Seminario 13 (2014)

Trabajo Español
Universidad Universidad de Lleida (UdL)
Grado Medicina - 1º curso
Asignatura Estructura y Función Celular
Año del apunte 2014
Páginas 6
Fecha de subida 09/02/2015
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Las respuestas están en español, los enunciados en catalán e inglés.

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Seminari 13 Transport de membrana i citosol EFC 2013-14 As the main characteristic of transport through a biological membrane is its selectivity and its subsequent behavior as a barrier for certain substances, the underlying physiology of the phenomenon has been studied extensively. Investigation into membrane selectivity has classically been divided into those relating to electrolytes and non-electrolytes.
Una de les característiques de les bicapes lipídiques, és que són totalment impermeables a ions. És per aquest motiu que la majoria de ions travessen les membranes mitjançant transportadors específics (Ex. Bomba sodi potassi) o canals (Canal Ca++). Els ferro és un ió vital pel nostre metabolisme i les seves mancances causen anèmies.
1-A) Com viatja el ferro per la nostra sang? Perquè? El transporte y almacenamiento de hierro se hace a través de la transferrina, una glicoproteína con dos domínios homólogos por el hierro.
En solución, el hierro se encuentra en dos estado de oxidación estable: ferroso (Fe2+) y férrico (Fe3+). Se transporta y almacena en estado férrico (Fe3+) porque actúa, usualmente, en estado ferroso (Fe2+).
NO puede viajar solo por la creación de radicales libres. Tiene potencial Redox (captación i aliberación de electrones). Esta provoca daños en la cél que pueden ser irreversibles derivando en apoptosis.
1-B) Com travessa les membranes de la cèl·lula? Descriviu el mecanisme .
La transferrina unida a hierro se une al receptor de transferrina que se halla en la membrana citoplasmática de la célula. Por acción de una proteína de membrana llamada clatrina, los receptores de transferrina unidos a Tf-hierro se agrupan en zonas de la membrana que se invaginan, formando endosomas. Estos endosmas acidifican su medio interno gracias a la acción de bombas de protones. En el medio acidificado, el hierro se separa de la transferrina y es transportado al citoplasma por la proteína de membrana DMT-1. Finalmente, la vesícula endosómica se une a la membrana citoplasmática y los receptores de transferrina liberan de nuevo a la transferrina en la membrana citoplasmática. Todas las proteínas se reciclan para posibilitar nuevos ciclos de transporte.
Apotransferrina (no unida a Fe), transferrina (unida Fe) Enterocitos -> (transocitosis la ferroportina pasa el hiero a la sangre desde en enterocito) Grupo hemo viene de la carne, unido al hierro se transporta de forma natural.
ácido ascórbico (vit. C)+ Fe-> Fe3+ pasa a Fe2+, habilitando una mejor absorción pero también permite que vuelva a oxidarse y originar nuevos radicales libres.
1-C) Quina relació té el mecanisme anterior amb la malaltia hereditària denominada hemocromatosis tipo III La hemocromatosis tipo 3 es una forma rara de hemocromatosis hereditaria (HH), grupo de enfermedades de origen genética caracterizadas por una acumulación excesiva de hierro en los tejidos. Se debe a mutaciones en el gen del receptor 2 de la transferrina (TFR2), en el cromosoma 7. Estas mutaciones provocan un exceso de hierro debido a una mayor absorción intestinal de hierro y una liberación de hierro desde el bazo.
Es decir, las cél no pueden absorber el Fe -> anemia aunque el nivel en sangre sea alto.
−/− To study the role of perilipin in vivo, we have created a perilipin knockout mouse. Perilipin null (peri ) +/+ and wild-type (peri ) mice consume equal amounts of food, but the adipose tissue mass in the null animals is reduced to ≈30% of that in wild-type animals. Isolated adipocytes of perilipin null mice exhibit elevated basal lipolysis and they also exhibit dramatically attenuated stimulated lipolytic activity, indicating that perilipin is required for maximal lipolytic activity.
2-A) Què és un animal knockout? Què significa Perilipin null? Un animal knockout es aquel que ha sido objeto de un bloqueo de genes, también llamado inactivación o desactivación genética.
Este proceso consiste en la sustitución de un gen original por una versión modificada y no funcional, es decir, incapaz de producir la proteína que codificaba el gen. Esta inactivación se consigue con la extracción de uno o varios exones del gen (trozos del gen con la información necesaria para la síntesis de la proteína propia de dicho gen).
Cuando la proteína afectada es la perilipina se le llama perilipin null.
