La célulaProf Lilian Reyes

Célula eucarionte animal

Membrana plasmática

• Bicapa lipídica

• Selectiva

• Proteínas integrales de membrana facilitan transporte de compuestos a través de varios procesos:• Transporte activo dependiente de energía

• Difusión facilitada o Formación de poros

• canales regulados (activados)

• Presencia de citoesqueleto proteico

Organelos

• Organelos rodeados por membranas que restringen el intercambio de compuestos einformación con otros compartimentos.

• Tienen funciones específicas determinada por enzimas y el ambiente.

• Lisosomas: contienen enzimas hidrolíticas que degradan proteínas y moléculas grandes.

• Núcleo: contiene material genético y lleva a cabo la replicación y transcripción genética delADN

• Ribosomas: ocurre síntesis de proteínas en citoplasma

• Retículo endoplásmico rugoso: contiene ribosomas unidos en su membrana.

• Retículo endoplásmico liso: ocurre síntesis de lípidos y transporte de moléculas al A. Golgi.

• Aparato de Golgi: forma vesículas para el transporte de moléculas a la membrana plasmática yotros sistemas de membranas y para la secreción.

• Mitocondrias: encargados de la oxidación de combustibles y generación de trifosfato deadenosina (ATP)

• Peroxisomas: contienen enzimas que utilizan o producen peróxido de hidrógeno (H2O2)

• Citosol: compartimento intracelular libre de organelos y sistemas membranales.

• Citoesqueleto: Sistema de soporte de proteínas fibrosas flexible que mantiene la geometría dela célula, fija posición de organelos y moviliza compuestos dentro de la célula. Facilitamovimiento de la célula.

Membrana plasmática

Glucocálix

Membrana plasmática

Mosaico fluido

• Mosaico de proteínas y moléculas lipídicas

• Movimiento lateral en el plano de la membrana. Dinámica.

• Movimiento flip-flop menos frecuente mediado por flipasas

• Proteínas integrales que atraviesan la MP

• Proteínas periféricas adheridas a la superficie de la membrana a través de uniones electrostáticas o los lípidos o proteínas integrales

• Proteínas y lípidos que se encuentran en capa externa de la MP unen cadenas de carbohidratos de manera covalente (glucoproteínas y glucolípidos). Capa externa se denomina Glucócálix

Lípidos de la MP

• Fosfolípidos con cabeza hidrofílicahacia medio acuoso y colas acilo-graso forman un centro hidrofóboen la membrana• Glicerolípidos: Fosfatidilcolina,

fosfatitidiletanolamina, fosfatidilserinay esfingomielina.

• Glucoesfingolípidos

• Composición asimétrica en la MP:

• Capa externa rica en Fosfatidilcolinay esfingomielina.

• Capa interna rica en fosfatitidiletanolamina, fosfatidilserina, fosfatidilinositol

Fosfolípidos de MP

Fosfatidilcolina - Esfingomielina

Fosfatidiletanolamina - Fosfatidilserina

Fosfolípidos de MP

Colesterol

• Intercalado entre los fosfolípidos: mantiene fluidez de las membranas

• Interactúa con cola de ácidos grasos cis (insaturados) y cabeza polar (grupo hidroxilo) con región hidrófila externa de la membrana.

• contenido de ácidos grasos insaturados de la dieta determina parcialmente la fluidez de la membrana.

COLESTEROL

• contienen dominios de transmembrana,con cadenas laterales de aas hidrofóbicosque interactúan con regiones hidrófobasde lípidos. Las regiones hidrofílicas de lasproteínas sobresales hacia el medioextracelular o el citoplasma.

• Son canales o transportadores, receptorespara la unión de hormonas yneurotransmisores o proteínasestructurales.

• Ej ankirina o banda 3 (intercambiobicarbonato-cloruro) en eritrocito

Proteínas de la membrana plasmáticaProteínas integrales

Proteínas de la membrana plasmáticaproteínas periféricas

• Están unidas a través de interacciones electrostáticas

débiles con los grupos de cabeza polar de lípidos o

proteínas integrales.

• Ej espectrina: unida a actina y da apoyo mecánico a la

célula, forman esqueleto cortical o de membrana interna.

• Unidas a superficie interna o externa dela célula.

• Glucofosfatidilinositol glucano (GPI) es unancla adherida de forma covalente aproteínas de la superficie externa.

