15. Hialoplasma (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Lleida (UdL)
Grado Medicina - 1º curso
Asignatura Estructura i Funció Cel·lular
Año del apunte 2014
Páginas 6
Fecha de subida 10/02/2015
Descargas 13
Subido por

Vista previa del texto

T·15:  Hialoplasma  (o  citosol)     Correspon   a   una   substància   gelatinosa   o   semifluida   que   omple   els   espais   del   citoplasma.  En  altres  paraules,  és  la  part  soluble  del  citoplasma  o  on  es  produeixen   la  majoria  de  reaccions  metabòliques.     Presenta   dues   textures   diferents.   Com   més   al   centre   de   la   cèl.   es   situa   és   més   plàstic  com  de  mantega.  En  canvi  prop  dels  límits  té  propietats  més  sòlides  a  causa   de  la  presència  dels  filaments  d’actina.     L’aïllament   dels   diferents   components   cel.   del   citoplasma   es   realitza   mitjançant   tècniques  de  fraccionament.  Primer  s’homogeneïtzen  les  cèl.  a  estudiar  i  després  es   sotmeten   a   la   centrifugació,   els   resultats   de   la   qual   variaran   en   funció   de   la   velocitat   i   el   temps   de   duració.   Aquestes   tècniques,   desenvolupades   pels   premi   Nobel  en  medi  i  fisiologia  del  1974  Albert  Claude  i  Christian  Duve,  es  basen  en  el   tamany  i  densitat  dels  components.     Les  components  del  hialoplasma  es  diferencien  en  dos  grans  grups:   -­‐ Solubles   (sobrenedant):   aigua   (80%),   sals,   proteïnes   (transducció   de   senyals   enzimàtiques   o   citoesquelètiques),   RNA   (principalment   RNAm   i   RNAt,  producció  de  proteïnes)  i  metabòlits  dissolts  (elements  intermedis  de   les  reaccions  i  vies  químiques  del  cos).     -­‐ Insolubles   (pellet):   grànuls   de   glicogen,   gotes   lípidiques   (elements   de   reserva),  ribosomes  i  proteosomes.     15.1.  Grànuls  de  glicogen   El  glicogen  és  el  polisacàrid  de  reserva  animal,  format  per  un  conjunt  de  glucoses   polimeritzades  i  que  mesura  entre  20-­‐50nm.  Es  recull  al  fetge  i  al  múscul  en  forma   de  grànuls.  És  a  dir,  els  grànuls  de  glicogen  són  acumulacions  de  glicogen.     La   glicogenina   (GYG)   és   una   proteïna   citoplasmàtica   situada   al   centre   de   la   molècula  i  forma  els  inicis  del  procés  de  polimerització  ajuntant  diferents  restes  de   glucosa  amb  enllaç  α-­‐1,4-­‐glicosídic.  Aleshores  entra  en  acció  el  glicogen  sintetasa,   unint-­‐se  a  la  glicogenina,  que  ara  actua  com  un  cofactor  del  glucògen,  i  transfereix   altres   molècules   de   glucosa.   El   complex   es   dissocia   quan   la   cadena   és   tan   gran   que   dificulta  la  presència  de  la  glicogenenina  al  centre  de  la  molècula.     En   el   microscopi   electrònic   es   poden   reconèixer   per   la   seva   estructura   electrodensa.   A   la   perifèria   d’aquests   grànuls   trobem   les   proteïnes   enzimàtiques   responsables  de  la  síntesi  de  glicogen  i  de  la  seva  degradació.  La  glicogen  sintetasa   afegeix  glucoses  a  un  extrem    i  el  glicogen  fosforilasa  trenca  l’enllaç  glicosídic  d’una   glucosa  terminal  i  allibera  una  glucosa  amb  un  grup  fosfat.     Ambdues  proteïnes  presenten  dues  zones:  catalítica  (en  contacte  amb  el  glicogen)  i   reguladora   (en   contacte   amb   el   medi).   A   més   a   més,   són   enzims   regulats   per   fosforilació:   el   glicogen   fosfatasa   s’activa   quan   es   fosforilat   per   PKA   i   el   glicogen   sintasa   s’activa   en   defosforilació   per   l’acció   de   fosfatasa.   