EL APARATO DE GOLGILISOSOMAS

PEROXISOMAS

UNMSM

Facultad de Ciencias Biológicas

EAP Ciencias Biológicas

Curso BIOLOGIA CELULAR

Prof. Mg. Edith Rodríguez

APARATO DE GOLGIsistema mixto

de cisternas apiladas (compartimentos rodeados de membrana) y de vesículas que se localiza en el citoplasma de las células.

Está formado por unos 4-8 saculos aplanados rodeados de membrana y apilados unos encima de otros y forman el dictiosoma (c.vegetal, c.animal 40-60 saculos.Una célula contiene más de un AG y puede llegar ha haber hasta 50.

Consta de:

Una cara Cis, la más próxima al núcleo (N).

Una región medial

Una cara trans, la más alejada del

núcleo(CLASIFICACIÓN DE PROTEINAS A SUS

DESTINOS

Funciones del aparato de Golgi

. *Centro de reparto de moléculas que

provienen del RE o que se sintetizan

en el golgi (trafico intercelular de

moléculas).

-Glicosilación de proteínas (tipo O)

-.Selección, destinación, glicosilación de lípidos

.Síntesis de polisacáridos de la matriz extracelular.

.Formación lisosoma primario.

. Sulfatación de productos secretorios

. Fosforilación de lípidos y proteínas. . Secreción de proteínas exportables

¿Qué transportan las vesículas?

Cada vesícula tiene membrana y un contenido ; ambos se desplazan de un compartimento a otro. Cuando se produce la fusión al compartimento receptor, el contenido de la vesícula se vuelca al lumen del mismo. La membrana vesicular, por su parte, se incorpora a la membrana receptora. Si la estructura diana es la membrana plasmática, entonces el contenido es vertido al medio. En su trayecto de una cisterna a otra, las vesículas son movidas por elementos del citoesqueleto.

Vesículas revestidas

• Las vesículas que llevan una cubierta formada por subunidades proteicas ensambladas a modo de enrejado sobre la cara externa de la membrana vesicular. Dicho revestimiento es adquirido en el momento en que se produce la gemación o protrusión de la vesícula y es su misma causa: a medida que las subunidades se ensamblan generan la curvatura de la membrana que da origen al brote. El revestimiento se desensambla inmediatamente después de la brotación; este paso es necesario, pues mientras las vesículas se hallan revestidas no pueden fusionarse con otra membrana.

VESÍCULAS REVESTIDASExisten 3 principales proteínas de recubrimiento de vesículas : CLATRINA, Complejo Proteico : COP I (proteína ARF) Y COP II (proteína Sar 1)

El revestimiento de clatrina se ensambla a partir de subunidades constituidas por seis cadenas proteicas enlazadas, que forman alrededor de la vesícula un enrejado donde alternan hexágonos y pentágonos, con el aspecto de una cúpula Las vesículas cubierta de clatrina que brotan del Trans Golgi hacia los lisosomas, las vesículas de secreción regulada y las formadas por endocitosis desde la membrana.El revestimiento de COP I entre las cisternas de Golgi .Las Vesiculas COP II del RE hacia Cis Golgi

Transporte mediante vesículas recubiertas con

clatrina

Proteínas de cubierta de

vesículas

Cómo reconocen las vesículas al compartimento receptor?

Las membranas de las cisternas poseen pares de moléculas complementarias: v-SNARE (en la vesícula de transporte) y t-SNARE (en la cisterna destino o target). La fusión de una vesícula con una cisterna sólo se produce previo reconocimiento del par v-SNARE /t-SNARE adecuado

Reconocimiento del compartimento receptor: v-SNARE = vesicle-SNAP receptor, t-SNARE = target-SNAP receptor

Las membranas vesiculares incorporadas a un compartimento receptor forman un nuevo brote y se desprenden para regresar al compartimento de origen, como vesículas de reciclaje. El compartimento de origen, ha de poseer las mismas

t-SNARE que la cisterna receptora. El reciclaje no sólo permite mantener constante la cantidad de membrana de los distintos sectores del sistema, también hace posible que cada uno de ellos conserve su identidad, recuperando las moléculas que le son propias y le otorgan sus funciones particulares.