• Proteínas de cara interna unidas agrupos acilo palmitoil (C16), miristoil(C14), grupos isoprenilos geranilgeranilo(C20) o farnesilo (C15)

Proteínas de la membrana plasmáticaproteínas ancladas a lípidos

Glucocálix

• Algunas proteínas y lípidos de la superficie externa de la MP contienencadenas cortas de carbohidratos (2-10% del peso de las MP)

• Protege a la célula de digestión y restringe la absorción de compuestoshidrófobos.

• Glucoproteínas contienen oligosacáridos de cadenas ramificadas de unos15 residuos de azúcar que están adheridos a través de uniones N-glucosídicas con el Nitrógeno de la amida de la cadena lateral de laasparagina (enlace N-glucosídico) o por uniones glucosídicas al oxígeno dela Serina (enlace O-glucosídico).

• Los glucolípidos de las membranas son galactósidos o cerebrósidos,participan como moléculas de reconocimiento celular.

Transporte de moléculas a través de la MP

• Difusión simple

• Difusión facilitada

• Canales regulados o activados

• Bombas de transporte activo

• Endocitosis

Transporte de moléculas a través de la MP

Concentraciones iónicas en células de mamífero

Componente Concentración

Intracelular (mM)

Componente Concentración extracelular

(mM)

Na+ 5 – 15 Na+ 145

K+ 140 K+ 5

Mg2+ 0.5 Mg2+ 1 – 2

Ca2+ 10-4 Ca2+ 1 – 2

H+ 7 x 10-5 H+ 4 x 10-5

Aniones Aniones

Cl- 5 - 15 Cl- 110

CITOSOL ESPACIO EXTRACELULAR

Transporte a través de la membranaDifusión simple• Gases O2, CO2, sustancias liposolubles (hormonas

esteroidales)

• Moléculas se mueven y producen colisiones aleatoriascon otras moléculas.

• Movimiento de alta concentración a otro de bajaconcentración (a favor de la gradiente de concentración).

• No se requiere energía y las moléculas sin carga seigualan en concentración a ambos lados de la membrana.

• Agua difunde por movimientos no específicos a través deporos, canales iónicos.

• Células renales tienen acuaporinas que permiten elevadatasa de flujo de agua desde región de alta concentraciónde agua (baja concentración de soluto) a una de bajaconcentración de agua (alta concentración de soluto).

• Molécula transportada se acopla a proteína transportadora en la membrana.

• Transportador experimenta un cambio conformacional que permite que la molécula transportada sea liberada al otro lado de la membrana.

• No se requiere Energía y el compuesto transportado se equilibra en carga y concentración a ambos lados de la MP.

• Algunos transportadores son Enzimas. Estas tienen cinéticas de saturación.

Transporte a través de la membranaDifusión facilitada

Transporte a través de la membranaDifusión facilitada

Transporte a través de la membrana Canales regulados en MP• Canales forman un poro para el paso de iones que se puede

encontrar cerrado o abierto en respuesta a un estímulo.

• Estímulos pueden ser cambios de voltaje a lo largo de la MP (canales regulados por voltaje), por la unión de un compuesto (canales regulados por unión de ligando) o un cambio regulador en el dominio intracelular (canales regulados por fosforilación y canales regulados por presión o mecanosensibles).

• Ej CFTR (regulador de conductancia transmembranal de la fibrosis quística): canal de cloruro, dependiente de un ligando regulado por fosforilación. Une ATP

CFTR

Transporte a través de la membrana Transporte activo primario

• Se utiliza energía de la hidrólisis del ATP para concentrar un

compuesto a un lado de la membrana.

• Concentra iones en contra de la gradiente de concentración.

• Ej. Bomba de Calcio, Bomba Sodio/Potasio ATPasa

Transporte a través de la membrana Transporte activo primario

Na+/K+ ATPasa

Transporte a través de la membrana Transporte activo secundario

• Transportadores que utilizan gradiente de iones para movilizar otros

compuestos en contra de su gradiente de concentración.

• Por ejemplo gradiente de Na+ se utiliza para movilizar glucosa,

aminoácidos.

Transporte a través de la membrana Transporte activo secundario

Transporte vesicular a través de MP

• Se produce cuando una membrana rodea a un compuesto, partícula o células y lo encierra en una vesícula.

• Al fusionarse la vesícula con otro sistema de membrana se libera el compuesto.

