Sistema endomembranoso.

Sistema endomembranoso

• El sistema de endomembranas es el conjunto de membranas internas paralelas que rodean al núcleo y que se extienden a distintas partes del citoplasma,  dividen la célula en compartimientos estructurales y funcionales denominados organelos.
• las cavidades formadas por las láminas de las membranas se denominan cisternas.
• Los orgánulos: la envoltura nuclear, lisosomas, peroxisomas, retículo endoplasmático, endosomas, el aparato de Golgi.
• La envoltura nuclear: es la doble membrana que delimita el núcleo de la célula.
• Contiene poros nucleares que comunica el interior de la célula con el citoplasma.
• Los poros nucleares están compuestos de proteínas.
• El transporte de proteínas de gran tamaño se da por la señalización de localización nuclear.
• Retículo endoplasmático: es una organelo de síntesis y transporte, construido como una extensión de la membrana nuclear. Sus membranas forman cisternas aplanadas y túbulos conectados entre sí.
• Retículo endoplasmático liso: sintetiza los lípidos de la membrana, es un centro metabólico de detoxificación y almacenamiento de calcio.
• Retículo endoplasmático rugoso: se sintetizan proteínas para su secreción o para formar parte de compartimientos membranosos que participan de la ruta vesicular.
• Retículo endoplasmático rugoso: túbulos alargados o sacos aplanados con numerosos ribosomas asociados a sus membranas.
• Ribosomas: orgánulos más abundantes formados por una subunidad pequeña y una grande, se encarga de la traducción (síntesis de proteínas mitocondriales).
• Retículo endoplasmático liso: es un entramado de túbulos membranosos interconectados entre sí, que se continúan con las cisternas del retículo endoplasmático.
• No tiene ribosomas asociados a sus membranas.
• Los ácidos grasos se forman en el citosol, luego en el retículo endoplasmático liso, y se transforman en glicerolípidos.
• Aparato de Golgi: descrito por Camilo Golgi en 1989.
• Es un orgánulo formado por cisternas apiladas localizadas cerca del centrosoma de las células animales.
• Funciones: principal centro de glucosidación, también se produce síntesis de esfingolípidos, sulfatación y fosforilación etc.
• Estación de reparto, salen vesículas con moléculas procesadas hacia la membrana citoplasmática, y hacia los endosomas tardíos.
• Tiene dominios cis y trans
• Cis es la formación continua de cisternas con material procedente de fusiones de compartimientos de túbulos vesiculares denominados ERGIC.
• Trans es la organización túbulo vesicular denominadas TGN en la que las moléculas procesadas se deshacen en vesículas y se dirigen a otros compartimentos celulares.
• Modelos para el transporte de sustancia para el aparato de Golgi: modelo de maduración de cisternas, modelo de compartimentos estables, modelo de conexión de túbulos.
• Lisosomas:son organulos donde se da la degradación de moléculas, esto se lleva a cabo por enzimas denominadas hidrolazas acidas que tienen una alta actividad a pH acido.
• Existen aproximadamente 40 tipos de enzimas lisosomales.
• Tipos de lisosomas: lisosomas primarios, lisosomas secundarios, heterofagosomas, cuerpos residuales.
• Peroxisomas: son organulos donde se lleva a cabo reacciones metabólicas como la B- oxidación y la eliminación de peróxido de hidrogeno.
• las enzimas catalasa y urato oxidasa son típicas de los peroxisomas.
• En las plantas realizan fotorrespiracion y en las semillas son compartimentos de reserva.
• Pueden existen más de 50 enzimas en su interior.
• Endosomas: son organulos celulares que actúan como estación de recepción y reparto de moléculas.
• Endosomas tempranos: reciben vesículas procedentes de la endocitosis, y mandan vesículas de reciclado a la membrana plasmática, aparato de Golgi, y forman cuerpos multivesiculares.
• Endosomas de reciclado: se dice que reciben vesículas de los endosomas tempranos, y que estos envían vesículas de reciclado.
