TEMA 8 BIOLOGÍA MOLECULAR SIST. ENDOMEMBRANAS.pdf

sistema de endomembranas componentes y funciones

1. TEMA 8: BIOLOGÍA MOLECULAR
Sistema de endomembranas
(digestión y secreción)

2. El sistema de endomembranas está integrado por varios organoides
- 1) el retículo endoplasmático liso y rugoso (más la envoltura nuclear)
-2) el complejo de Golgi
-3) los endosomas
-4) los lisosomas.
Las membranas de estos organoides y las de las vesículas
transportadoras están constituidas por una bicapa lipídica similar a la de
la membrana plasmática. Poseen glicolípidos y glicoproteínas intrínsecas
y periféricas que representan más del 80% de su peso. Los hidratos de
carbono se orientan siempre hacia la cavidad de los organoides.

3. RETICULO ENDOPLASMATICO (RE)
-Distribuido por todo el citoplasma, desde el núcleo hasta la membrana
plasmática. Está compuesto por una red tridimensional de túbulos y
sacos aplanados interconectados.
-Dividido en dos sectores, diferenciados por la ausencia o presencia de
ribosomas sobre su cara citosólica, denominados respectivamente,
retículo endoplasmático liso (REL) y retículo endoplasmático rugoso
(RER).

4. El REL se halla libre de ribosomas
Red de túbulos interconectados, con volumen y distribución espacial función
dependiente: en cel. musculares => retículo sarcoplásmico

El RER está asociado con ribosomas
Muy desarrollado en las células que realizan una activa síntesis proteica. Sus
sacos aplanados se encuentran separados por un angosto espacio citosólico
repleto de ribosomas (polirribosomas), adheridos a la cara citosólica de la
membrana, enlazados por una molécula de ARNm mediante receptores
específicos.

5. COMPLEJO DE GOLGI
Situado entre el RE y la membrana plasmática, con endosomas y
lisosomas. Por vesículas transportadoras, las moléculas provenientes del
RE alcanzan el complejo de Golgi. Así, se transfieren fragmentos de
membrana del RE a la membrana plasmática o a la membrana de los
endosomas, mientras que las moléculas provenientes de la cavidad del
RE se vuelcan en el medio extracelular (secreción), o ingresan en la
cavidad de los endosomas.

6. El complejo de Golgi muestra una polarización correspondiente con su
funcionamiento: Está integrado por unidades funcionales (dictiosomas)
- Células secretoras de la mucosa intestinal, tiroides y páncreas poseen un
dictiosoma grande entre el núcleo y la superficie celular, para liberar
secreción.
- Células plasmáticas, hepatocitos y neuronas, poseen varios dictiosomas
pequeños por todo el citoplasma. De forma curva, con la cara convexa o cis
mirando al núcleo y la cóncava o trans hacia la membrana plasmática.

7. Cada dictiosoma está integrado por:
1) Una red cis, formada por numerosos sacos y túbulos interconectados .
2) Una cisterna cis, conectada con la red cis
3) Una o más cisternas medias independientes, no conectadas entre sí.
4) Una cisterna trans, conectada con la red trans
5) Una red trans
La cara de entrada del dictiosoma representada por la red cis y la cisterna
cis, sólo recibe vesículas transportadoras provenientes del RE.

8. La red cis y la cisterna cis forman un solo compartimiento, las moléculas
incorporadas a la membrana y a la cavidad del CG circulan de la red a la
cisterna por simple continuidad. En cambio, para pasar de la cisterna cis
a las cisternas medias y de éstas a la cisterna trans, las moléculas se
valen de vesículas transportadoras. Lo mismo ocurre entre las sucesivas
cisternas medias y entre la última de ellas y la cisterna trans. A
continuación, las moléculas que arriban a la red trans son transferidas
también mediante vesículas transportadoras hacia la membrana
plasmática o hacia los endosomas. El proceso de secreción lleva el
nombre de exocitosis.

9. FUNCIONES DEL RE Y DEL COMPLEJO DE GOLGI
En el RE tienen lugar las reacciones centrales de la síntesis de los
triacilgliceroles (triglicéridos) compuestos por tres ácidos grasos unidos a
una molécula de glicerol. Su síntesis tiene lugar en el citosol, donde los
ácidos grasos se unen a la coenzima A (CoA) mediante una tioquinasa y
se forman moléculas de acil CoA.

