TEMA 7 (2014)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 1º curso
Asignatura Biología Celular
Año del apunte 2014
Páginas 12
Fecha de subida 21/10/2014
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TEMA 7. COMPLEJO DE GOLGI.
El aparato de Golgi fue descubierto por Camilo Golgi en 1898, pero no fue visualizado hasta 1950 cuando se descubrió el microscopio óptico. En el se continúan las modificaciones de las proteínas: se modifican los azúcares añadidos en el RE, se unen azúcares Oclasifican las proteínas, los lípidos y los oligosacáridos.
Estructura: Normalmente en todas las células hay solo uno, y se encuentra cerca del núcleo y del RE. Está formado por cisternas aplanadas (pocas o muchas) que forman el conjunto denominado dictiosoma.
Se distinguen dos caras: la cara cis (de entrada) y la cara trans (de salida); se distinguen también la CGN, red cis Golgi, y la TGN, la red trans Golgi.
Tiene una matriz de proteínas solubles específicas en el, que se unen a los microtúbulos, haciendo que el CG se mantenga en una posición determinada.
Modelo de funcionamiento: existen dos modelos de funcionamiento (además explican un poco el origen) del CG. Los mecanismos de transporte que utilizan las proteínas para trasladarse a través del aparato de Golgi no están muy claros, porque existen diversas hipótesis para explicar este desplazamiento. Actualmente existen dos modelos predominantes que no son excluyentes entre sí, hasta el punto usarse a veces como modelos combinado.
77 - Transporte vesicular: asume que el aparato del Golgi, es un orgánulo muy estable y estático, dividido en compartimentos que se disponen en dirección cir -> trans, en el que las vesículas son encargadas de transportar el material entre el RE y el CG y los distintos compartimentos de este. Así que explica que las moléculas salen del RE en vesículas, estas se fusionan (también entre sí y forman el ERGIC) con el CG, y van pasando de una cisterna a otra por vesículas y van siendo modificadas, y ya al final del CG son clasificadas y enviadas a otros lugares.
- Migración cisternal: este modelo asume que el aparato de Golgi se mueve (un movimiento unidireccional), es decir, que en realidad las proteínas están dentro de unas cisternas que se mueven. Las vesículas que salen del RE se fusionan entre sí formando el ERGIC, y este se mueve físicamente, pasando a ser la CGN, y esta se va desplazando hasta llegar a ser la TGN, donde al final se dividirá en vesículas que irán cada una al ligar donde corresponda. A medida que una cisterna va avanzando, se irá formando un nuevo ERGIC, que pasará a 78 A medida que la cisterna se mueve, las enzimas que actúan sobre las proteínas han de cambiar: las que ya no hacen falta se introducen en vesículas de COP I que la lleva a la cisterna de detrás para ser usadas ahí, y las que hacen falta ahora llegarán de la de delante.
Cada una de las cisternas, tiene unas enzimas que van realizando diferentes modificaciones, dependiendo en que zona: - Principio: fosforilación.
Final: añaden galactosa.
TGN: añaden cosas y seleccionan para clasificar y distribuir.
FUNCIONES DEL APARATO DE GOLGI - GLUCOSILACIONES: se modifican los oligosacáridos N-unidos o se añaden oligosacáridos O-unidos.
- Síntesis de esfingomielina y Glucoesfingolípidos.
- Síntesis de la mayoría de polisacáridos complejos.
- Distribución de lípidos, proteínas y polisacáridos.
- Formación del acrosoma.
- Indispensable para la formación de la pared celular y el tabique telofásico.
GLUCOSILACIÓN DE PROTEÍNAS A. MODIFICACIÓN DE OLIGOSACÁRIDOS NUNIDOS. Estas proteínas han salido del RE sin tres glucosas y sin una manosa. A medida que una proteína avanza por el CG se va modificando en función de las enzimas.
No todas las proteínas que pasan por el CG sufren modificaciones, ni todas las proteínas sufren las mismas; esto depende de: - Que las proteínas tengan acceso a las enzimas del CG, es decir que sus azúcares estén hacia el exterior.
79 - Las La existencia de enzimas en esa célula, que depende del tejido donde esté.
modificaciones son siempre secuenciales: si no actúa la primera enzima, no podrán actuar las que van después.
Al final del apartado de Golgi hay tres ramas de proteínas: Ricas en manosa: la mayoría de estas están porque las que proteínas que vienen del RE no son procesadas.
Mixtas: han circulado por todas las cisternas y tienen variedad de componente.
Complejas.
