Sistema de Endomembranas

Presentación del tema: "Sistema de Endomembranas"— Transcripción de la presentación:

1 Sistema de Endomembranas

2 RER REL Aparato Reticular de Golgi

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4 Retículo Endoplásmico Rugoso

5 RER

6 rugoso

7 RER El principal centro de síntesis proteica de la célula es la superficie del retículo endoplasmático rugoso (RER). La síntesis de proteínas o traducción tiene lugar en los ribosomas, donde los aminoácidos son transportados por el RNA de transferencia (tRNA), específico para cada uno de ellos, y son llevados hasta el RNA mensajero (mRNA), dónde se aparean el codón de éste y el anticodón del RNA de transferencia, por complementariedad de bases, y de ésta forma se sitúan en la posición que les corresponde.

8 RER Las proteínas que se sintetizan en los ribosomas del RE son proteínas de membrana, de secreción, proteínas con diferentes destinos intracelulares y proteínas que permanecen dentro de la célula para realizar funciones metabólicas. EL RER transporta las proteínas producidas en los ribosomas hacia las regiones celulares en que sean necesarias o hacia el aparato de Golgi, desde donde se pueden exportar al exterior.

9 REL

10 REL Interviene en la síntesis y metabolismo de casi todos los lípidos (ácidos grasos y fosfolípidos) que forman las membranas de la célula y de la base de hormonas esteroidales. En el retículo de las células del hígado, tiene lugar la detoxificación, que consiste en modificar a una droga o metabolito insoluble en agua, en soluble en agua Interviene en la absorción, almacenamiento y liberación de calcio para mediar en algunos tipos de actividad y equilibrio celular.

11 REL       Síntesis de lípidos. En las membranas del REL se sitúan las enzimas responsables de la síntesis de la mayor parte de los lípidos celulares: triglicéridos, fosfoglicéridos, ceramidas y esteroides. Los precursores para la síntesis provienen del citosol, hacia el cual se orientan los sitios activos de las respectivas enzimas. Por lo tanto, los lípidos recién sintetizados quedan incorporados en la monocapa citosólica del REL. Gracias a la participación de las flipasas del retículo, se logra el movimiento hacia la monocapa luminal de los lípidos correspondientes, asegurándose de esta forma la asimetría entre ambas capas.

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13 REL     El REL en las células musculares. El REL actúa como reservorio de calcio, el cual frente a la llegada de un estímulo es liberado al citosol, donde dispara una respuesta específica. Esta función es particularmente importante en las células musculares. (retículo sarcoplásmico). El calcio es liberado frente al impulso nervioso desencadenado por la acetilcolina en la unión neuromuscular, y una vez en el citosol participa en la contracción muscular. Cuando retorna al REL, por la acción de una bomba de calcio, se produce la miorrelajación.

14 Retículo sarcoplasmático (bomba Ca2+ ATPasa)

15 REL a.- Detoxificación (transformación de metabolitos y drogas en
El REL en las células hepáticas. Está involucrado en dos funciones: a.- Detoxificación (transformación de metabolitos y drogas en compuestos hidrosolubles que puedan ser excretados por orina). b.- Glucogenólisis (degradación del glucógeno) tiene lugar en el citosol, donde los gránulos de glucógeno se encuentran en íntima relación con el REL. El producto de la glucogenólisis, la glucosa 6-fosfato (glucosa 6-P), es atacada entonces por la glucosa 6-fosfatasa, enzima de la membranas del retículo. Ésta cataliza la hidrólisis del grupo fosfato, permitiendo así que la glucosa atraviese la membrana celular hacia el torrente circulatorio. La glucosa 6-fosfatasa no se expresa en las células musculares, razón por la cual el glucógeno muscular no contribuye a la mantención de la glucemia.