Las vías principales son hacia la membrana plasmática

mediante exocitosis y a los endosomas tardíos desde

donde se llega a los lisosomas.

También desde el TGN se envían vesículas de reciclado

hacia cisternas del propio aparato de Golgi y existen

algunas observaciones que sugieren una proyección

directa hacia el retículo endoplasmático puesto que se

han observado cisternas del retículo asociadas

estrechamente con el TGN. Pero el TGN es también un

compartimento que recibe vesículas de los endosomas

y parece participar en los procesos de reciclado de

moléculas entre la membrana y compartimentos

internos como los endosomas. Por tanto en este

dominio se entrecruzan las vías de exocitosis y

endocitosis.

Unas vez procesadas, las diferentes moléculas son seleccionadas y empaquetadas en vesículas diferentes para dirigirse a sus respectivos destinos

Rutas secretoras del C. de Golgi

• A.- 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 orgánulos (aparato de Golgi, lisosomas, cloroplastos, etc), (b) la membrana plasmática, y (c) al medio extracelular. Se distingue 2 tipos de secreción:

La 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.

La secreción regulada. Se da cuando aparece una señal

específica. Típico de las células secretoras especializadas y requiere aumento de Ca citosolico como también ATP y GTP (liberación neurotransmisores, células B en el páncreas)

Secreción constitutiva y regulada

• B.- ruta endocítica En esta ruta los componentes solubles y de membrana entran en la célula. Comprende:

• La ruta de internalización mediada por un receptor. En este caso, las moléculas exógenas se unen a un receptor que generalmente se encuentra en la membrana plasmática, o se almacena 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, como sucede, por ejemplo, con los receptores GLUT4 de la glucosa, situados por debajo de la membrana plasmática

• 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.

La endocitosis :incorporación de moléculas al interior celular englobadas en vesículas. La incorporación de las moléculas puede ser mediada por receptores, específica, o en disolución, inespecífica o pinocitosis. Hay diferentes tipos de endocitosis: recubierta por clatrina, en caveolas, en vesículas no recubiertas y por macropinocitosis. La fagocitosis es una endocitosis especializada en incorporar grandes partículas como bacterias, virus y restos celulares.

Transporte anterógrado y retrógrado

• La integridad estructural del aparato de Golgi es el resultado del equilibrio entre el tráfico anterógrado y retrógrado. El tráfico anterógrado viene definido por el flujo de membrana que entra y sale del aparato de Golgi en dirección a la membrana plasmática.

• El tráfico anterógrado es el que clásicamente identificamos como el de la vía secretora

• El transporte retrógrado ( de recuperación) se define como el flujo de membrana que pasando u originado en el aparato de Golgi se dirige al RE. El tráfico retrógrado es el que emplean las proteínas solubles y de membrana que se han escapado del RE hacia el aparato de Golgi y que después son devueltos de nuevo al RE. Para ello, emplean una serie de receptores.

Vesículas de transporte intracelular

Procesos dentro

del golgi

El recambio de los componentes de membrana está en función de la

secreción celular

La glucosidación en las proteínas puede ser de dos tipos:

a) Los sacáridos ricos en manosa añadidos en el retículo endoplasmáctico

(glucosidación tipo N, NH2 de Asn) son posteriormente modificados en el aparato de

Golgi mediante la adición de nuevos azúcares.

b) En el aparato de Golgi se añade oligosacáridos con unión tipo O a los grupos

hidroxilos de aminoácidos como la serina, la treonina y la hidroxilisina. Este tipo de

glucosilación ocurre en los proteoglucanos. También se añaden los grupos sulfatos a

los glucosaminoglucanos. Entre los azúcares específicos que se añaden en el aparato

de Golgi está el ácido siálico. Además de unir moléculas de azúcares a las proteínas

también se forman moléculas de ácido hialurónico que quedará libre en la matriz

extracelular. En el aparato de Golgi también se producen otras modificaciones

además de la glucosidación y sulfatación, como son fosforilación, palmitoilación,

metilación y otras.

LA GLUCOSIDACIÓN

La síntesis de polímeros de sacáridos es muy diferente a la de las proteínas o a la de

los ácidos nucleicos. Mientras que los dos últimos se sintetizan a partir de un molde y

con la participación un solo tipo de enzima, los sacáridos necesitan un enzima para

cada paso que deben actuar en un momento preciso dentro de una cadena de

reacciones. Dado que es una vía extremadamente complicada y costosa es de

suponer que las glucoproteínas y los glucolípidos son de extremada importancia.

