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ALIMENTACIÓN: Semana 6 M-SEM y Transporte Vesicular Sistema de ENDOMEMBRANAS (Libro Karp. Cap. 8) Sistema de sacos y túbulos que forman organelas que son parte de una red dinámica integrada...

ALIMENTACIÓN: Semana 6 M-SEM y Transporte Vesicular Sistema de ENDOMEMBRANAS (Libro Karp. Cap. 8) Sistema de sacos y túbulos que forman organelas que son parte de una red dinámica integrada en la que los materiales se envían y regresan de una parte de la célula a otra. Este conjunto de estructuras membranosas, incluida la envoltura nuclear, se conoce como sistema de endomembranas (SEM) Los materiales se trasladan entre los organelas, en pequeñas vesículas de transporte que se desprenden por gemación, Esta vesículas se mueven por el citoplasma. Cuando llegan a su destino, se fusionan con la membrana del compartimiento receptor, el cual recibe el cargamento de la vesícula Así se trasladan diversos materiales por los numerosos trayectos que cruzan la célula. COMPONENTES PRINCIPALES DEL SEM: RE: RER y REL Aparato de GOLGI LISOSOMAS VESICULAS RUTAS de transporte INTRACELULARES se distinguen las siguientes RUTAS INTRACELULARES: 1. Ruta BIOSINTÉTICA - SECRETORA 2. Ruta ENDOCÍTICA 3. Ruta de RECICLAJE VÍA ENDOCITICA  VÍA RECICLAJE VÍA BIOCINTETICA- SECRETORA 1 ALIMENTACIÓN: Semana 6 M-SEM y Transporte Vesicular 1-LA RUTA BIOSINTÉTICA SECRETORA- EXOCÍTICA. Es la ruta por la que los componentes recién sintetizados son transportados desde el RE hasta otros orgánulos: (a)aparato de Golgi – lisosomas (b) la membrana plasmática c) al medio extracelular El proceso involucrado en esta vía es: BIOSINTESIS En RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Se sintetizan Lípidos (en REL) y proteínas en RER). Estas proteínas: o residirán en orgánulos o otras serán secretadas al exterior de la célula. o otras se dirigen a Lisosomas (enzimas lisosómicas) o otras se insertarán en la membrana DISTRIBUCIÓN El aparato de Golgi: la Estación de distribución y responsable de la mayor parte de las modificaciones como: proceso principal: glicosilación procesos de fosforilación procesos de sulfatación El aparato de Golgi, implica la existencia de: ✓ El tráfico anterógrado: hacia a la membrana plasmática: es el de la vía secretora. ✓ El tráfico retrógrado se el flujo del aparato de Golgi al dirige al RE. SECRECIÓN: por proceso de exocitosis Se distinguen dos TIPOS: ➔LA SECRECIÓN CONSTITUTIVA. A medida que los lípidos y las proteínas son sintetizados, se transportan y secretan en forma continua alguna hasta el destino final. secreción NO regulada en todas las células Contribuye a la formación del MEC y Membrana plasmática ➔LA SECRECIÓN REGULADA. Los productos sintetizados, se almacenan en vesículas o gránulos de secreción a la espera de que aparezca la señal de estímulo de la secreción. Ej.: o células endocrinas, secretan hormonas (insulina) o páncreas exocrino: secreta enzimas digestivas o en células intestinales, secretan mucus o algunos tipos de leucocitos: para secretar Anticuerpos o y las neuronas secretan Neurotransmisores. 2 ALIMENTACIÓN: Semana 6 M-SEM y Transporte Vesicular Para que el tránsito sea adecuado, hay señales de identificación y receptores específicos que regulan el flujo del tránsito y mecanismos que asegura que los materiales se entreguen en los sitios correctos de la célula. 