• Endocitosis (hacia el interior de la célula). • Fagocitosis (moléculas completas) • Pinocitosis (líquido más moléculas dispersas)• Endocitosis mediada por receptor (vesículas cubiertas por clatrina)

Ej captación de colesterol (LDL)• Potocitosis (endocitosis mediada por caveolas o invaginaciones)

• Exocitosis (hacia el exterior de la célula)

Transporte vesicular a través de MPLisosomas

• Son organelos encargados de la digestión.

• Contienen enzimas digestivas

• Eliminación de material no deseado (bacterias, levaduras,

recuperación de lesiones, remodelación de tejidos , involución de

tejidos durante el desarrollo y recambio normal de células y

organelos.

• Los materiales destruidos se reciclan.

Transporte vesicular a través de MPHidrolasas lisosomales

• Hidrolasas: Nucleasas, fosfatasas, glucosidasas, esterasas y proteasas.

• Cortan amida, éster u otras uniones a través de hidrólisis (adición de agua)

• Proteasas se clasifican según aa en sitio activo de la enzima, ej serina-

proteasa, aspartil proteasa, cisteína proteasa (catepsinas)

• Tiene su máxima actividad a pH 5,5 , mantenido por bomba de protones

Transporte vesicular a través de MPHidrolasas lisosomales

Transporte vesicular a través de MPendocitosis, fagocitosis y autofagia

• Lisosomas se forman a partir de vesículas digestivas llamadas

endosomas, que intervienen en endocitosis mediada por receptor.

• También participan en fagocitosis (digestión de células externas) y

autofagocitosis (digestión de contenidos internos)

Adquisición de colesterol-LDL a través de endocitosis mediada por receptor

Premio Nobel en Fisiología o Medicina 1985, Michael S. Brown y Joseph L. Goldstein

Mitocondrias

• Contienen enzimas para las vías de oxidación de combustible y fosforilaciónoxidativa.

• Genera gran parte del ATP requerido para la célula animal.

• Rodeada por dos membranas (externa e interna)

• Tiene una matriz mitocondrial (enzimas de ATC y otras vías de oxidación)

• tiene invaginaciones (crestas mitocondriales, que contienen cadenas de transporte de electrones y ATP sintasa)

• Membrana interna es altamente impermeable y se crea una gradiente de protones durante la fosforilación oxidativa

• Membrana externa contiene poros (porinas) y es permeable a las moléculas de hasta 1000g/mol

Mitocondria

• Se puede replicar por división

• La mayoría de sus proteínas proviene del citosol

• Contiene DNA que codifica para 13 subunidades de proteínas de la fosforilación oxidativa.

• Mutaciones en DNA de mitocondrias genera enfermedades al musculo esquelético, tejido neuronal y renal.

Peroxisomas

• Similar en tamaño a lisosomas. Tienen una membrana.

• Participan en reacciones oxidativas utilizando oxígeno molecular

• Reacciones producen H2O2 (peróxido de hidrógeno) que puede utilizarse o degradarse por acción de la catalasa

• Participan en Oxidación de ácidos grasos de cadena muy larga y corta.

• Conversión de colesterol en ácidos biliares y síntesis de lípidos etéreos (plasmalógenos)

• Se replican por división y dependen de proteínas del citosol para su función.

Núcleo

• Es el organelo más grande

• Contiene la mayor cantidad de ADN de la célula, organizado como cromosomas en la cromatina (histonas, proteínas y DNA)

• Contiene un nucléolo que es el sitio de transcripción y procesamiento de RNAr y ensamble de ribosomas

• Rodeado por la envoltura nuclear o carioteca: dos membranas unidas por poros nucleares

• Ocurre la replicación del DNA, transcripción y modificación del RNA

• La traducción ocurre en el citosol o RE rugoso.

Núcleo

Retículo endoplásmicoREL• RE liso

• Red de túbulos membranosos

• Las funciones del REL son: síntesis de lípidos (TG y fosfolípidos), contienen

enzimas oxidativas del citocromo P450 que intervienen en el metabolismo

de fármacos y compuestos tóxicos, como el etanol

• Síntesis de moléculas hidrófobas (hormonas esteroidales).

