T14-BIOLOGIA-CELULAR Past Paper (Biología Celular)

T14-BIOLOGIA-CELULAR.pdf user_4320436 Biología Celular 1º Grado en Biología Facultad de Biociencias Universidad Autónoma de Barcelona Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la tra...

T14-BIOLOGIA-CELULAR.pdf user_4320436 Biología Celular 1º Grado en Biología Facultad de Biociencias Universidad Autónoma de Barcelona Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925038 T14 – ENDOSOMES, LISOSOMES I VACÚOLS 1. ENDOSOMES Els endosomes representen el 1% del volum cel·lular, hi ha aproximadament 200 endosomes per cèl·lula. Els endosomes serviran per processar aquestes vesícules d’endocitosi. Compartiment irregular membranós. Compartiments que s’estenen des d’aprop del nucli fins la membrana plasmàtica. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925038 1.1. Classificació dels endosomes Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Hi ha dos tipus de endosomes: Endosomes Primerencs: Són els més propers a la membrana plasmàtica. No tenen enzims digestius i per tan, no son capaços de digerir. La seva funció és de distribució: vesícules que van a diferents llocs: 1) Reciclatge: dels receptors buits que retornen cap a membrana plasmàtica. 2) Degradació a lisosomes: passa per endosomes tardans i arriba a lisosomes que serà on degradarà. 3) Transcitosi: endocitosi per receptors i exocitosi per una altra banda de l’endosoma. En cèl·lules no polaritzades no té sentit. Una cèl·lula polaritzada vol dir que te medis diferents en una banda d’una cèl·lula i en l’altra una diferent. Per exemple: cèl·lules de l’intestí prim → en una banda en contacte amb la cavitat de l’intestí, i l’altra amb l’interior de l’organisme i sang. Cèl·lula d’epiteli intestinal: forma de capturar o incorporar els receptors amb els anticossos als endosomes i els fem fora als endosomes primerencs cap a l’altra banda de la cèl·lula. Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago Biología Celular Banco de apuntes de la a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925038 Segrestar proteïnes que no interessa en determinades circumstàncies que es trobin a la membrana plasmàtica. Les cèl·lules musculars incorporen glucosa a través dels GLUT4 (permeases) a la membrana plasmàtica, en determinades circumstàncies no convé incorporar perquè deixen les altres sense glucosa. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Quan la glucosa en sang és baixa, no podem permetre que les musculars incorporin la glucosa. A la membrana plasmàtica de les cèl·lules musculars hi haurà poques GLUTs i d’aquesta manera poca incorporació de glucosa. Quan els nivells de glucosa a sang pujen, la insulina secretada pel pàncreas viatja per tot el cos i interacciona amb receptors d’insulina i fan una exocitosi per posar a la membrana plasmàtica allò que tenien segrestat: les GLUTs. Hi haurà una gran incorporació de glucosa a favor de gradient. Endosomes tardans: Més allunyats de la membrana plasmàtica. Té enzims digestius. Una única part passarà a tardans → allò que calgui digerir. És on es reben els enzims digestius (hidrolases àcides) que hem rebut a través de reticle i Golgi, que a través de vesícules arriben a endosomes tardans. No hi ha digestió perquè el pH no es prou àcid per activar els enzims. Tant el material a digerir com els enzims passaran als lisosomes. Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925038 1.2. Funció dels endosomes: Endocitosi La endocitosi es tracta de la incorporació de partícules, macromolècules, cèl·lules... cap a l’interior de la cèl·lula. Funcions: - Aportar nutrients - Renovar la MP (equilibri exocitosi-endocitosi) - Donar resposta a senyals extracel·lulars (com defensa, eliminació de cèl. Velles...) El destí final del material pot ser la degradació a lisosomes i la reutilització de productes al citosol (aminoàcids, sucres, nucleòtids...). També la transcitosi en cèl·lules polaritzades; finalment el retorn i reciclatge de l’endosoma. 