UNIDAD 5 SISTEMA ENDOMEMBRANOSO 5 1 Retculo endoplsmico

UNIDAD 5. SISTEMA ENDOMEMBRANOSO. 5. 1. Retículo endoplásmico rugoso (RER). 5. 1. 1. Organización general y funciones. 5. 1. 2. Participación del RER en la síntesis de proteínas 5. 2. Retículo endoplásmico liso (REL). 5. 2. 1. Organización general y funciones. 5. 3. Tráfico molecular entre RE y Aparato de Golgi. 5. 4. 1. Organización general y funciones. 5. 5. Lisosomas 5. 5. 1. Organización general y funciones.

ÁCIDO NUCLÉICO: sustancias biológicas que actúan como depositarios y transmisores de la información genética en cada célula. Existen 2 tipos de ác. Nucléicos : DNA (ác. Desoxirribonucléico) y RNA ( ácido ribonucléico). ÁCIDO NUCLÉICO DNA, RNA PIRIMIDINAS Formados por unidades llamadas NUCLEÓTIDOS Cada nucleótido posee: una BASE NITROGENADA, una AZÚCAR y un grupo FOSFATO PURINAS

ÁCIDO NUCLÉICO MOLÉCULA DE ARN

TRANSCRIPCIÓN INVERSA REPLICACIÓN TRANSCRIPCIÓN TRADUCCIÓN

RNAt

RNAm

RNAr

TRADUCCIÓN Síntesis de un polipéptido dirigida por un RNAm, de manera que la secuencia de nucleótidos del RNAm se “traduce” en una secuencia de aminoácidos de la proteína. Los elementos de la traducción son: RNAm, RNAt, aminoácidos, ribosoma La síntesis de proteínas ocurre en varias etapas: Iniciación Elongación Terminación

La ARN polimerasa cataliza a la reacción química de la síntesis del ARN en la cadena molde del ADN.

Inicio de la traducción

Etapa de elongación en la TRADUCCIÓN

Etapa de FINALIZACIÓN en la TRADUCCIÓN

1. Investiga qué es y cuáles son las biomóleculas que participan en el proceso de TRADUCCIÓN

2. ¿Dónde se sintetizan las proteínas en la célula? ¿cuál es la clasificación de las proteínas de acuerdo al lugar de su síntesis? Una célula de un mamífero típicamente contiene 10 000 diferentes tipos de proteínas. La mayoría de ellas son sintetizadas en los ribosomas citoplasmáticos y permanecen en el citoplasma. Las proteínas se pueden dividir en 2 clases según el sitio donde se ensamblen en la célula: a. en los ribosomas unidos a la superficie externa (citosólica) del RER, que dejan a la proteína recién sintetizada en las cisternas del RER. b. En los ribosomas “libres” que dejan a la proteína recién sintetizada en el citoplasma (proteínas internas periféricas de la membrana citoplasmática)

3. ¿cómo pueden identificar las células el tipo de proteína y delimitar su sitio de síntesis? En 1971 G. Blobel y D. Sabatini propusieron que la síntesis de una proteína depende de la información contenida en la porción N terminal del polipéptido, que es la primera parte que surge del ribosoma durante la síntesis de proteína. En esta porción existe una secuencia de aminoácidos especial que provoca la unión del ribosoma con la membrana del RER y el desplazamiento del polipéptido naciente al espacio cisternal. ESTA EXPLICACIÓN ES CONOCIDA COMO HIPÓTESIS DE SEÑAL.

4. ¿qué es un péptido señal y cuál es su función? Explica cuándo se intercalan varios péptidos señal en una proteína. 1. Un péptido señal es una secuencia de aminoácidos que determina selectivamente cómo distribuir las proteínas en los compartimentos celulares. 2. La ausencia de péptido señal determina que la proteína queda en el citoplasma 3. Un péptido señal es indicativo de un destino celular (membrana o interior de organelo). 4. Cuando existen varios péptido señal secuenciales, éstos se van eliminando en cada ocasión hasta llegar a su destino final. 5. Cuando existen varios péptido señal separados en la cadena polipeptídica, significa que la proteína va a insertarse en varias ocasiones en la membrana destino (proteínas de paso múltiple).

5. Indica cuáles son los destinos de las proteínas sintetizadas en los ribosomas libres. 6. Indica cuáles son los destinos de las proteínas sintetizadas en los ribosomas ados al RER

VÍA SECRETORA Proteínas de membranas lisosomas Proteínas de secreción (constitutiva o regulada) VÍA NO SECRETORA

7. Explica en qué consiste el tráfico molecular entre el RE y el aparato de Golgi Una vez glicosiladas las proteínas en el RER, se disponen a ser transportadas a otro sitio celular. Los extremos apicales del RER son conocidos como zonas de transición. En estas zonas no hay ribosomas unidos y son los sitios de expulsión de vesículas de transporte hacia el Aparato de Golgi.