• Almacenamiento de glucógeno

• RE rugoso (RER) posee ribosomas

• Síntesis de ciertas proteínas (ej. Proteínas de membrana)

• Proteínas que se sintetizan entran al lúmen del RER y pasan al A. de

Golgi en vesículas, y después se secretan, quedan secuestradas en

organelos como el lisosoma o integradas a la MP

• Ocurren inicio de modificaciones (N-glicosilacion y unión a GPI)

Retículo endoplásmicoRER

Retículo endoplásmico

Complejo de Golgi

• Sistema de cisternas membranosas

• Participa en modificación de proteínas producidas en el RER

• Clasificación y distribución de proteínas a los lisosomas, vesículas secretorias o la MP.

• Apilamiento curvado de vesículas aplanadas ubicado en el citoplasma

• Se divide en 3 compartimentos: Cis Golgi (convexo y cerca del núcleo), cis medial y trans Golgi (frente a MP).

• Vesículas transportan material hacia y desde el A. de Golgi

• Modificación postraduccional de proteínas (adición de oligosacáridos de cadenas ramificadas , sulfatación y fosforilación.

Diapositiva 46

COP I: MOVIMIENTO RETRÓGRADO, DESDE GOLGI HACIA RERCOP II: MOVIMIENTO ANTERÓGRADO: DESDE RER HACIA GOLGICLATRINA : MOV DESDE MEMBRANA PLASMATICA AL TRANS GOLGI NETWORK Y DEL TRANS GOLGI NETWORK HACIA ENDOSOMAS TARDÍOS

PROTEÍNAS INVOLUCRADAS EN TRAFICO VESICULAR

Citoesqueleto

• Es responsable de la estructura de la célula, forma de la superficie celular, disposición de organelos.

• Formado por: Microtúbulos, microfilamentos de actina y filamentos intermedios.

• Es dinámico.

• Participa en el movimiento celular, de organelos.

• Protección al estrés mecánico.

• Túbulos cilíndricos compuestos por Tubulina

• Presente en todas las células nucleadas

• Función: posicionamiento de organelos, movimiento de vesículas,

• Forma huso mitótico en la división celular

• El extremo menos comienza en el centriolo (cerca del nucleo) y se desplaza hacia el exterior (MP) al extremo más.

• Existen proteínas de unión a los microtúbulos (MAPs), proteínas motoras (kinesina y dineína) que utilizan energía del ATP para mover carga a lo largo de los MT.

CitoesqueletoMicrotúbulos

• Desplazan carga hacia el extremo más (generalmente a

la MP)

• huso mitótico

• separación de cromosomas

• tráfico de vesículas y organelos

CitoesqueletoKinesinas

•Desplazan carga hacia el extremo menos (generalmente al núcleo)

• movimiento cilios y flagelos*

• tráfico vesicular

• Posicionamiento del complejo de Golgi

• movimiento de cromosomas durante mitosis

CitoesqueletoDineínas

CitoesqueletoMicrotúbulos

• Tubulina alfa y beta

• 13 protofilamentos

• Centro hueco

• Se unen a GTP para para polimerizar

• Extremo más es el que polimeriza más rápido

• Se hidrolisa GTP y se produce despolimerización (inestabilidad dinámica)

• Es responsable de forma de la célula y movimiento de la superficie celular, migración, formación de seudópodos (permite que células se dividan, fagociten, se contraigan).

• Polímero se llama F-actina compuesto de subunidades G-actina• G-actina unida a ATP (extremo más) o ADP (extremo menos)• Tiene forma helicoidal. • Es dinámico• Filamentos cortos se unen a espectrina, para formar red cortical de actina• En músculo filamentos largos se unen a filamentos gruesos que contienen

miosina (contracción)• Existen numerosas proteínas de unión a actina (proteínas G de la familia

Rho)

CitoesqueletoMicrofilamentos de Actina

CitoesqueletoMicrofilamentos de Actina

• FI compuestos por numerosas proteínas fibrosas

• Soporte estructural a membranas y andamiaje para la adhesión de otros componentes

• Cada subunidad de FI tiene un núcleo largo helicoidal con extremos N y C terminal, forma un dímero con otra subunidad y este dímero luego forma un tetrámero y luego forman filamentos.

• Polimerización regulada por fosforilación

• Ej. Lámina nuclear (adherida a membrana nuclear)

• Citoqueratina (en células epiteliales)

• Neurofilamentos (en neuronas)

CitoesqueletoFilamentos de intermedios

CitoesqueletoFilamentos de intermedios