1.2.1. Fagocitosi En els organismes unicel·lulars com els protozous la funció de la fagocitosi és l’alimentació, en canvi en organismes pluricel·lulars, per exemple macròfags i neutròfils del sistema immune, fan servir la fagocitosi com a mètode de defensa i eliminació de cèl·lules lesionades o apoptòtiques. Procés no constitutiu (depenent del senyal extracel.): Els senyals son: Oligosacàrids de superfície Determinants antigènics: AB0, HLA Fosfatidilserina Cèl·lules apoptòtiques Anticossos units a superfície Microorganismes Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925038 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Es formen una estructura laminar que s’anomena pseudòpode i va englobant l’estructura a fagocitar fins que esta completament envoltada i entra a la cèl·lula fagocítica. El mecanisme depèn de la formació del pseudòpodes. Cal actina per tal de fer la invaginació de la membrana, ja que els pseudòpodes estan formats per microfilaments d’actina. La mida és variable en funció de la vesícula que cal fagocitar. No és un procés continu, ha d’haver una activació de la cèl·lula fagocítica, aquesta s’activa depenen si la cèl·lula a incorporar és pròpia o externa, ja que en les pròpies no actuen com a antigen i les externes sí. Les cèl·lules que estan en apoptosi tenen una distribució de lípids que NO és asimètrica. Els lípids que es trobaven amagats a la banda citosòlica, es mostren a la banda externa senyalitzant la apoptosi, i la cèl·lula fagocítica la reconeix i comença a polimeritzar els filaments d’actina per eliminar-la. Quan es tracta d’un bacteri és diferent. Inicialment, proteïnes de la membrana del bacteri son reconegudes per anticossos lliures, i les cèl·lules fagocítiques reconeixen les cues dels anticossos. Llavors, la cèl·lula fagocítica va i comença el procés de fagocitosi, forman t un fagoso ma. Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925038 1.2.2. Macropinocitosi Generalment, aquest procés d’endocitosis no és continu, sinó que és induït per algun Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. senyal per un temps determinat. Com a diferència trobem que incorpora coses inespecífiques, sense seleccionar-ho prèviament. A més és fa en molts tipus cel·lulars. Aquestes, com la fagocitosi, són grans vesícules de >1 µm de diàmetre que també depenen de l’actina. A diferència de la fagocitosi, aquestes es formen per col·lapse dels pseudòpodes, incorporant en el procés fluid extracel·lular a l’interior de la cèl·lula Els macropinosomes s'acidifiquen i després es fusionen amb endosomes tardans o endolisosomes, i s'acaben degradant. En diversos tipus cel·lulars s’activen per un lligand extern, però en macròfags és un procés constitutiu. A més, és un mecanisme induït per alguns patògens per entrar dins cel. hoste Ex: Salmonella entérica, virus grans (poxvirus) i proliferar. 1.2.3. Endocitosi mediada per clatrina La endocitosi mediada per Clatrina és un procés selectiu i combinable (receptors específics per diferents “cargos”). Té major eficàcia de internalització. En totes les cèl·lules animals. Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925038 Funcions: para internalitzar nutrients, factores de creixement, antígens, patògens y receptors de la membrana plasmàtica. Requereix la formació d’unes vesícules petites, perquè qui s’uneix és la clatrina formant vesícules petites, aquestes sempre són de la mateixa mida. Hi ha uns adaptadors sota la clatrina. És un procés en que la cèl·lula decideix en tot moment quin receptor col·locar per tal d’introduir la substància que l’interessi, de manera que decideix que vol que entri a la cèl·lula en cada moment en concordança amb les seves necessitats. Per exemple, les nostres cèl·lules necessiten colesterol en els complexes lipoproteics, necessiten incorporar colesterol de fora col·locant receptors. Només els posaran quan calgui, per tant, és un procés que està regulat. També permeten concentrar, és a dir, concentrarà els receptors perquè quan entri, la concentració sigui major que fora. » El model de captació de colesterol a cèl·lules animals: El colesterol viatja en forma de lipoproteïnes, LDL. o HDL (high density lipoprotein) → colesterol “nó”. Son esferes massisses. Dins l’esfera hi ha colesterol, estan envoltades per monocapa de colesterol i fosfolípids. Trobem també una proteïna que dona estructura apolipoproteina. Viatgen per les arteries i va netejant el colesterol acumulat als vasos sanguinis i els trona al fetge. o LDL (low density lipoprotein) → Esferes