16 Degradación del Glucógeno en Células Hepáticas

17 Detoxificación Sustancias tóxicas liposolubles se degradan en el R.E.L. (hígado, intestino, riñón, piel y pulmón) Sustancias exógenas de la dieta fármacos o contaminantes: barbitúricos etanol insecticidas herbicidas conservantes medicamentos desechos industriales, etc. Productos tóxicos liposolubles del metabolismo. Las sustancias tóxicas se inactivan en las membranas del REL por la acción de oxigenasas.

18 Aparato Reticular de Golgi

19 Aparato Reticular de Golgi

20 Aparato Reticular de Golgi
Morfológicamente el AG está compuesto por membranas aplanadas que encierran sacos y túbulos (cisternas) asociados con vesículas de secreción y de transición. La unidad básica del orgánulo es el sáculo, que consiste en una vesícula o cisterna aplanada. Cuando una serie de sáculos se apilan, forman un dictiosoma (en vegetales). Además, pueden observarse toda una serie de vesículas más o menos esféricas a ambos lados y entre los sáculos.

21 Aparato Reticular de Golgi
Las proteínas que vienen del RE entran al AG en su fase cis o fase de entrada por “endocitosis” de la vesícula transportadora, fusionando las membranas de la vesículas y la de la fase cis, permitiendo la entrada de la proteína.  Posteriormente por “gemación”, sale de la fase cis y entra a la intermedia. Nuevamente por gemación sale de la fase intermedia y entra a la fase trans. Finalmente por gemación sale la proteína, generándose una vesícula que saldrá a un destino final. Esta última vesícula lleva el direccionamiento o la ruta que debe seguir para depositar la proteína que transporta.

22 Aparato Reticular de Golgi
Una de las funciones más importantes de las vesículas es transportar materiales hacia la membrana plasmática y desde ella hacia el interior de la célula; constituyendo de este modo un medio de comunicación entre el interior y el exterior celular. Hay un intercambio continuo de materiales entre el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, los lisosomas y el exterior celular.

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24 Componentes del aparato de Golgi
El aparato de Golgi esta subdividido en tres regiones o fases: 1.- la región cis: orientada hacia el núcleo celular 2.- la región intermedia y la región trans 3.- fase de maduración. En la cara cis se encuentran las vesículas de transición, en la cara trans, se localizan las vesículas de secreción.

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27 Funciones del Aparato de Golgi
Dentro de las funciones que posee el aparato de Golgi se encuentran la glicosilación de las proteínas y lípidos para producir glucoproteínas y glucolípidos, selección (sorting), destinación (targeting) y la síntesis de polisacáridos de la matriz extracelular. El proceso de glicosilación, que la mayoría de las veces se inicia en el retículo endoplásmico posee una suma importancia, pues permite darle a la molécula procesada propiedades especiales.

28 Funciones del Aparato de Golgi
En el caso de las proteínas, por ejemplo, su glicosilación da lugar a los componentes básicos del glicocálix. En otros casos permite otorgarle a la molécula una resistencia mecánica adicional, como es común cuando se trata de hormonas o mensajeros a distancia. Desde la cisterna trans  se originan vesículas con productos maduros, ya sea a la membrana plasmática o a otros organelos tales como los lisosomas.

29 Tráfico intracelular de membranas

30 Tráfico intracelular de membranas
El tráfico intracelular de membranas es el proceso por el que los lípidos y proteínas son enviados a los compartimentos de destino. I.- La ruta secretora, biosintética o exocítica. Es la ruta por la que los componentes recién sintetizados son transportados desde el compartimiento de síntesis o retículo endoplasmático (RE) hasta: a) otros orgánelos (aparato de Golgi, lisosomas, cloroplastos,) b) la membrana plasmática c) al medio extracelular

31 I. Tipos de Secreción 1.- Secreción constitutiva. A medida que los lípidos y las proteínas son sintetizados, se transportan y secretan sin pausa alguna hasta el destino final. Esta secreción tiene lugar en todas las células. 2.- Secreción regulada. Sólo tiene lugar cuando aparece una señal específica, como la entrada de algunos iones (calcio) o como consecuencia de la interacción entre una hormona y su receptor. Los productos susceptibles de secreción regulada, una vez sintetizados, se almacenan en gránulos de secreción, a la espera de que aparezca la señal de disparo de la secreción. La secreción regulada sucede en las células de tejidos endocrinos y exocrinos, los macrófagos, algunos tipos de leucocitos y las neuronas.