MECANISMO KNOCKOUT: Recombinación de trozos homólogos de ADN similares con iguales secuencias determinadas de nucleótidos. La nueva secuencia tiene un gen “inservible”. Luego PCR (amplificación del gen). Se puede hacer en: todo el individuo, en una parte específica, controlando el tiempo… Knockin: adición gen Knockdown: reducción expresión, continua funcional 2-B) Que és la perilipina? Quina funció fa? Es una proteína que se establece alrededor de la gota lipídica cuando esta ya constituye una vesícula de gran tamaño. Forma parte de la familia de proteínas PAT.
Actúa como una capa protectora previniendo la acción de las lipasas, que hidrolizan los lípidos, básicamente triacilglicéridos, guardados en las gotas lipídicas. También tiene una función reguladora.
2-C) Com es regula aquesta proteïna? Se inactiva por fosforilación, habilitando la acción de las lipasas sobre los triacilglicéridos guardados en el interior de la gota lipídica. Esta fosforilación, que resulta en residuos de serina, corre a cargo de las PKA tras el estímulo de receptores ß-adrenérgicos. (ß-> adenilato ciclasa-> cAMP-> PKA) Resumiendo, se regula por fosforilación.
Cascada de señalización basada en fosforilación.
La fosforilación de las lipasas las activa.
2-D) Perquè creieu que els animals knockout tenen menys teixit adipós? Porque los animales knockout, en este caso por perilipin null, no pueden sintetizar la perilipina. Es decir, las gotas lipídicas que se forman no pueden estar recubiertas por perilipina y son directamente hidrolizadas por las lipasas. Como consecuencia no se puede regular la destrucción y, por tanto, la acumulación de las gotas lipídicas que son el componente principal del tejido adiposo.
2-E) La perilipina forma part d’una família de proteïnes anomenades PAT. Quines altres proteïnes hi ha en aquesta família? Amb que estan relacionades? Las proteínas PAT están relacionadas con las gotas lipídicas y, además, son componentes integrales de la membrana plasmática celular. Otras proteínas de esta familia son la adipofilina y TIP47, S3-12.
Regulación de mecanismo de acumulación de grasas.
2-F) Compareu l’organització molecular de una partícula LDL i la de una gota lipídica: En una partícula de LDL o de colesterol podemos observar una monocapa lipídica formada por fosfolípidos y colesterol que contiene una proteína intercalada (apoproteina B100) que será reconocida por la célula conduciendo a una endocitosis mediada por receptores.
Interior: esteres de colesterol.
Mala: hasta los tejidos. Si se salen de los vasos pueden oxidarse originando una placa rara (hateroma).
HDL: buena, de tejidos al hígado (degradación) Arterioesclerosi: venas o arterias rígidas, puede ser causa de varios procesos (calcificación, …) Ateroclerosi: acumulación de hateromas En cambio, una gota lipídica, aunque también presenta una monocapa lipídica, no presenta sus proteínas intercaladas en la membrana. En este caso, la proteínas, llamadas PAT, se encuentran associadas a los lípidos de la membrana formando una capa, un recubrimiento protector alrededor de toda la partícula.
Interior: triacilglicéridos Von Gierke disease is a genetic condition in which the body cannot breakdown glycogen for energy.
This is in accumulation of abnormal amounts of glycogen in certain tissues. Von Gierke disease is also called Type I glycogen storage disease (GSD I). Inadequate breakdown of glycogen leads to low blood glucose. Von Gierke disease is unlikely to occur more frequently than 1 case in 50,000 infants. Affected newborns are at risk of neonatal hypoglycemia (low blood sugar) and associated complications. There are two subtypes of Von Gierke disease: type 1a and type 1b. Both subtypes occur with equal frequency in both sexes.
Enlargement of the liver due to glycogen accumulation is the clinical hallmark of the disease. Diet management is the mainstay of therapy; low blood sugar is to be avoided. Diet is adjusted so as to maintain a steady-state balance between circulating glucose and existing glycogen stores.
3-A) Perquè els malalts amb la síndrome de Von Gierken tenen hipoglucèmia, tenint tanta quantitat de glicogen al fetge? Estos enfermos tienen deficiencia del enzima Glucosa-6-Fosfatasa, el cual desfosforila la glucosa liberada tras la degradación de glucógeno en el hígado, último paso antes de poder liberarse al torrente sanguíneo. Esto lleva a la hipoglucemia y la acumulación de glucógeno hepático.
3-B) Què és l’hepatomegàlia? Perquè tenen hepatomegàlia aquets malalts? Es el aumento patológico del tamaño del hígado. Estos enfermos la sufren ya que el glucógeno se acumula en el hígado al no poder liberarse en forma de glucosa, aumentando su tamaño.
3-C) En aquesta síndrome, on estan ubicades les proteïnes alterades? Este enzima se localiza en la cara interna del Retículo Endoplasmático de los células hepáticas.
