orànuls i compartiments cel·lulars (2015)

Resumen Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Biotecnología - 2º curso
Asignatura Biología Celular
Año del apunte 2015
Páginas 8
Fecha de subida 08/01/2015
Descargas 2
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

4.1 ORGÀNULS I COMPARTIMENTS CEL·LULARS La cèl·lula animal: La cèl·lula vegetal: ORGANULS CEL·LULARS Nucli: conté la informació genètica, el DNA. Aquest DNA associat a proteïnes constitueix la cromatina.
Mitocondris: encarregats de dur a terme la respiració cel·lular (cadena respiratòria + fosforilació oxidativa).
Citoesquelet: composat per microtúbuls i microfilaments que subjecten la cèl·lula i s’encarreguen del transport dels seus compartiments.
Reticle endoplasmàtic: hi ha de dos tipus: - Llis implicat en la síntesi i processament dels lípids de la cèl·lula, com ara els fosfolípids de membrana.
Rugós en el que té lloc la síntesi de proteïnes que tenen destí en un dels orgànuls del sistema d’endomembranes o destí extracel·lular. Conté units ribosomes.
Ribosomes: intervenen en la síntesi de la majoria de proteïnes de la cèl·lula.
Aparell de Golgi: s’encarrega del processament, classificació i distribució de les proteïnes, metabolisme lipídic i síntesi de proteoglicans.
Lisosomes: orgànuls que, com assenyala el terme, tenen com a funció la lisi de materials i orgànuls intracel·lulars. Contenen enzims lítics, la majoria hidrolases àcides, el que implica la existència d’un pH altament àcid (de l’ordre de 5’5). La fosfatasa àcida és un marcador de lisosomes.
Vacúols: grans vesícules que ocupen la major part del territori de moltes cèl·lules vegetals.
Contenen aigua i diferents soluts, com ions, nutrients, entre d’altres. Són responsables de la turgència de les cèl·lules vegetals. Hi ha un tipus de vacúols, els vacúols lítics, que fan en les cèl·lules vegetals les funcions dels lisosomes en les cèl·lules animals.
Peroxisomes: orgànuls existents en totes les cèl·lules eucariotes, en els que s’hi realitza processos d’oxidació de diferents substrats. Encarregats de la detoxificació de fàrmacs i altres productes.
En conjunt, aquest orgànuls ocupen gairebé la mitat del volum cel·lular i per tal de fabricar-los es requereix una gran quantitat de membranes intracel·lulars. Per exemple, en les cèl·lules hepàtiques i pancreàtiques, el reticle endoplasmàtic té una superfície de membrana total que és 25 i 12 vegades major respectivament que la membrana plasmàtica. Així, en termes d’àrea i de massa en la majoria de cèl·lules eucariotes la membrana plasmàtica solament és una membrana minoritària i els orgànuls es troben densament empaquetats en el citosol. Sovint els orgànuls rodejats de membrana ocupen posicions característiques en el citosol que depenen de les interaccions dels orgànuls amb el citoesquelet. En una cèl·lula del fetge, volumètricament el citosol ocupa el primer lloc, però el segon lloc és els mitocondris. Superficialment en canvi, el primer lloc el té el reticle endoplasmàtic rugós.
La cèl·lula presenta molts compartiments, i per tant la seva regulació té molta complexitat. Al microscopi electrònic es poden veure tota una sèrie d’orgànuls, on es pot veure un aparent estaticisme, degut a la necessitat de dur a terme una fixació abans de realitzar la observació microscòpica. La tècnica pot canviar les membranes degut a la utilització de productes i per tant les imatges poden ser molt diferents a la realitat.
Una imatge estructural mostra una visió estàtica de la cèl·lula. La realitat, però, es molt diferent, ja que dins de la cèl·lula hi ha un gran moviment, com n’és el transport entre diferents orgànuls i compartiments. Els materials que es transporten sobretot són membrana i proteïnes.
Aquesta dinàmica es mostra realitzant experiments. Es basa en marcar alguna cosa (que sabem que es mou a través de la cèl·lula) amb fluorescència, radiació... per tal de confirmar que allò que sospitem es mou verdaderament.
Experiment clàssic POLS-CACERA Es va realitzar per tal de demostrar la dinàmica intracel·lular, és a dir, la existència de moviment i transport en el citoplasma cel·lular. Per aquesta raó es va dur a terme en cèl·lules del pàncrees exocrí, on les cèl·lules són secretores d’enzims, són proteïnes i incorporen aminoàcids en la seva síntesi a través de ribosomes del reticle endoplasmàtic. Consisteix en la introducció d’un aminoàcid marcat, i s’observarà com es mou per la cèl·lula mitjançant una determinada via.