PROTEÍNAS LISOSOMALES: a estas proteínas se les añade una marca propia, aunque no todas tienen que tenerla. Cuando las proteínas tienen oligosacáridos N-unidos y llegan al CG, las proteínas lisosomales son seleccionadas y sufren unas modificaciones concretas. Las proteínas lisosomales se repliegan de una manera determinada y este repliegue actúa como una señal de reconocimiento de enzimas. Estas proteínas se marcan para reconocerlas al final del CG con una manosa-6-fosfato. El 80 marcado con manosas lo llevan a cabo dos enzimas: NAcGlucofosfatransferasa y una que eliminará el NacGlu (NAcGlucosaminidasa).
El plegamiento de la proteína es reconocido por la primera enzima (ya en la CGN), la GlcNAc; mediante un uridindifosfatNAcetilGlucosamina, quedan liberados un uridín monofosfato y queda un fosfatNAcetilGlucosamina que se añade al C 6 de la manosa. Una vez la proteína lisosomal está marcada, esta se desplaza por todas las cisternas sin sufrir más modificaciones hasta llegar a la TGN, donde está la segunda enzima, que retira el NAcetilGlucosamina.
B. ADICCIÓN DE OLIGOSACÁRIDOS O-UNIDOS. A las proteínas con estos oligosacáridos, no suelen añadírseles gran cantidad de azúcares, suele ser un número pequeño, por ejemplo en las glicoproteínas con O-unidos, que las ramas son cortas y/o ramificadas; aunque no siempre, ya que por ejemplo los proteoglucanos tienen oligosacáridos O-unidos pero son polisacáridos. Esta adicción también es secuencial, y cada cisterna está especializada en la adicción de un azúcar, pero nunca se añaden ni glucosas ni manosas: las de CGN añaden NAcGal, las trans añaden números variables de galactosa, y las del TGN añaden NANA.
81 DISTRIBUCIÓN DE PROTEÍNAS A medida que las proteínas circulan por las cisternas, estas van sufriendo, o no, las modificaciones correspondientes. Una vez llegan a la TGN, se clasifican en tres rutas distintas; también hay distintas teorías sobre el mecanismos de exclusión o retención de las proteínas del CG.
1. Transporte desde la TGN hasta la membrana plasmática: hay dos vías: 82 - Secreción constitutiva: está en todas las células, y mediante esta ruta se transportan componentes de la membrana plasmática, de la matriz - Secreción regulada: está solo en las células especializadas en la secreción, y para que se dé ha de llegar una señal a la célula.
2. Transporte desde la TGN hasta los lisosomas: TRANSPORTE DE HIDROLASAS ÁCIDAS: las hidrolasas ácidas son las enzimas digestivas que se encuentran dentro de los lisosomas, donde llevan a cabo la degradación de sustancias. Se sintetizan en el RE, avanzan por el CG sufriendo sus modificaciones propias y luego llegan al lisosoma.
Para seleccionar estas proteínas que enviarlas a los lisosomas, es necesario que existan unos receptores: estos se encuentran en la membrana del Golgi, e interactúan con las proteínas que tienen la señal, gracias a la configuración de estos receptores en el Golgi, que depende del pH (al pH del Golgi son más afines por su sustrato). Estos receptores también interactúan con las adaptadoras AP 1 y así forman la vesícula de clatrina, que una vez se desprende, pierde el revestimiento, dejando que las Rab y las Snares queden en contacto con el citosol y puedan interactuar con las proteínas de la membrana diana. Su destino es un endosoma primario. El pH de este es más ácido que el de la TGN, lo que provoca un cambio conformacional en los receptores de las hidrolasas ácidas, que hace que la afinidad de estos cambie, quedando liberada la proteína lisosomal.
83 Después los receptores se reciclan: se forma una nueva vesícula de Retrómero y se devuelven a la TGN, donde volverán a tener afinidad por el sustrato y así poder volver a transportar proteínas lisosomales. La formación de la vesícula de Retrómero implica liberación del fosfato, para que si hay un haces un cambio de pH, el receptor no interactúe de nuevo con la proteína y no se quede en el endosoma. También hay receptores de estas proteínas que se reciclan hacia la membrana plasmática: hay veces que todas las proteínas que hay en CG no sean vesiculadas y llevadas a los lisosomas, por eso estas son enviadas a la membrana plasmática (secreción constitutiva) y desde ahí, que para eso ha de haber receptores en la membrana plasmática, son introducidas en los lisosomas por endocitosis (estas vesículas de endocitosis son también de clatrina, pero en este caso los receptores interaccionan con las adaptadoras AP 2.