Les   proteïnes   PKA   i   les   fosfatases  tenen  una  funció  inversa  però  complementària.       La  síntesi  o  degradació  del  glicogen  depèn  de  la  glucèmia,  concentració  de  glucosa   en  sang.  Les  hormones  responsables  de  la  regulació  són  la  insulina  i  el  glucagó.     El   glucagó   actua   en   hipoglucèmia   inhibint   la   glicogen   sintetasa   i   estimulant   la   producció   de   glucosa   a   partir   de   la   degradació   del   glicogen   hepàtic   (activació   glicogen  fosforilasa).   Per  contra,  la  insulina  actua  quan  els  nivells  de  glucosa  són  anormalment  elevats   inhibint   la   glicogen   fosfatasa   per   augmentar   la   producció   de   glicogen   (activació   glicogen   sintetasa).   També   augmenta   la   quantitat   de   transportadors   de   glucosa   a   nivell   hepàtic:   GLUT4,   indueix   la   captació   de   glucosa   en   tots   els   teixits   i   el   seu   empaquetament   en   múscul   i   fetge.   En   casos   extrems,   transforma   la   glucosa   en   àcids  grassos.     El   glicogen   hepàtic   serveix   com   a   reserva   energètica   per   a   tot   el   cos,   però   el   muscular   només   s’utilitza   a   nivell   propi.   Això   és   a   causa   de   la   presència   al   fetge   d’un   enzim   capaç   d’eliminar   el   grup   fosfat   de   la   glucosa-­‐1-­‐fosfat   resultant   del   glicogen  fosfatasa  habilitant-­‐ne  el  seu  transport  fora  la  cèl.     La  malaltia  de  Von  Gierke  està  causa  per  una  acumulació  exagerada  de  glicogen  al   fetge   el   que   li   provoca   presentar   un   tamany   anormal.     Això   succeeix   per   una   mutació   en   l’enzim   esmentat   anteriorment   ,   glucosa-­‐6-­‐fosfatasa,   responsable   d’eliminar  el  grup  fosfat  de  la  glucosa.  Per  tant,  en  aquest  cas,  el  fetge  pot  acumular   però  no  degradar  el  grup  fosfat  i,  en  conseqüència,  no  pot  expulsar  la  glucosa  a  la   sang.     15.2.  Gotes  lipídiques   Són   dipòsits   intracel.   de   lípids   que   tendeixen   a   l’agrupació   a   causa   de   la   seva   insolubilitat   en   aigua.   En   el   nostre   cos   s’acumulen   principalment   en   el   fetge,   múscul,  SN  i  adipòcits.  En  les  cèl.  del  teixit  adipòcit,  especialitzades  en  la  reserva  de   lípids,  o  en  casos  d’elevada  acumulació  provoquen  un  arrodoniment  en  la  forma  i   impedeixen  una  correcta  organització  del  citoesquelet  desplaçant  els  orgànuls  i  el   nucli.       Estan   formades   bàsicament   per:   triacilglicèrids   en   el   seu   interior   (glicerina   esterificada   amb   tres   àcids   grassos,   envoltada   per   una   capa   de   fosfolípids   (molècules   amfipàtiques)   i   una   coberta   de   proteïnes   transmembrana   integrals   o   perifèriques   que   anomenem   PAT   (adipofilina,   perilipina...;   actuen   com   un   regulador  i  tenen  una  funció  protectora).       Els   adipòcits,   amb   funció   protectora   i   de   reserva,   provenen   de   les   cèl.   messemquimals.  Distingim  entre  blanc  i  bru.   El  teixit  adipós  blanc    és  unilocular,  compost  per  una  sola  vesícula  de  gran  tamany  i   constitueix  la  grassa  secundària  del  nostres  cos.     El   teixit   adipós   bru   és   multilocular,   format   per   diverses   i   petites   vesícules.   Es   situen  al  voltant  dels  vasos,  especialment  en  nadons;  també  al  voltant  dels  òrgans   vitals   per   assegurar   una   temperatura   òptima   de   funcionament   i   són   característiques   de   la   hivernació   animal.   