• cuerpos multivesiculares: estos forman los endosomas tempranos y reciben las vesículas con hidrolasas desde el TGN.
• Endosomas tardíos: se forman a partir de los cuerpos multivesiculares, reciben hidrolasas desde el TGN,y se transforman en lisosomas.
• Transcitosis: es una ruta que siguen ciertas moléculas en donde se fusionan las vesículas de endocitosis con los endosomas.

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• Evolución de los organulos: las membranas nucleares, el retículo endoplasmático, lisosomas y endosomas se originaron por invaginaciones de la membrana plasmática.
• Distribución de las proteínas: en el caso de algunos organulos como los cloroplastos, mitocondrias, peroxisomas y el interior del núcleo las proteínas son proporcionadas directamente desde el citosol.
• el complejo de Golgi, lisosomas, endosomas, membranas nucleares, las proteínas son proporcionadas desde el retículo endoplasmático.
• Señal de distribución
• La señal de distribución dirige las proteínas hacia el orgánulo en la que se le requiere.
• Son secuencias de aminoácidos, por lo general, de 50 a 60 aminoácidos de longitud.
• Con frecuencia esta señal de distribución se elimina de la proteína terminal una vez realizada la distribución.
• Las proteínas que carecen de la seña de distribución quedan como residentes permanentes en el citosol.
• Las proteínas que la poseen la señal, se desplazan desde el citosol hacia el orgánulo que la requiere.
• Mecanismos de transporte de las proteínas en los organulos:
• 1. Las proteínas que se desplazan desde el citosol hacia el núcleo se transportan a través de los poros nucleares.
• 2. las proteínas que se desplazan desde el citosol hacia el retículo endoplasmático, las mitocondrias, los cloroplastos o los peroxisomas, a través de proteínas translocadoras.
• 3. Las proteínas que se desplazan desde el retículo endoplasmático hacia un compartimiento del sistema endomembranoso o desde él, estas proteínas son conducidas por vesículas de transporte.
• Las proteínas que ingresan a través de poros nucleares:el transito se da en ambas direcciones, transporte de proteína, moléculas de RNA, subunidades ribosómicos. Un poro nuclear es una estructura grande y compleja compuesta por alrededor de 100 proteínas diferentes. Cada poro contiene uno o más canales llenos de agua a través de los cuales las moléculas hidrosolubles pequeñas pueden pasar libremente de manera no selectiva entre el núcleo y el citosol.
• Moléculas como proteínas y RNA deben tener señal de localización nuclear, que son 1 o 2 secuencias cortas que contienen argininas o lisinas con carga positiva.
• las proteínas citosólicas denominadas receptores de transporte nuclear se unen con la señal de localización nuclear ubicadas sobre las proteínas recién sintetizadas destinadas al núcleo. Estos receptores ayudan a dirigir a la nueva proteína hacia un poro nuclear. La energía es provista por la hidrolisis del GTP que impulsa el transporte nuclear en la dirección apropiada.
• Transporte de proteínas:las proteínas se despliegan para su transporte. Las proteínas chaperonas dentro de los organulos ayudan a atraer a la proteína a través de las dos membranas y regarlas una vez en el interior.
• Transporte en el retículo endoplasmático: las proteínas ingresan en el retículo endoplasmático mientras se sintetizan. Actúa como punto de entrada para las proteínas destinadas a otros organulos o para el mismo retículo endoplasmático.
• Todas las proteínas destinadas al complejo de Golgi,los desmosomas y los lisosomas y las destinadas a la superficie celular ingresan primero en el retículo endoplasmático DESDE EL CITOSOL.
• Dos clases de proteínas son transferidas desde el citosol al retículo endoplasmático :

• Las proteínas hidrosolubles son translocadas por completo a través de la membrana del retículo endoplasmático y se liberan en su luz.