32 Secreción Constitutiva y Regulada

33 Secresión constitutiva
Páncreas exocrino

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35 Sinápsis química Secreción Regulada: Liberación de neurotransmisores
Axón presináptico Dirección del impulso nervioso presináptico Vesículas sinápticas conteniendo moléculas de neurotransmisor Mitocondria Vesícula sináptica Espacio sináptico Membrana presináp-tica Moléculas de neurotransmisor Dendrita postsináptica Protuberancia sináptica Membrana postsináp-tica Receptores de membrana postsináp-tica Secreción Regulada: Liberación de neurotransmisores Becker,W.M. y col. 2000

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37 Clases de proteínas de secreción en vertebrados

38 II. Ruta endocítica Internalización mediada por un receptor. Las moléculas exógenas se unen a un receptor que generalmente se encuentra en la membrana plasmática, en compartimientos intracelulares localizados inmediatamente por debajo de la superficie celular y a la que se incorporan rápida y sincrónicamente cuando llega una señal específica (ej. GLUT4). Cuando suben los niveles de glucosa en sangre, se produce la secreción de insulina, que se une a su vez a sus receptores presentes en la membrana plasmática.

39 II. Ruta endocítica Esta unión dispara la fusión de las vesículas que contienen el receptor GLUT4 con la membrana plasmática, captando rápidamente la glucosa del medio extracelular. Inmediatamente, los receptores con la glucosa son internalizados y la glucosa se desliga del receptor. Los receptores ya vacíos, esperan el inicio de un nuevo ciclo funcional, El desacoplamiento en la secuencia de este proceso produce la aparición de la diabetes mellitus independiente de insulina.

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42 II. Ruta endocítica 2. La pinocitosis. Es la vía por la que se internalizan macromoléculas y fluidos. Además, es el mecanismo empleado para el recambio constante de la membrana plasmática. En función del tipo celular, la membrana plasmática se renueva completamente cada min. 3. La internalización mediada por caveolas. Es una ruta de internalización que emplea unas vesículas que contienen mayoritariamente una proteína denominada caveolina. A través de estas vesículas 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.

43 Caveolas

44 II. Ruta endocítica 4. La fagocitosis. La fagocitosis es un tipo especializado de endocitosis por el que 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.

45 Fagocitosis de bacteria Fagocitosis de material no biológico

46 III. 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 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.

47 Receptor ligando El receptor se recicla y el ligando se degrada

48 Receptor ligando Tanto el receptor como el ligando se reciclan

49 Receptor ligando Tanto el receptor como el ligando se degradan.

50 Receptor ligando Tanto el receptor como el ligando son transportados a través de la célula

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65 Lisosomas

66 Comunicación Golgi - Lisosoma

67 Enfermedades - Lisosomas
Exceso de actividad lítica debido al aumento y a la falta de control de la autofagia Daño y cambios en la permeabilidad de la membrana del lisosoma Excesiva liberación de hidrolasas hacia el exterior de la célula. Actividad lítica inadecuada Enfermedades por actividad lítica inadecuada: SILICOSIS y ASBETOSIS GOTA

68 Mucopolisacaridosis Enfermedad de Tay Sachs: falta hexosaminidasa a
Síndrome de Hurler (gargolismo): (Falta a -fucosidasa, b-galactosidasa) Enfermedad de Gaucher: ausencia de glucosidasa Síndrome de Hunter: falta sulfatasa del iduronato Enfermedad de Fabry: a-galactosidasa