massisses plenes de colesterol. Apolipoproteina B. Proteina estructural. Quan l’orgànul no té suficient colesterol, col·loca receptors de LDL a la membrana plasmàtica per atreure el colesterol en forma Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925038 de LDL. Depèn de que cada cèl·lula necessiti importar colesterol o no, posarà o no receptors de LDL. Vesícules d’endocitosi. Recobriment amb clatrina, amb posterior “despullament”. Fusió amb endosomes, i a causa del pH que es més àcid, és dissocien receptors del complex LDL, i posteriorment formació de lisosomes. Digestió d’LDL als lisosomes queden lliures: el Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. colesterol queda lliure (cap al citosol, i la porten a una membrana) + àcids grassos + aminoàcids. ➔ Hipercolesterolemia familiar: Mutació gen R-LDL (cr. 19) a) absència LDL-R c) LDL-R no pot unir LDL (N-ter) b) AP2 no reconeix NPXY (Asn-Pro-X-Tyr) ↑[colesterol] sang → arterioesclerosis Destins dels R+Lligand quan no es separen a endosoma primerenc: 1) Reciclatge (via 1) Ex: Transferrina La transferrina transporta ferro (ferrotransferrina), aquesta s’uneix a un receptor de transferrina que inicia el procés de endocitosi mediat per clatrina (complex AP2 + Clatrina). Un cop s’ha format la vesícula, la clatrina es desenganxa i la vesícula es transporta fins a un endosoma primerenc. Quan la vesícula arriba a un endosoma primerenc, a causa del pH àcid de l’endosoma, el Fe3+ s’allibera del lligand, i aquest es manté unit al receptor a la membrana de l’endosoma. Finalment, aquest endosoma exocita la Apotransferrina cap a l’exterior reciclant-lo. On aquesta es dissocia del seu receptor un cop es troba a l’estai extracel·lular. Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925038 2) Trancitosi (Ex: Ab llet materna epiteli intestinal → sang nadó) El mecanisme bàsic de transcitosis consisteix en la incorporació per endocitosi de molècules en un domini de la cèl·lula. La incorporació de molècules Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. en la vesícula pot ser específica, és a dir, mediada per receptor, o inespecífica. Una vegada la vesícula dins de la cèl·lula es fusiona amb els endosomes primerencs, que aniran madurant cap a endosomes tardans. Abans que aquests es fusionis amb els lisosomes, les càrregues de transcitosis són empaquetades en vesícules i dirigides a un altre domini de la cèl·lula on es fusionaran amb la membrana plasmàtica. Aquesta exocitosi alliberarà les molècules al mitjà extracel·lular, diferent de l'on van ser incorporades a la cèl·lula. És interessant assenyalar que les molècules de transcitosis han de ser separades de les molècules que seran degrades en els lisosomes. La transcitosis és típica de cèl·lules polaritzades, és a dir, aquelles que tenen almenys dos dominis de membrana diferents, com per exemple les cèl·lules epitelials. Els epitelis són capes de cèl·lules que solen separar dos mitjans molt diferents, com en els pulmons, en el tub digestiu, o en l'endoteli. Les cèl·lules epitelials tenen dos dominis de membrana diferents per a comunicar-se amb cadascun d'aquests mitjans: apical (superfície lliure) i basolateral. Es diu per això que són cèl·lules polaritzades. Els epitelis han d'arreglar-les-hi per a mantenir i comunicar tots dos dominis de la cèl·lula, i part d'aquesta comunicació es fa mitjançant la transcitosis. Encara que la transcitosis és un mecanisme típic de les cèl·lules epitelials, és present en altres cèl·lules com ara les neurones o els osteoclastos. Aquesta ruta de transport vesicular evita el pas pels lisosomes, i per tant la degradació de les molècules que transporta. Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925038 3) Degradació (Ex:EGF) 1.2.4. Endocitosi mediada per caveolina La endocitosis mediada per caveolina te lloc a les membranes plasmàtiques de la majoria de tipus cel·lular. La caveolina és un dímer que forma invaginacions en la MP que posteriorment poden convertir-se en vesícules. Aquestes invaginacions s’anomenen Caveoles (Microdominis lipídics rics en caveolina (monotòpica)). Són vesícules que no perden el seu recobriment. Aquest és un procés lent i activat per la càrrega (receptors) on també intervenen les Dinamines. No es coneix ben bé quin és el seu funcionament i destí, se sap que poden derivar en transitosi en les cèl·lules polaritzades, fusionar-se amb un caveosoma i/o fusionar-se amb un endosoma primerenc. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925038 2. Lisosomes Els lisosomes nomes es troben en cèl·lules animals, i el seu nombre por variar depenent de l’estat metabòlic de la cèl·lula i el tipus cel·lular. Aquests contenen uns enzims digestius, per això la seva especialitat és la Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. digestió de molècules. Hi ha molta diversitat de formes i mides del lisosomes. Aquests es caracteritzen per tenir un pH molt àcid de 5, per aquest motiu la seva membrana requereix d’un sistema de seguretat per no acidificar el citosol (pH=7). Aquest es basa en unes característiques concretes de la membrana: - ↑glucosilació interna lípids i prot. (protecció) - eliminació potencial de membrana: Cl- - permeabilitat productes digestió (permeases) Las hidrolases àcides són les encarregades principalment de la digestió de proteïnes, lípids... Ja que és un complex de proteïnes que permet trencar els enllaços de molècules amb gran pes molecular, és hidrolítica. Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925038 2.1 Obtenció del material de digestió Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Hi ha dos “tipus” de digestions: » Autofàgia: Digestió la qual la cèl·lula s’alimenta de components propis. Això serveix per a la renovació de components cel·lulars com, per exemple, les membranes del RE en cas d’intoxicació o els orgànuls no funcionals. També es dona en cas de inanició o privació de nutrients, on la cèl·lula utilitza aquest mecanisme per obtenir energia de la seva pròpia matèria i sobreviure. Dins aquesta tenim la regulació de productes de secreció, és a dir, la digestió de vesícules secretores, aquest mecanisme és la Crinofàgia. Finalment, aquest mecanisme també s’utilitza en processos d’especialització cel·lular, per exemple, en el procés d’especialització dels eritròcits, aquests eliminen orgànuls intracel·lulars (son gairebé tot Membrana). » Heterofàgia: La heterofagia és la digestió de material extracel·lular, relacionat amb la pinocitosis i la fagocitosis. Aquesta es dona com a defensa de la cèl·lula contra microorganismes (fagocitosis), també en la eliminació de cèl·lules velles o apoptòtiques les quals son fagocitades per macròfags o altres cèl·lules especialitzades del sistema inmune. Altrament, es dona en la reabsorció i degradació de proteïnes extracel·lular amb la fi d’obtenir energia. I finalment, la incorporació de nutrients. Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925038 2.2 Secreció lisosomal “no convencional” Aquesta secreció és duta a terme pels “Orgànuls relacionats amb els lisosomes” i un exemple es troba en l’espermatozoide, l’acrosoma. L’acrosoma conte enzim digestius i és un lysosome-related organelles (LRO). Els enzims digestius els utilitza per degradar la coberta de l’oòcit. Per això quan hi ha una fecundació hi ha una reacció endosòmica on s’alliberen enzims, el que permet degradar la membrana de l’oòcit (es una secreció lisosomal). Un altre exemple són els melanosomes (melanòcits), aquests contenen melanina (cèl·lules de la pell) de manera que quan ens toca el sol els melanòcits secreten la melanina per exocitosi, per tal que la resta de cèl·lules de la nostra pell puguin captar-la i també les cèl·lules veïnes (no hi ha hidrolases acides ni pH àcid) les cel veïnes poden protegir-se del sol. ➔ Albinisme (no producció de melanina) 1/200000 Hi ha molts gens implicats en l’albinisme, 19 concretament, qualsevol proteïna implicada en aquest procés pot provocar l’albinisme. De vegades el problema és la regulació del pH, si això falla la melanina no es fabrica més, es degrada. Per tant aquestes persones tenen hipopigmentació i problemes visuals. ➔ Altres malalties : Malalties d’acumulació lisosomal: S’acumulen coses a l’interior → mutacions en les hidrolases àcides. (totes són autosòmiques recessiva) Malaltia de Hurler: Autosòmica recessiva Mutació gen α-L-iduronidasa: acumulació GAGs Nanisme, retard desenvol. psicomotor, sordesa, rigidesa articulacions, cardiopaties,.... Deteriorament progressiu (mort