• Las proteínas transmembranas son translocadas en parte y quedan incluidas en la membrana del retículo endoplasmático

• Las proteínas que entran en el retículo endoplasmático comienzan a ser enhebradas a través de la membrana del retículo endoplasmático antes de completar la cadena de la síntesis de la cadena polipeptídica. Esto requiere que el ribosoma que sintetiza la  proteína se encuentre adherido a la membrana del retículo endoplasmático. Esto requiere que el ribosoma que sintetiza la proteína se encuentre adherido a la membrana del retículo endoplasmático rugoso.
• Poblaciones de ribosomas:
• Hay dos poblaciones separadas de los ribosomas en el citosol:
• Los ribosomas unidos a membranas adheridos en el lado citosólico de la membrana del retículo endoplasmático y la membrana nuclear externa que elaboran proteínas que son translocadas dentro del retículo endoplasmático.
• Los ribosomas libros que no están unidos a ninguna membrana y producen todas las demás proteínas codificadas por el DNA nuclear.
• Son idénticas desde el punto estructural y funcional, se diferencian por el tipo de proteína que elaboran en un momento determinado.
• Proteínas solubles se liberan dentro de la luz del retículo endoplasmático.
• La secuencia señal  es guiada al retículo endoplasmático con la ayuda de por lo menos dos componentes: 1) una partícula de reconocimiento de señal SRP presente en el citosol que se une a la secuencia del retículo endoplasmático, cuando es expuesta sobre el ribosoma. 2) un receptor SRP inmerso en la membrana del retículo endoplasmático que reconoce la partícula. la unión de una SRP se une a una secuencia señal  determina que se retarde la síntesis proteica por parte del ribosoma hasta que éste y la SRP que lleva adherida se fijen a un receptor SRP. Después de la unión con este receptor se libera la SRP y vuelve a comenzar la síntesis; ahora el polipéptido se abre paso dentro de la luz del retículo endoplasmático por medio de canales de translocación en la membrana del retículo endoplasmático.
• La SRP y su receptor:funcionan como promotores moleculares que conectan los ribosomas que sintetizan las proteínas que contienen secuencias de señal con los canales de translocación del retículo endoplasmático disponibles. Además de dirigir las proteínas hacia el retículo endoplasmático, la secuencia señal, cumple la función de abrir los canales de translocación. El péptido señal permanece unido al canal mientras que el resto de la cadena proteica es enhebrada a través de la membrana. Una peptidasa señal depende de la secuencia localizada en el lado luminal de la membrana del retículo endoplasmático, desprende la secuencia señal, se libera entonces el péptido señal del canal de translocación y se degradan con rapidez los aminoácidos
• Proteínas transmembranas: el proceso de translocación de estas proteínas es más complicado que para las solubles ya que algunas partes de la bicapa lipídica deben translocarse a través de la bicapa lipídica mientras que otras permanecen fijas en ellas. En el caso más simple de una proteína transmembranas con un único segmento que permite atravesarla, la secuencia señal N- terminal inicia la translocación lipídica igual que para el paso de una proteína soluble. Pero el proceso de transferencia se detiene por una secuencia agregada de aminoácidos hidrófobos, una secuencia de detención de transferencia, ubicado más adelante en la cadena polipeptídica. Esta segunda secuencia se libera del canal de translocación y se junta en el plano de la bicapa lipídica, donde se forma un segmento a-helicoidal que ancla la proteína en la membrana. Al mismo tiempo la secuencia señal N terminal también se libera del canal dentro de la bicapa lipídica y se desprende. Como resultado la proteína transmembrana insertada en la membrana con una orientación definida: el N-terminal sobre el lado luminal de la bicapa y el C-terminal sobre el lado citosólico. En algunas proteínas transmembranas hay una secuencia señal interna en lugar de N-terminal, que comienza la transferencia proteica, esta secuencia señal interna, llamada secuencia de comienzo de transferencia, nunca se elimina del polipéptido.
• Transporte vesicular: transporte del retículo endoplasmático hacia el complejo de Golgi y desde éste hacia otros compartimientos del sistema de endomembranas, esto se lleva a cabo por el brote continuo y la fusión de las vesículas de transporte.
• Una de las vías principales secretoras hacia el exterior comienza con la biosíntesis de proteínas sobre la membrana del retículo endoplasmático y su ingreso en el retículo endoplasmático.