69 Mucopolisacaridosis

70 Peroxisoma

71 Reacciones que tienen lugar en el peroxisoma.
Respiración celular basada en el peróxido de hidrógeno Catabolismo de las poliaminas Catabolismo de las purinas Oxidación del etanol Oxidación del ácido L-pipecólico Beta-oxidación

72 Reacciones que tienen lugar en el peroxisoma.
Cadena lateral del colesterol Alfa-oxidación Reacciones anabólicas Biosíntesis del colesterol Biosíntesis de los ácidos biliares * Gluconeogénesis

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74 Biogénesis de los peroxisomas

75 Enfermedades - peroxisomas
ADRENOLEUCODISTROFIA: Falla en la b-oxidación de los ácidos grasos, almacenamiento anormal de lípidos en cerebro, médula, glándulas adrenales) Diversas sustancias químicas (drogas, contaminantes industriales) inducen una proliferación marcada de peroxisomas. El estradiol parece tener un efecto depresivo sobre los peroxisomas.

76 ADRENOLEUCODISTROFIA

77 Mitocondria

78 Mitocondria

79 Mecanismos de transporte vesicular
Una de las funciones más importantes de las vesículas es transportar materiales hacia la membrana plasmática y desde ella hacia el interior de la célula; constituyen de este modo un medio de comunicación entre el interior celular y el medio externo. Hay un intercambio continuo de materiales entre el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, los lisosomas y el exterior célula.   

80 Mecanismos de transporte vesicular
El intercambio está mediado por pequeñas vesículas delimitadas por membrana que se forman por gemación a partir de una membrana y se fusionan con otra. Así, en la superficie celular siempre hay porciones de membrana plasmática que se invaginan y separan para formar vesículas que transportan hacia el interior de la célula materiales capturados en el medio externo; endocitosis. El fenómeno opuesto, secreción o exocitosis, es la fusión de las vesículas internas con la membrana plasmática seguida de la liberación de su contenido al medio externo; es también común en muchas células.

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83 Glicosilación

84 RER

85 Los ribosomas libres y unidos a RE forman un pool común

86 Glicolisación en RER

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88 Desde el RER, las proteínas son trasladadas mediante
vesículas hasta el Complejo de Golgi

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90 Modificación de las proteínas de secreción en el Complejo de Golgi

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92 Procesamiento ordenado de los oligosacáridos en RE y Golgi

93 Pasos de la compartamentalización de Glucosilación y posterior Modificación de Proteínas
Becker,W.M. y col. 2000 Biosíntesis del oligosacarido por do a un residuo de asparagina Adición del núceo del oligosacari- glucosilación -N Adición de N-acetilgalactosamina a serina o treonina proteínas lisosomales Primer paso de fosforilación de Remoción de manosa Segunda fosforilación de Adición de ac. siálico Adición de galactosamina Adición de sulfato a tirosina CGN TGN Migración a través del AG RE Cisterna media Glucansintetasas Glucosil transferasas Dado el papel del A G en la glicosilación hay dos importantes enzimas: las glucan sintetasas y las glucosil transferasas. Las sintetasas catalizan la formación de oligosacaridos a partir de monosacaridos y las glucosil transferasas adicionan los grupos carbohidratos a la proteína, de estas hay > 200 enzimas diferentes en Re y AG, un indicador de la complejidad del oligosacarido. Estas enzimas se distribuyen en las regiones cis, Med y Trans de tal forma que hay paso de procesamiento enzimático. La glucosilación sólo ocurre en el lumen, constituyendo las glucoproteínas y los glucolípidos la asimetria de la membrana.Cuando las vesícula nacientes viajan a otras membranas, constituyen la asimetria de ellas. Ya que el lumen es topológicamente similar a la superficie externa de la célula, es fácil ver por que todas las glucoproteínas de la MP se encuentran en el lado extracelular de la membrana. Oligosacaridos de manosa Oligosacaridos Complejos

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95 Distribución intracelular de macromoléculas a través del RER, vesículas y del Golgi