1. Utilització d’un medi de cultiu amb un aminoàcid radioactiu anomenat mitjà calent1, que permet que el teixit (d’uns mm2) sigui viable.
2. Afegim una leucina tritiada (=radioactiva), i esperem un temps POLS (uns 5-10 minuts). Durant aquesta primera fase, l’aminoàcid radioactiu s’incorpora dins de les mostres.
1 El terme mitjà calent i fred no té res a veure amb la temperatura, sinó amb la concentració del aminoàcid radioactiu.
3. Agafem un parell i duem a terme un processament: fixació, deshidratació i obtenció de reixetes. A continuació observem pel microscopi electrònic gràcies a l’autoradiografia.
Podem veure que està al reticle endoplasmàtic.
4. Transportem tot a un mitjà fred, on la major quantitat de leucina no està marcada, per tant gairebé no s’incorporarà leucina radioactiva.
5. Deixem cada mostra en un diferent temps CACERA.
6. Als 40 minuts duem a terme el processament d’un parell i observem pel microscopi electrònic. Podem veure que ara està al aparell de Golgi.
7. Als 80 minuts fem el processament d’uns altres dos i mirem pel microscopi electrònic. Ara està als grànuls de secreció immadurs.
8. Quan han passat 120 minuts més, agafem els dos restants, fem el processament i observem pel microscopi electrònic. Finalment podem observar que estan als grànuls de secreció madurs o zigmògens.
Tots tenien l’aminoàcid additiu, de manera que a mesura que augmenta el temps cacera, es va desplaçant pels compartiments. La lisina tritiada no es veu al microscopi electrònic, per tant s’ha de fer una autoradiografia, que consisteix en fer una emulsió fotogràfica on hi ha molta densitat d’electrons al lloc on hi ha el nostre aminoàcid radioactiu, ja que el marcatge té sals de plata i aquesta juntament amb la radioactivitat dóna precipitats de plata visibles. De manera que es veuran uns precipitats que determinen la posició de l’aminoàcid. La leucina s’ha transportat, per tant hi ha transport cel·lular.
TRANSPORT INTRACEL·LULAR DE PROTEÍNES. SEQÜÈNCIES SENYAL.
Tot el que es transporta ha de contenir una senyal perquè la proteïna pugi arribar al seu destí.
Aquestes senyals poden ser N-terminals, C-terminals o senyals internes.
Les proteïnes poden desplaçar-se entre compartiments de diferents maneres Totes les proteïnes sintetitzades a les cèl·lules comencen a sintetitzar-se en el citosol per mitjà de ribosomes i mRNA, excepte les que són sintetitzades en els ribosomes dels mitocondris i dels plastidis. El seu destí següent depèn de la seva seqüència d’aminoàcids, que pot presentar senyals de classificació que dirigeixen el seu repartiment cap a posicions fora del citosol. Moltes proteïnes no presenten senyals de classificació i, en conseqüència, es queden en el citosol com a residents permanents, com per exemple, les proteïnes citoesquelètiques com l’actina i tubulina. No obstant, motles altres tenen senyals de classificació específiques que les dirigeixen des del citosol al nucli, el ER, els mitocondris, els plastidis o els peroxisomes; les senyals de classificació també poden dirigir el transport des del ER cap a altres destins cel·lulars.
TIPUS DE TRANSPORT INTRACEL·LULAR: 1. Transport regulat (“gated” nuli): les proteïnes es desplacen entre el citosol i el nucli a través dels porus de l’embolcall nuclear, que actuen com a porta selectiva que pot transportar de forma activa macromolècules específiques, tot i que també permeten la difusió lliure de molècules petites. Entrada i sortida molt específica.
2. Transport transmembrana: uns translocadors proteics transmembrana dirigeixen el transport específic de proteïnes a través de la membrana des del citosol cap al seu destí.
Generalment, la molècula de proteïna transportada ha de desplegar-se per poder deslliçarse a través del translocadors.
3. Transport vesicular: intermediaris de transport rodejats de membrana, que poden ser vesícules de transport petites i esfèriques o fragments d’orgànuls grans i de formes irregulars, condueixen proteïnes des d’un compartiment a un altre. Les vesícules de transport i els fragments d’orgànuls estan carregats de molècules que es troben en el lumen de l’orgànul, fins que se separen de la seva membrana i aleshores descarreguen la seva carrega a un segon compartiment al fusionar-se amb la seva membrana. Donat que les proteïnes transportades no travessen la membrana, el transport vesicular solament pot transportar proteïnes entre compartiments que siguin topològicament equivalents. Serveix per una secessió massiva i per la ruta endocrina.
