citoplasma (2015)

Resumen Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Biotecnología - 2º curso
Asignatura Biología Celular
Año del apunte 2015
Páginas 5
Fecha de subida 08/01/2015
Descargas 5
Subido por

Descripción

microtúbuls, filaments intermedis, orgànuls i compartiments cel·lulars, citoplasma, transport nucli-citoplasma, transport mitocondris, cloroplasts i peroxisomes, ruta secretora, transport vesicular i ruta endocítica

Vista previa del texto

4.2 CITOPLASMA El citoplasma és el territori entre el nucli i la membrana. Inclou als orgànuls cel·lulars i al citoesquelet. A més conté partícules i inclusions.
La fracció soluble del citoplasma és el citosol o hialoplasma. En el citosol hi ha aigua, ions, nutrients, en concentracions molt precises. I proteïnes (estructurals, reguladores, etc.) En el citoplasma s’hi duen a terme reaccions metabòliques diverses, com és la glucòlisi, síntesi de sucres, aminoàcids, àcids grassos... Les partícules més abundants del citoplasma són els ribosomes, encarregats de la síntesi de les proteïnes.
La majoria de proteïnes sintetitzades al citosol hi realitzen tota la seva funció en aquest compartiment, són proteïnes residents en el citosol. Com per exemple, les proteïnes del citoesquelet o els enzims que catalitzen reaccions que tenen lloc en el citosol. Per assolit llur funcionalitat, aquestes proteïnes han de ser plegades. Aquest plegament el realitzen diferents proteïnes de plegament o xaperones residents també en el citosol.
En el citosol també té lloc una degradació. Contretament les proteïnes velles o defectuoses es degraden en unes partícules citoplasmàtiques anomenades proteasomes. No existeix una maquinària degradativa en cada compartiment. El lisosomes, per exemple, degraden el que la cèl·lula internalitza.
En algunes cèl·lules animals, com ara els hepatòcits o fibres musculars, el citoplasma conté inclusions de glicogen, com a magatzem de carbohidrats. En el citoplasma adipós, el citoplasma inclou gotes de lípids.
Proteòmica subcel·lular Al citoplasma es sintetitzen la gran majoria de les proteïnes de les cèl·lules. A més, hi resideix la gran majoria d’aquestes. Una proteïna resident és aquella que es queda en un orgànul. Les proteïnes sintetitzades tenen diferents possibles destinacions: - - ~ 1000  mitocondri ~ 1000  RE, que més endavant poden anar a parar a la ruta secretora amb tres destinacions possibles: o Exterior cel·lular.
o Membrana de la cèl·lula o dels diferents orgànuls.
o L’interior de la cèl·lula, concretament als lisosomes o als vacúols de les cèl·lules vegetals.
~ 3000 citoplasma, unes 3000 proteïnes podrien plegar-se en citoplasma, tot i que després és possible que aquestes es redistribueixin cap als peroxisomes o el nucli.
Síntesi de proteïnes La síntesi de proteïnes és un procés que es du a terme en el citoplasma, gràcies als ribosomes. Un ribosoma té dues subunitats. A mesura que se sintetitza la proteïna se li ha d’afegir aminoàcids conforme va llegint la seqüència en direcció 3’5’, el ribosoma es mou respecte l’ARNm.
Si en un sol ARNm tenim més d’un ribosoma, es sintetitzaran diferents còpies d’una mateixa proteïna alhora, això s’anomena: TRANSLOCACIÓ CO-TRADUCTIVA.
L’ARNt és la molècula que es col·loca en el ribosoma: - És una molècula monocatenaria molt feble que té tendència a hibridar: forma ponts d’hidrogen entre bases complementaries.
Té forma de trèvol; 3 seqüències bases (anticodó) complementàries al ARNm, cada ARNt té un aminoàcid específic (que el té col·locat al costat oposat). Poden haver-hi 2 o 3 triplets que corresponguin a un mateix aminoàcid.
L’ARNm s’uneix a la subunitat petita del ribosoma, en canvi el pèptid s’uneix a la subunitat gran: peptiditransferasa que catalitza la unió entre els dos substrats (l’exrem del polipèptid i l’aminoàcid que s’ha d’unir). Per tant, el ARN és un riboenzim, ja que té propietats catalítiques per tal de sintetitzar proteïnes.
Les proteïnes s’han de plegar, no solament per qüestió d’espai, sinó que si no es troben plegades no duen a terme la seva funció específica. Comporta que el domini catalític pugui reconèixer el substrat. (La seqüència d’aminoàcids no serveix de res sinó es troba plegada).
PLEGAMENT: per la confecció d’una proteïna funcional, el polipèptid naixent del ribosoma s’ha de plegar correctament en la seva conformació tridimensional.
Això s’assoleix per medi d’interaccions no covalents entre els diferents dominis de la molècula i per medi de cofactors de petita massa molecular. Algunes proteïnes necessiten, a més, modificacions postraductives de tipus covalent.
Moltes vegades això té lloc a mesura que el polipèptid abandona el ribosoma.