• Vesículas: las vesículas que brotan de las membranas tienen una cubierta proteica característica en la superficie citosólica y por los tanto se denominan vesículas recubiertas. Las vesículas mejor estudiadas son las que tienen las cubiertas compuestas sobre todo por la proteína clatrina.
• Las vesículas recubiertas con clatrina emergen del complejo de Golgi en su vía secretora hacia el exterior y a partir de la membrana plasmática  en su camino endocítico hacia el interior.
• En la membrana plasmática cada vesícula comienza como una fosa recubierta por clatrina.
• Una proteína pequeña que se une al GTP denominada dinamina ajusta la vesícula y genera un desprendimiento de la vesícula.
• Una segunda cubierta proteica denominada adaptina captura las moléculas específicas para el transporte.
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• Acoplamiento vesicular: depende de proteínas de reconocimiento inicial y de las proteínas de transmembranas SNARE. El proceso de identificación depende de una familia de proteínas denominadas Rab. Estas proteínas ubicadas en la superficie de la vesícula, son reconocidas por las proteínas de reconocimiento inicial que se encuentran sobre la superficie citosólica de la membrana diana. Cada orgánulo y cada vesícula de transporte tiene una combinación única de proteínas Rab, que actúan como marcadores que identifican cada tipo de membrana.
• Proteínas Rab: uniones de Rab: proteínas de reconocimiento inicial aseguran que las vesículas de transporte se fusionan solo con la membrana correcta.
• Vías secretoras: las proteínas que ingresan al retículo endoplasmático sufren una modificación química. Los puentes de disulfuro ayudan a estabilizar la estructura de las proteínas que puedan encontrar modificaciones en el pH y las enzimas de degradación en el exterior de la célula.
• Muchas de las proteínas que ingresan al retículo endoplasmático se convierten en glucoproteinas, por un proceso llamado glucosilación que se lleva a cabo por enzimas específicas que se encuentran en el retículo endoplasmático pero no en el citosol.
• Oligosacáridos en las proteínas
• Función: pueden protegerla de la degradación y retenerla en el retículo endoplasmático hasta que sea plegada correctamente o ayudan a guiarla hasta el orgánulo apropiado.
• En el retículo endoplasmático se fija en bloque un oligosacárido ramificado, preformado que contenga 14 azucares, a todas las proteínas que tengan sitios adecuados de glucosilación.
• El oligosacárido se adhiere por primera vez a un lípido especializado llamado dolicol, presente en la membrana del retículo endoplasmático después éste se transfiere al grupo amino NH2 de una cadena lateral de asparagina sobre la proteína.
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• Control salida:
• La señal de retención en el retículo endoplasmático es una secuencia terminal de 4 aminoácidos.
• Las proteínas que se pliegan en forma incorrecta y las diméricas o multiméricas que no logran ensamblarse en forma adecuada se retienen activamente en el retículo endoplasmático por medio de su unión con las proteínas chaperonas que residen allí.
• Tamaño del retículo endoplasmático:
• El tamaño del retículo endoplasmático es controlado por la cantidad de proteínas que fluyen a través de él.
• cuando la producción de proteínas de una célula excede la capacidad de transporte de su retículo endoplasmático, las proteínas plegadas empiezan a acumularse, se activa un programa transcripcional denominado respuestas de proteínas desplegadas UPR, este programa da lugar a que la célula produzca más retículo endoplasmático.
• Si no se puede restablecer el equilibrio adecuado y continua la acumulación de proteínas plegadas de manera incorrecta, el programa de UPR puede impulsar a la célula a su autodestrucción por apoptosis.
• Esta situación es la que puede causar diabetes en la edad adulta en la que los tejidos del cuerpo se tornan gradualmenteresistentes a los efectos de la insulina. A medida que se estimula a las células secretoras de insulina del páncreas a producir más y más insulina, su retículo endoplasmático puede alcanzar su capacidad máxima hasta el punto en que se torna imposible una mayor expansión. Entonces el programa UPR puede activar la muerte celular, a medida que se eliminan las células secretoras.
