Tema VII BioCel (2014)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 1º curso
Asignatura Biologia Celular
Año del apunte 2014
Páginas 4
Fecha de subida 01/11/2014
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Apuntes de la asignatura Biologia Celular para cualquier grado de Biociencias (biologia, biomedicina, genetica, nanotecnologia, microbiologia, biotecnologia, bioquimica).

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Bloque VII: Complejo de Golgi. Lisosomas. Vacuolas El complejo o aparato de Golgi es un orgánulo celular que lleva a cabo múltiples funciones, entre ellas la Glucosilación –modificación de los oligosacáridos N-unidos y la adicción de oligosacáridos O-unidos –síntesis de esfingomielina y glucoesfingolipidos, síntesis de la mayoría de polisacáridos complejos, clasificación de lípidos, proteínas y polisacáridos y su distribución y formación del acrosoma –caperucho que recubre la cabeza de los espermatozoides y que contiene numerosos enzimas que rompen la membrana del ovulo para que pueda ser fecundado.
Posee una cara Cis, más próxima a la membrana del RER; y otra Trans, más alejada, así como una intermedia. Se encuentra rodeado de proteínas solubles y están adheridos a microtúbulos del citosol, que evitan que se desplace y se aleje del RER. El antiguo modelo postulaba que el complejo de Golgi estaba formado por una serie de sacos aplanados interconectados entre sí mediante vesículas. Las vesículas llevaban el material de un saco a otro, por eso este modelo lleva el nombre de “Transporte vesicular”.
Una nueva teoría establece que en realidad se trata de una “Migración cisternal”. Todo comienza con un ERGIC –fusión de diferentes vesículas- que se mueve a través de las proteínas que envuelven el aparato de Golgi. El ERGIC va cambiando su pH (recordemos que el pH en este caso es más acido) y para que pueda llevar a cabo las funciones del complejo, recibe vesículas de la última cisterna, que habría sido desintegrada en vesículas secretoras y vesículas de retorno, así como de anteriores sacos que han avanzado y ya no necesitan dichas enzimas –cada vesícula tiene unos enzimas determinados para que el material que contiene vaya sufriendo cambios gradualmente a medida que cambia de posición. La vesícula va avanzando y va recibiendo y expulsando enzimas, hasta que llega a la cara Trans, en donde se desintegra.
Glucosilación de prototerias.
Modificaciones de los oligosacáridos N-unidos.
Existen varios tipos de oligosacáridos N-unidos: ricos en manosa, mixtos y complejos. Los ricos en manosa no sufren ninguna modificación, se quedan con las 8 manosas con las que sale del RER. Los mixtos siguen siendo ricos en manosa, pero han sufrido alguna modificación. Por último, los complejos, sufren una gran cantidad de modificaciones. Cada vesícula del complejo de Golgi realiza una serie de modificaciones distintas gracias a que cada una tiene enzimas distintas. La actuación de las enzimas es secuencial, es decir, que si no se ha producido la modificación de la primera enzima ya no se puede producir el resto. Existen células especializadas en la secreción de determinados tipos de proteínas, y es posible que estas células tengan diferentes enzimas en sus aparatos de Golgi. Por ejemplo, una celula que secrete proteínas ricas en manosa no dispondrá de la primera enzima, ya que así no podrá ser modificada; una que secrete proteínas mixtas tendrá enzimas hasta un determinado punto, en donde dejara de modificarse.
Otro tipo de glucoproteínas poseen Manosa-6-P, las cuales pueden ser marcadas como proteínas de lisosoma o no (es decir, las hidrolasas que actuaran en los lisosomas). Las modificaciones llevadas a cabo se realizan a partir de los oligosacáridos base, es decir, con las 8 manosas con las que entra al complejo de Golgi.
Para marcar las proteínas lisosomales usamos dos enzimas: NacGlucotransferasa en la cara Cis y fosfodiesterasa en la cara Trans. La primera reconoce un plegamiento específico en la proteína. En el centro catalítico de dicha enzima se encuentra unido un U-P-P-NacGlu, que se transfiere el P-NacGlu y desecha el U-P.
Cuando llega a la red Trans continua la modificación del oligosacárido, eliminándose el NacGlu y quedando tan solo un grupo fosfato.
Adicción de Oligosacáridos O-unidos Se unen normalmente a los aminoácidos serine o threonine mediante un enlace O-glucosídico. Se trata de una adicción secuencial y no en bloque, como ocurría en los N-unidos. No se añade ni glucosa ni manosa, sino que se añade N-acetilgalactosamina (cara Cis), Galactosa (cisternas intermedias) y NANA (ácido siálico, en la cara Trans).
Distribución de proteínas Desde el Complejo de Golgi hasta los lisosomas.