10. Citosol
Membrana del RER
Síntesis de triacilgliceroles

y
fosfatidilcolina

11. El RE es responsable de la biogénesis de las membranas celulares
La célula produce membranas nuevas de modo permanente, para
reemplazar a las envejecidas o para duplicarlas para la mitosis. Su
biosíntesis comprende la síntesis de sus lípidos, proteínas y carbohidratos,
que se incorporan a la membrana preexistente del RE. Luego, a medida
que ésta crece, algunas de sus partes se desprenden como vesículas y se
transfieren a los demás organoides del sistema de endomembranas o a la
membrana plasmática.

12. Los lípidos de las membranas celulares se sintetizan en la membrana
del RE
- Fosfatidilcolina: (glicerofosfolípido formado por una molécula de
glicerol, dos ácidos grasos, un fosfato y un segundo alcohol).

13. - Fosfatidiletanolamina: se le agrega CDP-etanolamina en lugar de
CDP-colina.

- Fosfatidilserina: El ácido fosfatídico no pierde su fosfato y se combina
mediante una transferasa específica con la CTP, para generar CDP-1,2-
diacilglicerol.

- Fosfatidilinositol: En su síntesis se agrega el polialcohol cíclico inositol
en lugar de la serina. Este fosfolípido se convierte en fosfatidilinositol
fosfato (PIP), en fosfatidilinositol difosfato (PIP2) y en fosfatidilinositol
trifosfato (PIP3) por el agregado sucesivo de fosfatos, catalizadas por
quinasas con fosfatos tomados de moléculas de ATP.

14. La translocación es impulsada por una enzima denominada flipasa, que
hace posible el paso de la cabeza polar del fosfolípido por la región
hidrofóbica de la bicapa.
Dado que esta enzima actúa menos eficientemente sobre la
fosfatidiletanolamina, la fosfatidilserina y el fosfatidilinositol, en su mayoría
estos fosfolípidos quedan retenidos en la monocapa citosólica.
Así, la translocación empareja la cantidad de fosfolípidos en ambas
monocapas y se distribuyen asimétricamente.

15. Esfingomielina. La esfingomielina es un esfingofosfolípido compuesto
por la ceramida unida a la fosforilcolina

16. Colesterol. La membrana del RE incorpora moléculas de colesterol
ingresadas en la célula por endocitosis y también las sintetiza. El
colesterol se transfiere a las restantes membranas de la célula
mediante vesículas transportadoras.

17. Los lípidos de las membranas celulares se glicosidan, en el
complejo de Golgi (glicosilación)
La síntesis de los glicolípidos tiene lugar en el complejo de Golgi. La
formación de los galactocerebrósidos, glucocerebrósidos, gangliósidos.

18. Las proteínas destinadas al RE se insertan en la membrana o se
liberan en la cavidad del organoide: Las proteínas se sintetizan en
los ribosomas del citosol. La unión del ribosoma a la membrana del
RE tiene lugar si la proteína que surge del ribosoma posee un
segmento peptídico, el péptido señal específico para dicha
membrana.

19. Las proteínas que se liberan en la cavidad del RER poseen sólo esa
señal, localizada en el extremo amino de la molécula.
Si la proteína transmembranosa atraviesa la bicapa una sola vez
(monopaso), necesita una sola señal adicional, llamada señal de
anclaje. Cuando se trata de una proteína multipaso, ésta contiene
tantas señales como veces cruza la bicapa, consistentes en péptidos
señal que se alternan con señales de anclaje.

20. Los túneles utilizados por las proteínas para atravesar las membranas de
los organoides se denominan translocones. El translocón del RER se
diferencia de los translocones de los otros organoides porque se asocia al
receptor del ribosoma, con el que forma un complejo unificado.

21. Mecanismo de inserción de las proteínas multipaso en la membrana
del RER.

22. Chaperonas hsp70 aseguran el plegamiento normal de las proteínas
en la cavidad del RE: La cavidad del RER posee chaperonas hsp70 que
evitan el plegamiento prematuro o incorrecto de las proteínas ingresadas
en el organoide. Si las chaperonas no logran su cometido, las proteínas
mal plegadas pasan del RER al citosol por el mismo translocón que
usaron para ingresar, por un fenómeno llamado retrotranslocación.

23. La síntesis y el procesamiento de los oligosacáridos ligados a
proteínas mediante enlaces N comienzan en el RER y terminan en el
complejo de Golgi
La mayoría de las proteínas que ingresan en el sistema de
endomembranas incorporan oligosacáridos a sus moléculas, de modo que
se convierten en glicoproteínas. Las enzimas glicosiltransferasas, toman
monosacáridos de moléculas donantes y los transfieren a la cadena
oligosacárida en crecimiento.

