bombas de protones** para bombear protones y de esa forma **acidificar el medio**, ya que, las enzimas son **hidrolasas ácidas** que funcionan con pH ácido. En cuanto al revestimiento, hay dudas de si las vesículas cuando emergen de la cara trans del Golgi están revestidas por clatrina con complejo AP o solo AP3. Tenemos la posibilidad de que se de una **endocitosis mediada por receptores o no**. Esta vesícula se va **internalizando** y pueden fusionarse unas vesículas de endocitosis con otras dando lugar a un compartimento, llamado **endosoma**. Hay autores que diferencian entre endosoma temprano y tardío. Esto es un proceso gradual, pero podríamos decir que cuando se produce la endocitosis y se van juntando en un compartimento, lo denominamos **endosoma temprano**. A medida que se va internalizando **se unen vesículas lisosomiales**, de forma que el medio se acidifica y lo llamamos **endosoma tardío** (ya tiene hidrolasas ácidas y contenido a digerir, tiene un pH de 5, aproximadamente). Pero, ¿cuándo es lisosoma? No está muy claro, pero podríamos decir que cuando **haya las enzimas necesarias** para que se pueda digerir el contenido. Cuando la digestión comienza su periodo crítico de ebullición, lo llamaremos **lisosomas**. Si se han internalizado los materiales a digerir mediante receptores, entonces hay vesículas que geman del lisosoma y vuelven a la membrana plasmática para **devolver esos receptores**, y se identifica como receptores que son reciclados y vuelven a la membrana. Lo mismo ocurre con el **receptor de la manosa-6-fosfato**, que **vuelve al aparato de Golgi**. (Los lisosomas es a lo que llamábamos lisosomas secundarios y cuerpos residuales a lo que a veces se llama lisosomas terciarios). Los lisosomas contienen hidrolasas ácidas como fostatasas, proteasas, lipasas, nucleasas, glucosidasas y lisozima. También hay unos lisosomas llamados **cuerpos multivesiculares**. Las vesículas que vienen de endocitosis se fusionan formando el endosoma y queremos digerir aquello adherido a las membranas de endocitosis. Por ellos se forman **vesículas internas con los materiales a digerir**. Por ello se les llama cuerpos multivesiculares. Si no ocurriese esto **no se podría digerir el contenido de la membrana de la vesícula de endocitosis** al quedarse en la membrana del endosoma. También, se dará lugar a vesículas de reciclaje de algunos elementos. En resumen, estamos ante un orgánulo que forma vesículas hacia el interior. Para poder formarse vesículas, es necesaria la **presencia de un revestimiento** que forme las vesículas. Por ello se plantea que las **vesículas lisosomiales**, además de **enzimas** llevan **partículas para formar la vesícula**. Asimismo, se agrupan las proteínas a proteger en lugares específicos de la membrana que darán lugar a vesículas de reciclaje. El primer mecanismo de endocitosis descubierto fue el mediado por el receptor de LDL. El receptor de LDL capta estas vesículas que contienen lipoproteínas. Lo capta y libera el LDL en el orgánulo (endosoma tardío), reciclándose el receptor. (Es muy problemática la hipercloresteremia familiar, que se debe a una mutación del receptor de colesterol. Por ello, no se capta de la sangre y se almacena en ella. Respecto a la **autofagia**, desde el sistema endomembrana **se produce una vesícula** (esa vesícula de **doble membrana**, normalmente se forma en la **cara trans del Golgi**) en la que se identifican proteínas que son identificadas y la dirigen a un endosoma tardío o lisosoma. En caso de necesidad energética, el autosoma no es dirigido específicamente, en caso de envejecimiento o malfunción, sí lo es. La vesícula presenta dos membranas porque pierde a una al fusionarse, la interna quedará englobando al orgánulo. La cuestión es que la célula tiene diferentes vías para captar materiales: **endocitosis**, **fagocitosis** (captar virus, bacterias...) y **autofagia** (para destruir sus propios elementos). Cuando hay falta de algún nutriente las células comienzan a digerirse así mismas. Por eso, las dietas incontroladas no son buenas para la salud, pues adelgazas porque se están destruyendo las células musculares y no quemando grasa. Se ha visto que la autofagia es muy beneficiosa y tiene que ver con el **retraso del envejecimiento**. De hecho, recomiendan evitar comer entre horas, de esta forma la célula tomará energía de los orgánulos que tenga que renovar y no de los nutrientes ingeridos. Durante la autofagia, también se engloba el citosol, de forma que se degradan elementos presentes en el citoesqueleto. El envejecimiento ocurre cuando la célula pierde los mecanismos de eliminación que están funcionando mal. Los materiales que se generan tras la digestión