Mediante este sistema son transportadas las hidrolasas acidas, enzimas degradativas necesarias en los lisosomas. Puede ser que se traten de glucoproteínas manosa-6-P o no, porque recordemos que no todas ellas terminan en los lisosomas. En la membrana del Trans Golgi existen proteínas receptoras que reconocen el 6-P de este tipo de glucoproteínas. Para que dicho receptor actúe y para que pueda unirse la Clatrina a la membrana y formar una vesícula necesitamos de las proteínas adaptadoras GGA y AP1.
La vesícula cargada de hidrolasas acidas se fusiona con la membrana de un endosoma primario (early endosome). En los endosomas el pH es más acido que en el complejo de Golgi –el pH neutro del núcleo sufre un aumento en acidez a medida que se acerca a los lisosomas, donde el pH oscila entre un 4 y un 5.5 –lo que induce un cambio de afinidad del receptor por la 6-P, liberando la proteína al medio endosomico. Llegado este punto, el grupo fosfato de la glucoproteínas 6-P se elimina y el receptor es reciclado mediante una vesícula con envuelta de retromero que lo conduce nuevamente al complejo de Golgi. El endosoma sufre un proceso de maduración hasta convertirse en un endosoma secundario (late endosome) y de ahí las proteínas son transportadas hasta los lisosomas.
También existen receptores que reconocen el grupo 6-P en la membrana plasmática. Esto se debe a que cuando el último saco del aparato de Golgi se deshace, las proteínas allí contenidas son liberadas mediante vesículas al citosol. Si en el lisosoma ya hay exceso de hidrolasas acidas, las vesículas liberadas por el Golgi se fusionaran con la membrana plasmática al medio extracelular. Dichas proteínas pueden ser recuperadas mediante endocitosis cuando la concentración decrezca en los lisosomas, por eso dichos receptores son necesarios.
Proteínas residentes del aparato de Golgi.
Existen ciertas proteínas transmembranales que, una vez se divide la ultima cisterna del complejo, deben transportarse junto con las enzimas al saco anterior para que puedan llevar a cabo su función. Estas proteínas están inmersas en la membrana, por lo que tiene que existir un mecanismo que evite que se incluya en una vesícula de secreción. Se especula que las vesículas de Clatrina cuya diana es la membrana plasmática se forman a partir de regiones más anchas en la membrana del Golgi. La hélice o región hidrofóbica de las proteínas residentes es de menor anchura, por lo que no puede sumergirse en estas regiones ancha y ser transportada (no puede meterse una parte hidrofílica en el interior de una bicapa lipídica, ya que este es hidrofóbico). De este modo queda asegurado que las proteínas residentes solo formaran parte de vesículas de retorno.
Lisosomas Los lisosomas son unos orgánulos pequeños y redondos que contienen en su interior hidrolasas acidas que fragmentan los compuestos que se insertan en los lisosomas para que puedan volver a ser usados, es decir, realizan la digestión celular. El pH de los lisosomas oscila entre un 4 y un 5.5 gracias a la presencia de bombas de H+ que envían protones al interior del orgánulo hidrolizando ATP. Esta característica (pH bajo) es la que mantiene activa a las enzimas. Si por algún motivo la membrana del lisosoma se rompiese y los enzimas se liberasen, serian inmediatamente inactivados con el pH neutro del citosol. De este modo el pH sirve como una medida de protección, incrementada además por la elevada glucosidad de los lípidos y proteínas de membrana. Un ejemplo de proceso que tiene lugar en los lisosomas es la degradación de proteínas que dejan de funcionar. Gracias a las hidrolasas acidas la cadena de péptidos se rompe en pequeños fragmentos que pueden ser reutilizados por la celula. Para expulsarlos al exterior, los lisosomas cuentan con proteínas de transporte que llevan los fragmentos degradados al exterior del lisosoma.
Existen numerosas enfermedades relacionadas con los lisosomas. Más de 30 enfermedades congénitas (hereditarias) son provocadas por una mutación en el gen que sintetiza las hidrolasas acidas, lo cual provoca un acumulo de material en los lisosomas que no puede ser degradado. Existen varios ejemplos: la enfermedad de Hurler, relacionada con la imposibilidad de degradar GAC (glucosaminoglucanos); Tay-Sach, en donde los lisosomas se ven incapacitados para degradar gangliosidos; Gaucher, que se caracteriza por la impotencia de romper los glucocerebrosidos y Enfermedad Celular I, que causa la no degradación de NacGlucofosfotransferasa, la cual es una secreción constitutiva que realizan todas las células del cuerpo.
Vacuolas Las vacuolas son unos orgánulos propios de las células vegetales. En las células inmaduras existen varios vacuolas de pequeño tamaño, pero pasado una etapa de maduración, esas vacuolas se fusionan en un único gran vacuola, que ocupa la mayor parte del citosol y que desplaza el núcleo hacia un costado. Entre sus funciones destaca el mantenimiento de la presión osmótica, aportar rigidez al tejido gracias a que puede producirse la turgencia sin que llegue a explotar la celula (la pared celular lo evita), reservar materiales, sustancias toxicas e iones, degradar macromoléculas y orgánulos (al igual que los lisosomas en una celula animal).
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