2-LA RUTA ENDOCÍTICA. Es la ruta por la que componentes entran en la célula por endocitosis. Esta ruta abarca a su vez: ➔LA RUTA DE INTERNALIZACIÓN MEDIADA POR UN RECEPTOR. Las moléculas pueden ser incorporadas por endocitosis de forma específica unidas a receptores de la membrana plasmática Luego de ingresar el material, se transportan a : Endosomas. Estos pueden ser: Endosomas tempranos: cerca de la membrana plasmática Endosomas tardíos: emergen del Golgi para formar luego los lisosomas La distribución dependerá de la molécula ingresada. Por ejemplo, el receptor de LDL Colesterol que reconoce la partícula de LDL (APO B100). Una vez que ingresa la LDL, el receptor se recicla y vuelve a ser expuesto en la membrana. ➔LA PINOCITOSIS (pino: “beber”) Es la vía por la que se internalizan macromoléculas solubles. ➔LA FAGOCITOSIS (fago: “comer”) se internalizan grandes partículas como virus, bacterias, parásitos intracelulares y complejos inertes. Se encuentra sólo en determinados tipos celulares como los macrófagos y los neutrófilos. ➔LA INTERNALIZACIÓN MEDIADA POR CAVEOLAS. emplea vesículas que contienen una proteína denominada caveolina. se captan las moléculas de pequeño tamaño y de naturaleza hidrofóbica como el colesterol y el ácido fólico y parecen estar implicadas en la señalización intracelular. 3-LA RUTA DE RECICLAJE. Algunos componentes de membrana se internalizan, pero una vez liberada la carga de unión son devueltos a la membrana plasmática para volver a ejercer su función. Esta ruta la emplean la mayoría de los receptores de membrana (por ejemplo, los receptores de factores tróficos y el receptor de la transferrina) y en realidad es una combinación de la ruta endocítica (internalización) y de la secretora (vuelta a la superficie celular). El tráfico secretor y endocítico están muy equilibrados en cuanto a la cantidad de membrana intracelular. Cualquier alteración en este equilibrio comporta anomalías que comprometen la supervivencia de la célula. 3 ALIMENTACIÓN: Semana 6 M-SEM y Transporte Vesicular RETÍCULO ENDOPLÁSMICO El retículo endoplásmico (ER) es una red de túbulos interconectados que se divide en dos compartimientos: → el retículo endoplásmico rugoso (RER) → el retículo endoplásmico liso (REL) Ambos forman un sistema de membranas que rodea un espacio luminal, luz o cisterna, que está separado del citosol circundante. REL UBICACIÓN: Esta red de túbulos NO TIENE ribosomas en su estructura Está muy desarrollado en diversos tipos celulares como músculo esquelético, túbulos renales y glándulas endocrinas productoras de esteroides FUNCIÓN: Síntesis de hormonas esteroideas Desintoxicación. ES abundante en el hígado para desintoxicar de moléculas como: barbitúricos y etanol Se realiza con un sistema de enzimas oxidativas incluida la familia del citocromo P-450. Estas enzimas Pueden: oxidar y convertirlos en sustancias más hidrofílicas y más fáciles de excretar. Los efectos no siempre son positivos. Por ej.: la sustancia llamada: benzopireno que se forma se hace carne a la parrilla con fuego inadecuado: se convierte en un carcinógeno potente Secuestro y almacenamiento de calcio Síntesis de los lípidos de la membrana: La mayoría de los lípidos de la membrana se sintetiza por completo dentro del retículo endoplásmico. Los fosfolípidos recién producidos se insertan en la mitad de la bicapa dirigidos hacia el citosol. Algunos giran más tarde hacia la hoja contraria mediante la acción de enzimas llamadas flipasas. Los lípidos son transportados al aparato de Golgi y la membrana plasmática. RER UBICACIÓN: Esta red de túbulos abunda en células que secretan grandes cantidades de proteínas como: ✓ Células pancreáticas ✓ células de las glándulas salivales ✓ células intestinales a secretar mucoproteínas ✓ las células endocrinas que producen hormonas polipeptídicas como insulina y glucagón ✓ las células plasmáticas que secretan anticuerpos ✓ las células hepáticas que secretan proteínas séricas a la sangre 4 ALIMENTACIÓN: Semana 6 M-SEM y Transporte Vesicular FUNCIÓN del RER: Síntesis de Proteínas 1. Las proteínas que se sintetizan en los ribosomas unidos a membranas del RER incluyen: a) las proteínas que secreta la célula b) proteínas integrales de la membrana c) proteínas solubles que se encuentran en compartimientos del SEM 2. Otros polipéptidos se sintetizan en ribosomas “libres”, es decir, los que no están unidos al RER, y luego se liberan al citosol. Esta clase incluye a: a) las proteínas destinadas a permanecer en el citosol (como las enzimas de la glucólisis y las proteínas del citoesqueleto), b) proteínas periféricas de la superficie interna de la membrana plasmática (como espectrinas y anquirinas que sólo mantienen una relación débil con la superficie citosólica de la membrana), c) proteínas transportadas al núcleo d) proteínas que se incorporan en los peroxisomas, cloroplastos y mitocondrias. SÍNTESIS DE PROTEÍNAS SECRETORAS y LISOSÓMICAS en los ribosomas unidos a membranas pasos ❖ SINTESIS: 1. Se inicia síntesis del polipéptido en polirribosoma libre, hasta que emerge UNA SECUENCIA DE SEÑAL : segmento de 6 a 15 residuos de aminoácidos hidrófobos, y que dirige al polipéptido naciente a la membrana del RER 2. La secuencia señal es reconocido por: una partícula de reconocimiento de señal (SRP): -es una estructura con seis polipéptidos distintos y una pequeña molécula de RNA Esta SRP detiene la síntesis de la proteína y lo conduce al RER 3. CUANDO LLEGA AL RER: -La secuencia señal con su SRP se une al receptor de SRP -Y el ribosoma se une al translocón (obtienen energía al hidrolizar el GTP: Son Proteinas tipo G) -El translocón permite que la proteína naciente puede ingresar a la luz del RER. Luego la SRP se libera de su receptor en el ER -la secuencia señal del polipéptido naciente es eliminada por una peptidasa señal 5 ALIMENTACIÓN: Semana 6 M-SEM y Transporte Vesicular ❖ GLICOSIDACIÓN: CUANDO la PROTEÍNA naciente ENTRA al RER, se somete a la acción de varias enzimas: -isomerasa de disulfuro de proteína: PDI: cataliza formación puente disulfuro - BIP: mantiene desplegada a la proteína naciente -enzima oligosacariltransferasa TRANSFIERE un oligosacárido con 14 unidades: desde lípido de la membrana del RER: (dolicol fosfato: potador) hacia el aa asparagina del polipéptido La proteína naciente se las retiene en el RER hasta completar su síntesis a través de: calnexina o calreticulina ❖ CONTROL LUEGO se produce modificación del oligosacárido de la siguiente manera: a. SI LA PROTÍENA recién sintetizada ESTÁ CORRECTA:  hay eliminación enzimática de 3 glucosas con glucosidasa II b. SI LA PROTÍENA no completó su plegamiento o está mal plegada, una “enzima de vigilancia” (llamada GT) la reconoce y le agrega una glucosa como señal de tratar de plegarse de manera correcta c. Luego la glucosa se retira y la “enzima de vigilancia” la revisa de nuevo: ▪ Si se pliega de modo correcto: continúa su camino 6 ALIMENTACIÓN: Semana 6 M-SEM y Transporte Vesicular ▪ Si permanece mal plegada, se destruye: transportándola al citosol por un proceso de “transposición inversa” y se degradan en los proteasomas La acumulación de proteínas mal plegadas, que puede ser fatal para la célula, inicia un “plan de acción” completo dentro de la célula que se conoce como respuesta de proteína no plegada (UPR): o Destrucción selectiva o Retiro de proteínas del RE o Apoptosis La proteína pasa a las vesículas de transporte se fusionan unas con otras para formar vesículas más grandes y túbulos interconectados en la región entre el ER y el aparato de Golgi: llamada ERGIC los transportadores versículo- tubulares que se forman en él se denominados VTC vesicular-tubular carrier) que se unen a rieles de microtúbulos. SÍNTESIS DE PROTEÍNAS INTEGRALES DE MEMBRANA en RER pasos Son iguales a los vistos anteriormente: PERO: ✓ Se diferencian que CONTIENEN UNO O MÁS SEGMENTOS TRANSMEMBRANOSOS hidrófobos que quedaran insertos en la membran del RER: son desviados del canal del translocón que contine un surco al costado donde el canal puede abrirse y cerrarse. Las proteínas transmembrana pueden cruzar una o varias veces a través de la membrana 7 ALIMENTACIÓN: Semana 6 M-SEM y Transporte Vesicular EL APARATO DE GOLGI Es una organela formada por cisternas membranosas aplanadas. con bordes dilatados, vesículas y túbulos relacionados. Se considera como una “planta procesadora”. El aparato de Golgi se divide en varios compartimientos con funciones diferentes dispuestos: Desde cara cis, o de entrada más cercana al ER hasta la cara trans o de salida, en el lado opuesto Se observa: red cis de Golgi (CGN): funciona como una estación de clasificación entre las proteínas que deben enviarse de regreso al retículo endoplásmico y aquellas a las que se avanzan a la siguiente estación de Golgi. cisternas grandes y aplanadas que se dividen en cisternas cis, mediales y trans red trans de Golgi (TGN): también es una estación clasificadora donde las proteínas se separan en diferentes vesículas que se dirigen a: la membrana plasmática lisosomas secreción (exterior de la célula) FUNCIÓN: ❖ Glicosilación. Es la modificación secuencial de las PROTEÍNAS QUE PROVIENE DEL RER por : o Remoción o adición de monosacáridos o Fosforilación de enzimas de lisosomas formando Manosa 6 Fosfato: M6P: es la marca que permite dirigir a estas enzimas hacia lisosomas ❖ Síntesis de heteropolisacáridos. Los heteropolisacáridos constituyentes de los glicosaminoglicanos (GAG) ❖ Síntesis de glucolípidos. Se adiciona la porción glucídica a la ceramida sintetizada en el REL. 8 ALIMENTACIÓN: Semana 6 M-SEM y Transporte Vesicular Se establecen los siguientes modelos de transporte intracelular que involucra al Complejo de Golgi: ➔ modelo de transporte vesicular, el cargamento (puntos negros) se lleva en sentido anterógrado en vesículas de transporte, mientras que las cisternas mismas permanecen como elementos estables. ➔ modelo de maduración de cisternas, éstas progresan en forma gradual de la posición cis a la trans y luego se dispersan en la TGN. Las vesículas de transporte llevan 9 ALIMENTACIÓN: Semana 6 M-SEM y Transporte Vesicular TRAFICO VESICULAR La comunicación entre muchos de los orgánulos celulares está mediada por vesículas, las cuales transportan las moléculas en su interior o incluidas en sus membranas. Estas comunicaciones se denominan en conjunto tráfico vesicular, donde es necesario de las organelas del SEM: Para que estas organelas se puedan comunicar es necsario de los procesos de : Gemanción y Fusión VESÍCULAS DE TRANSPORTE en tráfico VESICULAR Las vesículas de transporte que viajan por SEM tiene una serie de CUBIERTAS formadas por complejos multiproteicos que al auto ensamblarse deforman la membrana donadora para formar