LISOSOMAS Los lisosomas son orgánulos encargados de la digestión intracelular; son redondos y pequeños (entre o.o5 y o5 micras) y están en todas las células vegetales. La mayor parte 84 de su contenido son enzimas hidrolasas ácidas (proteasas, nucleasas,..) que se encargan de fragmentar lo que entran; estas enzimas funcionan en un pH ácido (en torno a cinco).
Ese pH se consigue con bombas de protones, de la membrana. Meten protones con hidrólisis de ATP.
La membrana lisosomal protege al resto del citoplasma del pH ácido gracias a la alta glucosilación de los lípidos y proteínas integrales de su membrana. Además, en su membrana también hay proteínas transportadoras que trasladan las sustancias en las que se han divido las moléculas complejas hacia el citosol para que sean reutilizadas.
El pH ácido del lisosoma activa a las proteínas, entonces actúa como un sistema de seguridad: si la membrana del lisosoma se rompiera, y el pH del citoplasma hiciera que el de dentro no fuera tan ácido, las proteínas que ahora estarían libres en el citosol se inactivan y de esta manera no degradarán todo lo que encuentren.
Enfermedades de acúmulo lisosomal: son enfermedades congénitas que se producen por mutaciones en los genes que codifican las proteínas lisosomales, por lo que estas funcionan incorrectamente, lo que hace que el material que habría de degradarse se acumule.
- enfermedad de Hurlier´s: no puedes degradar las GAGs.
- Tay-Sachs: no puedes degradar los gangliósidos.
- Gaucher: no puedes degradar los glucocerebrósidos.
- Enfermedad celular I: defecto en la enzima que marca las proteínas lisosomales (Nacetilglucotransferasa), por lo que estas proteínas quedarán libres, fuera de la célula y no podrán entrar al lisosoma.
La doble vía de entrada de las HA de los lisosomas se puede utilizar para introducir la enzima y hacer que las proteínas de fuera puedan quedar marcadas y entrar en el lisosoma (por endocitosis mediada por receptor) y mejorar así la calidad de vida.
EXOCITOSIS Es el transporte vesicular del CG a la membrana plasmática. Se envían así componentes de la membrana plasmática (lípidos, proteínas y polisacáridos) y sustancias que se liberan al exterior 85 Existen dos rutas de secreción: - Ruta constitutiva: es la vía de secreción por defecto, que se encuentra en todas las células. Se desconoce el revestimiento de las vesículas. Llevan proteínas del exterior, proteínas de la matriz extracelular y componentes de la membrana plasmática.
Las vesículas de secreción constitutiva nos e van acumulando, sino que una vez se forman rápidamente se fusionan con la membrana plasmática y vierten el contenido al exterior.
Casos especiales: los receptores de los factores de crecimiento, que primero van al citosol y luego son translocados al exterior de la célula (transportador ABC).
Procesamiento: - Ruta regulada: se da solo en las células especializadas en la secreción (como las células beta del hígado que están especializadas en la secreción de se van acumulando en el citosol. Cuando una señal determinada llega a la célula, esta es estimulada para las vesículas liberen el contenido. Normalmente induce un crecimiento de calcio en el citosol, o la liberación de acetil colina en 86 el espacio sináptico. Se da en vesículas de clatrina, con la proteína adaptadora Ap 1.
Normalmente el contenido que se expulsa por esta vía (hormonas, enzimas orman agregados, lo que puede hacer de señal.
La condensación de materiales hace que las vesículas de este tipo sean maduras (más condensadas) o inmaduras. La condensación aumenta porque hay una acidificación por las bombas de protones.
Además existe un procesamiento proteólico; por ejemplo, al principio es proinsulina y luego insulina.
Por ejemplo, los neurotransmisores: las vesículas están juntas a la membrana plasmática, unidas ambas dos por las v y t Snare, pero no se fusionan porque hay una proteína inhibidora que evita que los dominios de las Snare se unan del todo hasta fusionarse.
SECRECCIÓN POLARIZADAS EN CÉLULAS 87 Cuando hablamos de secreción, hay un problema en células polarizadas: tienes que saber a que parte de la membrana (apical o basolateral) has de mandar el contenido.
Eso se consigue mediante dos formas: - Vía directa: desde la red TGC se forman dos vesículas, una que va a la apical y otra que va a la basolateral. Así que directamente se distribuyen lis componentes de cada zona desde el CG.
- Vía indirecta: utiliza la trasncitosis; la red TGC no filtra, y la vesícula lleva todos los componentes a la zona basolateral; para mover los componentes que quedan en esa zona pero que son de la apical, se forma una vesícula endocítica hacia el exterior que pasan por los endosomas y llegan hasta la membrana apical.
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