XAPERONES MOLECULARS: malgrat aquests mecanismes de plegament, la majoria de proteïnes queden parcialment plegades. Per assolir la seva conformació definitiva, hi ha en el citoplasma unes proteïnes de plegament o xaperones moleculars. S’anomenen Heat Shock Proteins (Hsp) per la seva alta expressió quan la cèl·lula ha estat sotmesa a altres temperatures. Hi ha dues grans famílies de Hsp: Hsp 70 i Hsp 60.
A part del citoplasma, aquestes Hsp també es troben en diferents orgànuls, com per exemple: mitocondris, reticle endoplasmàtic, etc. Les Hsp tenen afinitats pels dominis hidrofòbics de les proteïnes incomplertament plegades. Les xaperones són ATPases, és a dir, canvien de conformació unides amb ATP i ADP.
- Hsp 70 Actuen normalment quan encara el polipèptid està sortint del ribosoma. Com totes les xaperones són ATPases, unint-se de forma feble a la proteïna quan tenen la conformació d’unió a ATP. La hidròlisi de l’ATP promou una interacció molt forta entre la xaperona amb la conformació d’unió a ADP. El bescanvi de nucleòtids, ADP per ATP promou la dissociació entre la xaperona i la proteïna. El plegament complert s’assoleix després de diversos cicles d’hidròlisi de l’ATP.
Cicle de la Hsp 70: Hsp 70 és una família molt gran de xaperones que actuen en el plegament no solament de proteïnes naixents, si no de proteïnes sintetitzades complertament. En el cicle de la xaperona, aquesta reconeix a la proteïna incomplertament plegada i d’una forma ràpida s’hi uneix per un domini d’unió, SBD, de la xaperona amb la conformació d’unió a ATP (1). La hidròlisi del nucleòtid per una proteïna satèl·lit, la DnaJ/Hsp40, promou un canvi conformacional de la xaperona en el que la proteïna a plegar queda entrapada dins del domini SBD, ara en forma de bossa. La xaperona està ara amb la conformació d’unió a ADP (2). El bescanvi de nucleòtids, ADP per ATP, per una altre proteïna satèl·lit (GrpE/BAG1), promou un canvi conformacional de la xaperona en la que el domini SBD s’obre (3) alliberant-se la proteïna, plegada totalment o no (4). En aquest darrer cas es torna a repetir el cicle.
- Hsp 60 actuen sobre proteïnes complertament sintetitzades. Amb forma de bota, tenen dues cavitat simètriques, en una de les quals, amb la conformació d’unió a ATP, entra la proteïna diana, conformació que suposa una amplada més gran de la boca d’entrada i la captació d’una proteïna de coberta GroES. La hidròlisi de l’ATP provoca l’alliberament de la coberta i de la proteïna plegada correctament. Si no és així, es torna a repetir el cicle.
PROTEASOMA: estructura macromolecular en cilindre amb funció proteasa. Té tres subunitats: - Dues subunitats de 19S als extrems (blau).
Una subunitat catalítica central d 20S (groc), on els punts vermells assenyalen els llocs actius de les proteases.
Una subunitat de l’extrem reconeix la proteïna a degradar per la cadena de poliubiqüitina com a senyal (5 o 6 unitats). A continuació es va introduint la proteïna a l’interior del proteasoma on es va desplegant amb consum d’ATP. Tot arribant a la subunitat catalítica, la proteïna és diferida. Al principi del procés les ubiqüitines s’alliberen de la proteïna i es reciclen.
Ubiqüitines i ubiqüitinització: les proteïnes a degradar pels proteasomes han d’estar poliubiqüitzades, és un mecanisme addicional de reconeixement per tal de elegir quines proteïnes s’han de degradar. Per la primera molècula d’ubiqüitina, un enzim activador de la ubiqüitina, E1, forma un enllaç tioèster entre una cisteïna de E1 i una molècula d’ubiqüitina. Aquest enllaç és d’alta energia, consumint-se ATP en el procés (1). A continuació la molècula d’ubiqüitina es transfereix a un enzim conjugador de la ubiqüitina, E2 (transferència de la ubiqüitina de E1 a E2), formant-se igualment un enllaç tioèster amb una cisteïna d’E2 (2). Per últim es transfereix la ubiqüitina a un tercer enzim, la ubiqüitina-lligasa E3, la qual a la vegada catalitza la formació d’un enllaç isopeptídic entre l’extrem carboxil de la ubiqüitina i una lisina del substrat diana (3).
La segona molècula d’ubiqüitina forma un enllaç isopeptídic entre el seu extrem carboxil i la lisina 48 de la primera ubiqüitina, igualment catalitzada per la ubiqüitinalligasa E3, el que suposa que la segona ubiqüitina ha estat transferida segons els tres passos 1, 2 i 3. Per tant, els tres passos es repeteixen tantes vegades com a molècules d’ubiqüitina s’hi afegeixen. La lligasa té moltes funcions, és possible que primer es faci la cadena de la ubiqüitina i després es lligui a la proteïna i no vagi d’una en una. Per tant, la que reconeix la proteïna a degradar és E3.
La cadena de poliubiqüitina és reconeguda pel proteasoma, el qual, amb consum d’ATP, desplega la proteïna (4) i la digereix, resultant de tot plegat les molècules d’ubiqüitina i els oligopèptids (5).
La ubiqüitinització està relacionada amb altres funcions: reparació de DNA, endocitosi, regulació d’histones...
Diferents graus d’ubiqüinització ...