24. Algunas proteínas son procesadas en el RE y en el complejo de
Golgi
Antes de ser secretadas, algunas proteínas experimentan una serie de
modificaciones, imprescindibles para su funcionamiento normal.

27. Vesículas transportadoras surgidas del complejo de Golgi se
unen a endosomas
La cara de salida del complejo de Golgi emite vesículas
transportadoras destinadas a los endosomas y a la membrana
plasmática. Las vesículas que se unen a los endosomas integran,
dentro del sistema de endomembranas, un subsistema importantísimo
para el funcionamiento de la célula, dedicado a la digestión de las
sustancias que ingresan por endocitosis.

28. Las vesículas transportadoras destinadas a la superficie celular
descargan su contenido fuera de la célula mediante un proceso
llamado exocitosis
La vesícula transportadora expulsa su contenido fuera de la célula por
un proceso denominado exocitosis, que consiste en la fusión de la
membrana de la vesícula con la membrana plasmática y la descarga del
contenido vesicular en el exterior. Las vesículas que nacen de la
membrana plasmática y se transfieren al complejo de Golgi, se generan
por endocitosis.

29. Proceso de exocitosis y del reciclaje de membranas en el terminal
axónico.

30. La célula produce dos clases de secreciones, una constitutiva y
otra regulada: La descarga del contenido de las vesículas
transportadoras en el medio extracelular se denomina secreción.
En la secreción constitutiva las moléculas se secretan en forma
automática, conforme el complejo de Golgi emite las vesículas que las
transportan.
En la secreción regulada las moléculas son retenidas en el citoplasma
hasta la llegada de una sustancia inductora u otra señal que ordene su
liberación .

31. Algunos polipéptidos se secretan por un mecanismo distinto del
anterior: Existen polipéptidos pequeños fabricados en ribosomas libres
que cruzan la membrana plasmática a través de túneles formados por
proteínas transportadoras de membrana.
La membrana de los autofagosomas es provista por el REL. Los
organoides envejecidos se eliminan de la célula mediante
autofagosomas, por autofagia.

32. El REL es el principal depósito de Ca2+ de la célula
La concentración de Ca2+ en el retículo endoplásmico es mayor que en
el citosol debido a la actividad de las bombas de Ca2+ en la membrana
del REL. Estas remueven el Ca2+ del citosol al REL o al líquido
extracelular mediante canales de Ca2+. En las células musculares
estriadas los canales de Ca2+ del retículo sarcoplasmático son
dependientes de voltaje. El traslado del ion en sentido inverso es pasivo,
pues se produce a través de canales iónicos.

33. En algunas células el REL cumple funciones especiales
 Síntesis de esteroides
 Síntesis de lipoproteínas
 Desfosforilación de la glucosa 6-fosfato Los hepatocitos poseen la
enzima glucosa 6-fosfatasa, que extrae el fosfato de la glucosa 6-
fosfato y la convierte en glucosa.
 Destoxificación: Por enzimas que neutralizan a las sustancias tóxicas
para la célula, algunas derivadas de su metabolismo normal y otras
incorporadas desde el exterior, y en conjunto con los citocromos P450,
convierten a las sustancias tóxicas en moléculas hidrosolubles que
salen de la célula con facilidad.

34. ENDOSOMAS
Los endosomas son organoides localizados funcionalmente entre el
complejo de Golgi y la membrana plasmática, cuyas membranas poseen
una bomba protónica que cuando se activa transporta H+ del citosol
hacia el interior del organoide, cuyo pH desciende a 6,0.

35. Existen dos formas de endocitosis, llamadas pinocitosis y
fagocitosis
Pinocitosis comprende el ingreso de líquidos junto con las
macromoléculas y los solutos disueltos en ellos.
Fagocitosis, propia de los macrófagos y neutrófilos. Según las
circunstancias, constituye un medio de defensa o de limpieza, capaz
de eliminar parásitos pequeños, bacterias, células perjudiciales,
dañadas o muertas, restos de células y todo tipo de partículas
extrañas al organismo. La fagocitosis permite la incorporación de
partículas relativamente grandes y estructuradas, para lo cual forma
una vesícula mucho más grande que la pinocitósica, llamada
fagosoma, señalizados por anticuerpos llamados opsoninas.

36. Dinámica morfofuncional de los endosomas primario y secundario
durante la pinocitosis (A) y la fagocitosis(B).