Cada sistema de transport de proteïnes està controlat mitjançant senyals de classificació presents en la proteïna transportada, que són reconeguts per receptors de classificació complementaris.
Transport vesicular: Les vesícules de transport “broten” d’un compartiment (donador) i es fusionen amb un altre compartiment (diana). En aquest procés, es transfereixen tant els components solubles (taques vermelles) com els components de membrana (proteïnes i lípids). Els primers components romanen luminals en tot el provés, mentre que els segons conserven la orientació i la asimetria de la membrana.
Transport intra-golgi: - - Model de compartiments o cisternes estables (a) els components solubles i les membranes es transporten en vesícules que broten d’una cisterna i es fusionen amb una altre cisterna. És a dir, els compartiments romanen estàtics, les vesícules van d’uns compartiments a uns altres. Es transporten proteïnes petites.
Model de maduració de cisternes (b) suposa una progressió de cisternes no estables en la direcció de la ruta secretora (moviment anterògrad) i un transport de vesícules en direcció contrària (moviment retrògrad). TRANSGRESSIÓ. Maduració de les cisternes, orgànules i compartiments. A nivell de Golgi viatgen macromolècules d’uns 1000 kDa, però no caven a les vesícules, per això es desplacen mitjançant cisternes.
o Moviment anterògrad: desplaçament cap a la ruta secretora, és a dir, cap a la membrana i els lisosomes.
o Moviment retrògrad: cap a darrere.
A cada moviment anterògrad li correspon sempre un moviment retrògrad.
Tipus de translocació: 1. Translocació post-traduccional: les proteïnes són traduïdes completament al citosol i són transportades al seu destí després de que s’hagi realitzat la traducció. Poden romandre al citosol o ser transportades al nucli, mitocondris, peroxisomes o cloroplast.
2. Translocació co-traduccional: les proteïnes no es tradueixen totalment al citosol i per tant són transportades durant la seva traducció. Poden romandre al RE o ser transportades a diversos orgànuls com l’aparell de Golgi, vesícules secretores, lisosomes i membrana plasmàtica.
Les seqüències senyal dirigeixen a les proteïnes al seu destí cel·lular correcte La majoria de senyals de classificació de les proteïnes resideixen en una regió continua de la seqüència d’aminoàcids d’entre 15-60 residus de longitud característics. Sovint aquestes seqüències senyal es troben en l’extrem N-terminal; un cop s’ha completat el procés de classificació, unes peptidases senyal especialitzades eliminen la seqüència senyal de la proteïna.
En alguns casos, les senyals de classificació estan compostes per diverses seqüències internes d’aminoàcids denominades una regió senyal.
Cada seqüència senyal especifica un destí particular en la cèl·lula: - - En general, les proteïnes que estan destinades a ser transferides al ER tenen, en el seu extrem N-terminal, seqüències senyal que en la seva part central presenten entre 5 i 10 aminoàcids hidrofòbics. Moltes d’aquestes proteïnes passaran després des del ER al complex de Golgi.
No obstant, les proteïnes que presenten en el seu extrem C-terminal una seqüència senyal determinada de quatre aminoàcids són reconegudes com a residents en el ER.
Les proteïnes destinades als mitocondris tenen seqüències senyal d’un altre tipus, en les que s’alternen aminoàcids carregats positivament amb aminoàcids hidrofòbics.
Finalment, les proteïnes destinades als peroxisomes tenen una seqüència senyal de tres aminoàcids característics en el seu extrem C-terminal.
La importància que té cadascuna de les seqüències senyal en el destí de les proteïnes s’ha demostrat mitjançant experiments en els que el pèptid ha sigut transferit des d’una proteïna a una altre mitjançant tècniques d’enginyeria genètica. Per exemple, col·locant la seqüència senyal Nterminal específica per el ER, al principi d’una proteïna citosòlica, s’aconsegueix que ara la proteïna es dirigeixi al ER. Per tant, les seqüències senyal són tant necessàries com suficients per al direccionalment de les proteïnes.
Les seqüències senyal són reconegudes per receptors de classificació que guien a les proteïnes cap al seu destí correcte, on els receptors se separen de la seva carrega. Els receptors actuen de forma catalítica: després de completar un cercle de transport tornen al seu punt d’origen i són reutilitzats. La majoria reconeixen classes de proteïnes més que una sola espècie proteica.
...