son aa', ácidos grasos... que salen de los lisosomas por **transportadores específicos** y serán usados por el metabolismo celular. La membrana de los lisosomas es una membrana altamente glucosilada, además debe llevar los transportadores específicos que permitan que una vez hecha la digestión pueda extraer los diferentes materiales. Alguna vez no hay permeasas para ciertos componentes que se digieren en el lisosoma, **estos se acumulan** porque no pueden ser expulsados. Un ejemplo de esto es lo que ocurre en las neuronas, donde a veces encontramos gránulos de **lipofuscina** que no se corresponden con la edad del paciente. Cuando observamos los lisosomas en el MET podemos ver que si son partículas lisosomiales son negras porque solo contienen las enzimas (proteínas) para digerir y ningún material. Cuando se fusiona con **vesículas con material a digerir**, vemos un **contenido heterogéneo** entre sí. **Imagen:** un autofagosoma, restos de mitocondrias que han sido engullidas. **Imagen:** Los cuerpos grandes se corresponden a neuronas, mientras que las estructuras pequeñas que observamos son cuerpos de glía. La muestra está teñida con hematoxilina-eosina. Los cuerpos que se ven con un color más pardo corresponden a la lipofuscina. La lipofuscina dificulta la función de la neurona y acaba por morir. Los lisosomas son fundamentales en la fisiología del tiroides (que regula la fisiología del organismo). El tiroides toma el yodo a través de un transportador acoplado al transporte de Na. Por otra parte, sintetiza tiroglobulina y la vierte en esas regiones. Las células van captando la tiroglobulina que se conjuga con yodo y se forman las hormonas. Para generar **tiroxina y triyodotironina** es necesario la **proteólisis** (en la que participan lisosomas). Respecto a la enfermedad de Tay-Sachs hay **ausencia de hexosaminidasa**, que se encarga de **metabolizar los gangliósidos** (esfingolípidos). Esto provoca que se acumule en las neuronas, provocando la muerte celular. Se trata de una enfermedad **autosómica recesiva**. Al ser recesiva si se diese mucho en una determinada población se debería a endogamia. Hay especial incidencia en ciertas **poblaciones de Europa del este**. Otra es la enfermedad de **Gaucher**, que se produce por la ausencia de la enzima glucocerebrosidasa-β, encargada de metabolizar glucolípidos. Esto provoca que se acumulen glucocerebrósidos (esfingolípidos) en muchos de los órganos. Es una enfermedad congénita **autosómica recesiva**. **Vacuolas** En las células animales no se suele usar el término vacuola. Normalmente, solo hablamos de vacuolas para células vegetales. En la vacuola ocurre todo lo relacionado con los lisosomas en las células vegetales, además de la **degradación de materiales**, también funciona como **almacén**. En las **células indiferenciadas** surgen **varias vacuolas que se fusionan** de tal forma que en las células adultas solo haya una (aunque no siempre y a veces hay varias). **Imagen:** En la imagen de ME también vemos unos acúmulos donde confluye pared celular (ya lo estudiaremos). La vacuola está limitada por una **única membrana** que se denomina **tonoplasto**. Dentro está el **jugo vacuolar** de **composición variada**, dependiendo de la especie (por ejemplo, cuenta con **iones**). Todos los **opiáceos** que presentan las plantas se localizan en la vacuola. En la vacuola tenemos un **medio ácido**, porque la membrana es rica en **bombas de protones** con gasto de ATP. El gradiente de concentración de protones **se emplea como un gran lisosoma**. Se generan sustancias que son liberadas por exportación de nuevo al citosol. Se almacenan otras sustancias, como **venenos y repelentes**, que los emplean para evitar que los herbívoros se los coman. También hay presentes **cristales de oxalato cálcico** (sobre todo en monocotiledóneas), y se denominan **ráfides y drusas** (son visibles). También se habla de **gránulos de aleurona**, que es un **concentrado de proteínas**. Aparecen en semillas, y facilitan la germinación. Asimismo, hay glúcidos (hexosas, disacáridos de sacarosa y maltosa y polisacárido de inulina), proteínas (aa' y enzimas), alcaloides (nicotina y papaverina), pigmentos (flavonas y antocianinas) ácidos orgánicos y sus sales (ácido nítrico, málico, tartárico, oxálico y drusas) y taninos. Las funciones principales de las vacuolas son el **almacén y reserva de las sustancias**, como agua, además de llevar a cabo la **actividad lisosómica**. También, acumula agua garantizando la **turgencia de las células**, pues cuando se deshidrata el citoplasma se encoge, aunque la pared no. Esto permite el **crecimiento y maduración celular**, y la **apertura y cierre** de los **estomas**.