La   generació   de   la   temperatura   o   calor   va   a   càrrec   d’una   proteïna   integral   de   membrana   anomenada   termogenina   (UCP-­‐1).   Actua  com  un  transportador  d’electrons  i  bombeja  protons  a  l’interior  de  la  cèl.,  no   a  canvi  d’ATP  com  en  el  cas  del  mitocondri,  sinó  a  canvi  d’energia  calorífica.   Al   reticle   endoplasmàtic   s’envolten   per   les   proteïnes   PAT   i   es   van   fusionant   fins   formar  una  vesícula  de  major  tamany  envoltada  per  perilipina.  La  fosforilació  de  la   perilipina   (PER)   i   de   HSL   (lipasa   sensible   a   les   hormones),   produïda   per   PKA   activada   pels   cAMP   formats   per   l’activació   de   l’adenilat   ciclasa   (receptor   β-­‐ adrenèrgic),  activa  la  lipasa  encarregada  de  degradar  els  greixos,  en  àcids  grassos  i   energia,  de  l’interior  a  posteriori  de  la  desaparició  de  PER.     La   β-­‐oxidació   és   la   ruptura   d’aquests   àcids   grassos   resultants   en   acetil   CoA,   coenzim  que  participa  en  el  cicle  de  Krebbs  que  es  produeix  en  la  membrana  del   mitocondri.  Per  tant,  és  habitual  trobar  mitocondris  associats  a  les  gotes  lipídiques.       Una  malaltia  relacionada  amb  l’acumulació  de  gotes  lipídiques  és  el  fetge  gras.  Està   associat   a   l’alcoholisme,   puix   que   el   metabolisme   de   l’etanol   requereix   una   gran   energia.     15.3.  Proteosomes   Representen  un  mecanisme  important  de  degradació  de  les  proteïnes  mitjançant  el   qual  les  cèl.  en  controlen  la  concentració.       Presenta   una   estructura   proteica   cilíndrica   buida   amb   dues   regions   perifèriques   (19S)   i   una   regió   central   (20S).   Al   seu   interior   trobem   un   conducte   on   es   duu   a   terme   l’activitat   proteolítica,   és   a   dir,   la   ruptura   de   l’enllaç   peptídic   que   uneix   la   cadena  d’aminoàcids.       Les  proteïnes  que  s’han  d’eliminar,  aquelles  que  no  es  necessiten,  mal  formades  o   que  requereixen  ser  degradades  per  iniciar  o  aturar  una  via  metabòlica;  s’han  de   marcar.   I   la   molècula   encarregada   és   la   ubiquinina.   Normalment   més   d’una   molècula    d’ubiquinina  s’uneix  a  la  proteïna  que  s’ha  d’eliminar.  La  ubiquinina  pot   ser  reciclada  al  final  del  procés  per  iniciar-­‐ne  un  altre.       És  important  destacar  que  tant  la  unió  de  la  ubiquinina  com  la  degradació  de  les   proteïnes  requereix  ATP.     Pot  estar  associat  al  reticle  endoplasmàtic  rugós,  lloc  on  es  formen  les  proteïnes,  el   qual   te   un   sistema   de   regulació   que   li   permet   identificar   les   proteïnes   mal   forjades   i  enviar-­‐les  directament  a  proteosoma.     Un  altre  lloc  on  es  degraden  proteïnes,  però  en  menor  quantitat,  són  els  lisosomes.   Ho  fan  a  través  de  proteosomes  i  mitjançant  un  mecanisme  de  vesiculació  (només   degraden  allò  que  va  dins  una  vesícula).     La  autofàgia  és  la  formació  de  vesícules  a  partir  de  membrana  del  RER  englobant   parts  del  citoplasma  o  orgànuls,  que  després  es  fusionen  amb  un  lisosoma  per  ser   degradades.  Aquest  mecanisme  s’activa  en  absència  de  nutrients,  habilitant  a  la  cèl.   a   degradar   proteïnes   no   essencials   i   orgànuls   per   reaprofitar-­‐ne   els   seus   components.           ...