En el aparato de Golgi se terminan de sintetizar las esfingomielinas y los

glucoesfingolípidos. La ceramida sintetizada en el retículo endoplasmático es la

molécula sobre la que trabajan las enzimas del aparato de Golgi. A estos lípidos se les

ha prestado recientemente mucha atención puesto que se les atribuye el papel de

crear microdominios de membrana gracias a su asociación con el colesterol, las

denominadas balsas de lípidos, las cuales pueden crear compartimentos en las

membranas y por tanto se convierten en zonas con unas características fisiológicas

diferentes.

SÍNTESIS DE POLISACÁRIDOS

Producción de

Glucoproteinas

N-acetil neuramínico (NANA);

REd.TRANS GOLGI

COMO EL COMPLEJO DE GOLGI CLASIFICA LAS ENZIMAS LISOSOMALES

En cadenas de oligosacáridos N-ligados ricos en manosa precursoras deenzimas lisosomales. La fosoforilación de residuos de manosa ocurre en unasecuencia de reacción de dos pasos. En la primera reacción catalizada, unresiduo de N-acetilglucosaminilo unido a una unidad de manosa comoUridina-difosfo-N-acetilglucosamina (UDP-NacGlc) se convierte en uridinamonofosfato (UMP). En la segunda reacción catalizada, se libera N-acetilglucosamina cuando la unidad de azúcar se convierte en un resiuofosfomanosilo en la cadena del oligosacarido. La fosforilación de la manosaes una característica crucial en la distribución de los precursores dehidrolasas desde el aparato de Golgi hacia el interior de los lisosomas.

LISOSOMAS

Son partículas líticas que inicialmente

fueron reconocidos bioquímicamente

como vesículas que contienen enzimas

hidrolíticas cuyo pH óptimo es ácido ( 4,8 -

5,2) por la bomba de H (ATPasa)

- Aproximadamente hasta 50 hidrolasas

ácidas.

-Lon organelos subcelulares ,

heterogéneos, polimorficos

-Son identificados con M. electrónica: y se

les define como vesículas formadas por

membrana simple doatados de numerosos

sistemas de transporte.

-Tamaño es variable :05 a 5µm. Tinción

citoquímicas ( hidrolasas ácidas)

Son vesículas que se forman

en RER y luego

sintetizadas modificadas en

el aparato de Golgi, que

contienen enzimas

hidrolíticas y proteolíticas.

El pH del compartimiento

lisosomal es logrado por el

bombeo de protones por

medio de una ATPasa de la

membrana.

Las proteínas que integran

la membrana lisosomal son

altamente glicosiladas, para

evitar ser degradadas por

las proteasas del lumen.

Lisosomas

Tienen capacidad para hidrolizar casi cualquier tipo de partícula biológica extracelular o intracelular

La degradación de macromoléculas en sus componentes y la transferencia de éstos al citoplasma, permite a la célula su

reutilización para síntesis de nuevas macromoléculas

Renovación y recambio de compartimientos celulares.Procesos de desarrollo (metamorfosis).Sobre material extracelular (Osteoclastos, artritis, etc).

Germinación de semillas y crecimiento de plantas.Fertilización y fecundación del óvulo.Defensa del organismo (bacterias, virus)

Enfermedades congénitas por acumulación.

TIPOS DE LISOSOMA

1- Primario ó Granulo de Reserva

( no tiene material a digerir).

Se forma apartir del golgi ,

contienen unicamente hidrolasas

ácidas y pueden fusionarse con

vesículas fagocíticas. No

Sólo son visibles con cierta

facilidad en leucocitos :

neutrofilo, eosinofilos, monocito.