las vesículas de transporte; ➔ VESÍCULAS CON CUBIERTAS de tipo COP (coat protein) las de tipo COP I y las de tipo COP II. ❖ vesículas tipo COPII en el RE ✓ desplazan materiales: desde RE “➔ al ERGIC y al aparato de Golgi. O sea hacia “adelante” sentido anterógrado ❖ vesículas tipo COP I situado entre el RE y el aparato de Golgi. ✓ desplazan materiales: -desde Golgi➔ al ER -de cisternas Golgi trans a ➔ cisternas Golgi cis “de regreso” - o sea “hacia atrás” en sentido retrógrado Las proteínas residentes que regresan al RE, tienen una señal: KDEL: “Señal de recuperación “lis-asp-glu-leu” que es reconocida por receptores que se unen a COPI y vuelven a RE ➔ VESÍCULAS CON CUBIERTAS de CLATRINA. movilizan materiales de: ✓ de la red Trans Golgi ➔a las endosomas ➔a lisosomas ➔a membrana plasmática. ✓ vía endocítica de Membrana ➔a lisosoma ✓ vía secretora: de vesícula a➔ membrana plasmática Las clatrinas están constituidas por la asociación de tres cadenas pesadas y tres ligeras que forman un triskelion de clatrinas que se ensamblan formando una red que favorece a la formación de vesículas. 10 ALIMENTACIÓN: Semana 6 M-SEM y Transporte Vesicular DIRECCIONAMIENTO DE LAS VESÍCULAS Es necesario entonces de la especificidad en el reconocimiento y en la fusión de membranas que radica en la interacción molecular de una serie de complejos multiproteicos como: Proteínas SNARE del transporte vesicular Estas SNAREs estan presentes: en la membrana donadora (vSNARE) en la membrana aceptora (tSNARE) La interacción entre vSNARE y una tSNARE es específica, lo que orienta el transporte y aseguraría la especificidad de la fusión. Son ayudadas en su especificidad por otras proteínas llamadas Rab. PROTEÍNAS FUSÓGENAS: Son aquellas que completan la fusión de membras. Ellas Son: ✓ proteínas NSF (proteína de fusión sensible a NEM) SNAPs (proteínas solubles de unión a la NSF) 11 ALIMENTACIÓN: Semana 6 M-SEM y Transporte Vesicular LISOSOMAS son las organeras digestivas de una célula animal. → Proviene de la via biosintética. → Emergen del Golgi. Contiene cerca de: 50 enzimas hidrolíticas acidas que se producen en el RER. Alcanzan su actividad óptima a pH ácido= 5 Estas enzimas: 1. se sintetizan en RER 2. Se glicosidan en Golgi, donde adquieren la señal: manosa 6 Fosfato: M6P 3. Esta señal es reconocida por receptores del lisosoma (receptores de M6P: MPR) , para dirigirlos hacia esta organela FUNCIÓN: Digestión intracelular De acuerdo a sus características y función, se forman difernetes tipos de lisosomas: ✓ lisosomas primarios contienen enzimas hidrolíticas capaces de degradar casi todas las moléculas orgánicas. ✓ lisosoma secundario es producto de la fusión con una endosoma con un lisosoma primario. Por lo tanto, la digestión de moléculas orgánicas se lleva a cabo en los lisosomas secundarios, ya que éstos contienen a la vez los sustratos y las enzimas capaces de degradarlos. Lo que queda del lisosoma secundario después de la absorción es un cuerpo residual: contienen desechos no digeribles que en algunos casos se exocitan y en otros no, acumulándose en el citosol a medida que la célula envejece. (granulo de lipofucsina) ✓ Fagolisosoma: se origina de la fusión del lisosoma primario con una vesícula procedente de la fagocitosis. ✓ Autofagolisosoma: es el producto de la fusión entre un lisosoma primario y una vacuola autofágica que contiene organelas en desuso o estructuras Intracelulares para degradar. La AUTOFAGIA es la degradación de componentes celulares da origen a moléculas más sencillas. 12