• El complejo de Golgi: suele localizarse cerca del núcleo, está formado por sacos aplanados delimitados por membranas (cisternas), que están dispuestos como pilas de platos. Cada pila contiene de 3 a 20 cisternas. El número de pilas de Golgi por célula varía en gran medida de acuerdo con el tipo de célula. cada pila tiene dos caras distintas: cara cis que es la entrada y se encuentra en el lado adyacente del retículo endoplasmático, y lado trans que es la salida y apunta hacia la membrana plasmática.
• Trafico de vesículas:
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• Exocitosis: vesículas que brotan de la red trans de Golgi y se fusionan con la membrana plasmática. Esta vía de exocitocis constitutiva opera en forma continua y aporta lípidos y proteínas recién elaborados a la membrana plasmática. La vía constitutiva también lleva proteínas a la superficie celular, que se liberan al exterior en un proceso llamado secreción.
• Tipos de vías:
• Vía por defecto: no requiere de ninguna secuencia de señal en particular
• Vía de exocitocis regulada: funciona solo en las células especializadas en la secreción.
• células secretoras especializadas producen grandes cantidades de productos particulares, como hormona, moco, o enzimas digestivas que se almacenan en vesículas secretoras para su posterior liberación, luego a la red trans  y por ultimo a la membrana plasmática.
• Esperan allí la señal extracelular que las estimula a fusionarse con la membrana plasmática y liberar su contenido al exterior por ejemplo:un aumento en la glucosa sanguínea da la señal a las células del páncreas para que segreguen la hormona insulina.
• Exocitosis por agregación: las proteínas que viajan víaexocitocis se agregan entre sí por pH ácido y alta concentración de Ca2+. las proteínas constitutivas no se agregan. La agregación selectiva permite que las proteínas secretoras sean empaquetadas en vesículas a concentraciones mucho mayores que las proteínas no agregadas en la luz del complejo de Golgi.
• Endociticas:célulaseucariontes captan moléculas pequeñas y grandes, y líquidos por medio de la endocitosis.
• la vesícula endocitica se forma a partir de una porción de la membrana plasmática, el material ingerido es enviado a los lisosomas donde es digerido.
• La pinocitocis es la ingestión de líquidos y moléculas por medio de vesículas pequeñas (menor a 150nm)
• La fagocitosis ingestión de partículas grandes como microorganismos y detritos celulares por medio de vesículas de gran tamaño llamado fago somas (mayor a 250 nm).
• Macrófago:
• Los macrófagos son células fagociticas nos defienden de la infección al ingerir los microorganismos invasores. Para que un macrófago o leucocito sea capaz de capturar la partícula debe unirse primero a la superficie de la célula fagocitica y activar uno de una variedad de receptores de la superficie. Algunos de estos receptores reconocen el anticuerpo, las proteínas que nos protegen de la infección al unirse a la superficie del microorganismo. La unión de la bacteria cubierta de anticuerpos con estos receptores induce a la célula fagocitica a extender proyecciones de la membrana plasmática similares a las láminas llamadasseudópodos, que internalizan la bacteria y se fusionan con sus extremos formando así un fagosoma, luego este se fusiona con el lisosoma  que digiere al microbio.
• Endocitosis mediada por receptor: es la pinocitocis mediada por vesículas con catrina para la captación eficaz de macromoléculas específicas.
• El colesterol es extremadamente insoluble y se transporta en la sangreunidaa proteínas en la forma de partículas conocidas como lipoproteínas de baja densidad LDL. La LDL se unen a los receptores que se encuentran en la superficie celular y los complejos receptor LDL se ingieren por endocitosis mediada por receptor y es enviado a los endosomas. El interior de los endosomas es másácido por lo que el LDL se disocia del receptor, luego ésta se transporta a los lisosomas, en los lisosomas las enzimas hidrolíticas degradan la LDL,se libera el colesterol que se dirige al citosol, donde queda disponible para la síntesis de nueva membrana.

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