3-D) Aquests malalts també acumulen glicogen al múscul? Perquè? No, porque en las células musculares no se precisa de esta proteína debido a que cuando se degrada glucógeno en el músculo la Glucosa-6-Fosfato obtenida toma directamente la vía gluliítica en su interior para producir ATP, y no se ha de liberar a la sangre.
Caveolae are a highly abundant but enigmatic feature of mammalian cells.
They form remarkably stable membrane domains at the plasma membrane but can also function as carriers in the exocytic and endocytic pathways. The apparently diverse functions of caveolae, including mechanosensing and lipid regulation, might be linked to their ability to respond to plasma membrane changes, a property that is dependent on their specialized lipid composition and biophysical properties. R G. Parton and K Simons That so many signaling molecules and signaling cascades are regulated by an interaction with the caveolins provides a paradigm by which numerous disease processes may be affected by ablation or mutation of these proteins. Indeed, studies in caveolin-deficient mice have implicated these structures in a host of human diseases, including diabetes, cancer, cardiovascular disease, atherosclerosis, pulmonary fibrosis, and a variety of degen-erative muscular dystrophies. In this review, we provide an in depth summary regarding the mechanisms by which caveolae and caveolins participate in human disease processes .
4-A) Quines peculiaritats té la membrana de les caveoles? Té algun paregut amb altres dominis de la membrana? Justificar respostes La membrana de las caveolas tiene una mayor composición de colesterol esfingolipídos y fosfolípidos, es un tipo de balsa lipídica. Tiene relación con los microdominios RAFTs, unas estructuras de la membrana que comparten esta composicion que les otorga funcionalidad en señalización y respuesta inmunitaria entre otras. La peculiaridad en las caveolas es la cubierta de caveolina que funciona como la clatrina en vesículas endociticas.
Pueden considerarse subtipo de lipid raft.
4-B) La caveola té alguna relació amb la dinamina? La dinamina es la proteína que provoca la estrangulación de la vesicula endocitica para su separación de la membrana plasmática, en el caso de las caveolas, esta separación puede tener o no que ver con la dinamina, siendo el proceso dependiente o independiente de ella.
4-C) Les vesícules que és formen a partir les caveoles en quin compartiment cel·lular van a parar.
Van a parar a los caveosomas, unos compartimentos celulares con una membrana del tipo balsa lipídica, caveolina, y pH neutro donde van a ir parar las caveolas. Las caveolas una vez dentro de la celula se fusionan con el caveosoma, y desde allí pasa a otros compartimentos no lisomales.
4-D) Quines altres funcions o mecanismes cel·lulars estan relacionades amb les caveoles.
La acumulación de proteínas en estas estructuras les otorga una gran funcionalidad, interviniendo en procesos de señalización y transducción celular, en la oncogénesis, y en la endocitosis independiente de clatrina de diversas moléculas y captura de virus y bacterias.
PUEDEN HACER 3 PROCESOS: endocitosis mediada por receptor, transocitosis (altamente presente en los eritrocitos del sistema digestivo), pinocitosis Receptor: puede reciclarse, degradarse o transocitarse.
4-E) Com s’indica al text que encapçala les preguntes, la caveolina podria estar relacionades en algunes malalties humanes com càncer i diabetis. En que es basa aquesta hipòtesi? Las caveolas tienen función mecano-protectora dentro de la membrana plasmática, así como la función de las principales proteínas que integran estas estructuras como organizadores y sensores celulares. Dicha importancia queda subrayada por los nexos entre la disfunción de las caveolas y las enfermedades humanas, incluyendo el cáncer.
Las caveolas desempeñan un importante papel en el núcleo celular como reguladores transcripciones, una mutación o patología en las caveolas puede alterar la transducción e inducir al cáncer.
En relación con la diabetes, se ha descubierto que en la señalizacion celular sobretodo en adipocitos, las caveolas intervienen para la señalización de la insulina por la relación de la caveolina 1 y el receptor e insulina. Se establece una relación entre la estructura y la enfermedad , y además se está estudiando utilizar las caveolas como diana terapéutica para la diabetes.
CANCER: anticancerígeno (internalización de receptores procancerígenos) y/o puede inducir la apoptosis. Pueden activar o potenciar la migración de cél cancerosas.
*ácido hialurónico también tiene un papel dual.
Desarrollo migración de cel cancerígenas: EMT.
1. pierden la unión 2. proteasas rompen o degradan la matriz 3. moviminento ameboide, integrinas -> diaperesis, entran en el torrente sanguíneo.
4. adhesión, se cree que por similitud entre las moléculas de adhesión de las cel cancerígenas y de la zona, tejido donde se establece.
DIABETES: puede ser que internalice los receptores de insulina impidiendo su actuación sobre los altos de niveles de glucosa en sangre. O que el sistema de caveolas impida la transducción de la señal, internalización de receptores del metabolismo lípidico.
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