2. Secundario : según la digestión

que realizan pueden ser:

a) Endolisosoma: estructura intracelular. Se incorpora líquidos y

sustancias disueltas. Célula transporta a su interior sustancias

solubles extracelulares ( hormonas, proteínas séricas,

lipoproteínas mucopolisacaridos, Factores de crecimiento etc) por

pinocitosis. La vesícula endocitica se fusiona a vesículas de

forma tubular que se conoce como endosoma ó receptosoma y su

compartimento es ligeramente ácido (6 – 6,2)

b) Fagolisosoma: son consideradas como heterofagosoma (

enzimas + partícula) es decir incorporación de sustancias en

forma de partículas. Vesícula que se forma por proceso de

fagocitosis y se fusiona al lisosoma. Presente en células

fagocíticas : monocitos, macrofago y células de Kuffer etc.

Son importantes por su participación en mecanismos de

eliminación de bacterias, virus, células cancerosas ,

parásitos, partículas microscópicas etc.

c)Autofagolisosoma

Son fáciles de identificar con el M. electrónico, porque en

su interior se puede observar mitocondrias, RE, glucógeno

y otras entidades citoplasmáticas. Las células pueden

degradar sus propios componentes .

Se cree que se forma a partir de las membranas del RE

que contiene fosfatasa ácida. Inicialmente las vesículas

autofagicas (autofagosomas) no contienen enzima

lisosomales posteriormente se les fusionan lisosomas con

lo que da inicio a la degradación de las vesículas

autofágicas, estas nuevas vesículas se les conoce como

autofagolisosomas. El proceso de autofagia ocurre en todo

tipo celular , y sirve para el recambio de proteínas y

organelas .

d) Cuerpos residuales

Se pueden formar vesículas con estructura polimorfica

electrodensa compuesta por residuos no digeridos por los

lisosomas . El contenido puede ser eliminado por la célula

bajo mecanismo de exocitosis, pero los residuos no digeridos

nunca se han visto libres en el citosol. En hígado la secreción

ocurre hacia los conductos biliares o hacia los túbulos en el

riñón: en otros tipos celulares no es seguro que se lleve a cabo

la descarga de los residuos de la digestión lisosomal. Algunos

cuerpos residuales son negativos a la tinción de fosfatasa

ácida y para otras enzimas lisosomales, por lo que se les

considera poslisosomas

AUTOFAGIA

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PEROXISOMAS

PEROXISOMAS O MICROCUERPOS

Organelos que se forma por división de peroxisomas.

Presente en células animales, vegetales, animales, algunos hongos.

Posee membrana simple y matriz densa. Tamaño 0.6µm. Crece con

lentitud y es destruido por autofagia.

Lugares de oxidación del oxígeno por reacciones oxidativas:

catalasa, peroxidasas, DAO, uratoxidasa. Producen peróxidos de

hidrogeno.

Presente en la mayoría de células eucariotas de mamíferos.

Peroxisomas• .

Gluconeogenesis (lípidos a azúcares).Sobre material extracelular (Osteoclastos, artritis, etc).Fotorrespiración.(plantas)Recuperación de compuestos intermediarios.

• Formar y descomponer peróxido de Hidrogeno.

• Participan en la beta oxidación de ácidos grasos(no genera ATP).

• Detoxificar a la célula (etanol: citocromo P450).

• Lugares de degradación de las purinas.

• Metabolismo de trigliceridos

• Envejecimiento de la célula( radicales libres afectan ADN, membrana y Permite la acción de la superoxido dismutasa

Los glioxisomas son

peroxisomas

especializados que

convierten los lípidos en

carbohidratos durante la

germinación de las

semillas. En ellos, los

ácidos grasos se hidrolizan

a acetil-CoA mediante las

enzimas peroxisomales de

la β-oxidación. Contienen

las enzimas clave del ciclo

del glioxilato

ENFERMEDADES PEROXISOMICAS

Se conocen más de 25 enfermedades relacionadas con la disfunción de las

actividades enzimáticas de los peroxisomas, conocidas como anomalías de la

biogénesis de peroxisomas. Son enfermedades hereditarias autosomicas

recesivas poco frecuentes caracterizadas por alteraciones en el cerebro (15

afectan al SN), riñones, hígado y esqueleto. Se clasifica en 3 grupo A,B y C;

Tipo AyB son infantiles generalmente letales, no más de 10 años. Tipo A,

déficit enzimático y se acumula ácidos fitánico, pipecólico, ácidos grasos de

cadena larga, reducción de la síntesis sales biliares y de plasmalogenos.

. Enfermedad de Zellweger