Existe un requerimiento especial para que las proteínas salgan de RER: que estén completas y correctamente plegadas. Las proteínas que no cubren los requisitos son retenidas mediante la adición de una señal química que las lleva a ser degradadas en el RER. Éste último parece ser uno de los principales lugares de la célula en donde se degradan proteínas (los otros son el citosol y los lisosomas). Se sabe que el transporte es en ambas direcciones. La ruta RE-Golgi precisa de vesículas de transporte sin microtúbulos. La ruta Golgi-RE requiere de microtúbulos

8. Indica cuáles son las modificaciones que sufren las proteínas tras su síntesis. A cualquier modificación que sufra una proteína después de haber sido sintetizada en los ribosomas se le conoce como MODIFICACIÓN POSTRADUCCIONAL. Existen modificaciones POSTRADUCCIONALES: IRREVERSIBLES 1. Glicosilación 2. Unión a una coenzima (vitamina, ácido graso, metal) 3. Fosforilación de grupo OH libre de aminoácidos treonina, tirosina o serina 4. Metilación de cadenas laterales del ácido glutámico 5. Adenilación de cadenas laterales de tirosina 6. Unión de ácidos grasos O P COO- CH 3 O AMP

9. ¿Qué es el retículo endoplasmatico rugoso? ¿cuáles son sus funciones? También llamado retículo endoplasmático rugoso, granular o ergatoplasma, es un organelo propio de la célula eucariota que participa en la síntesis y el transporte de proteínas en general. Constituye un compartimento que forma una red de vesículas cerradas e interconectadas que presentan ribosomas adheridos a su superficie exterior.

FUNCIONES DEL RETÍCULO ENDOPLÁSMICO RUGOSO (RER). a. En los ribosomas ados a su superficie se lleva a cabo la traducción de ciertas proteínas. b. Almacenar las proteínas sintetizadas en su superficie para su posterior modificación postraduccional: la glicosilación. c. Realizar modificación postraduccional al transferir a las proteínas sintetizadas un tipo único de polisacárido de 14 azúcares (2 moléculas de Nacetilglucosamina, 9 moléculas de manosa y 3 moléculas de glucosa). Las modificaciones posteriores se realizarán en el Complejo de Golgi. d. Transportar vesículas a Aparato de Golgi

TRADUCCIÓN ALMACENAMIENTO MODIFICACIÓN POSTRADUCCIONAL TRANSPORTE

10. Completa la siguiente tabla que describe al RER: La forma del RER es: La dimensión de la cavidad o luz es: Grosor de membranas : (comparación con la membrana citoplasmática) Composición porcentual de lípidos y proteínas: (comparación con la membrana citoplasmática) Contenido de colesterol (comparación con la membrana citoplasmática) Nombres de cada hemimembrana (explicar diferencias) Sacos aplanados con interior tipo cisterna conectado a la envoltura nuclear Varía de 20 -40 nm hasta casi 1 µm Miden 7 nm en vez de los 10 nm que es el espesor habitual de la membrana citoplasmática 30% de lípidos y 70% de proteínas (en comparación, la membrana plasmática tiene 40% de lípidos y 60% de proteína) Poseen menos colesterol que la membrana citoplasmática La capa lipídica interna se denomina hemimembrana E o exoplasmática es más rica en ácidos grasos saturados. La capa lipídica externa se denomina hemimembrana P o protoplasmática tiene mayor proporción de ácidos grasos insaturados que la interna.

11. Las biomoléculas del RER que participan en el almacenamiento de las proteínas sintetizadas por los ribosomas son: Bicapa lipídica del RER Polipéptido en síntesis Proteínas receptoras del ribosoma SRP o partícula de reconocimiento del péptido señal Proteínas receptoras de la SRP Proteína traslocadora o poro Peptidasa lítica del péptido señal Represéntalas todas en un dibujo. Polipéptido en síntesis Proteínas receptoras del ribosoma Peptidasa lítica del péptido señal Proteína traslocadora o poro SRP o partícula de reconocimiento del péptido señal Bicapa lipídica del RER Proteínas receptoras de la SRP

12. Explica por pasos, el proceso de incorporación de proteínas en la luz del RER. Dibújalos Polipéptido en síntesis Proteínas receptoras del ribosoma Peptidasa lítica del péptido señal Proteína traslocadora o poro SRP o partícula de reconocimiento del péptido señal Bicapa lipídica del RER Proteínas receptoras de la SRP

13. ¿cuáles son los destinos que tienen las proteínas incorporadas al interior del RER? o o Proteínas secretadas por la célula Proteínas integrales de membrana citoplasmática Proteínas de membranas de ciertos organelos Enzimas del tipo hidrolasas que se contendrán en los lisosomas. VÍA SECRETORIA Proteínas de membranas lisosomas Proteínas de secreción (constitutiva o regulada)

14. Explica e ilustra el proceso de glicosilación que efectúa el RER Lípido dolicol Enzima glicosiltransferasa

15. ¿cuál es la estructura de los oligosacáridos N y cuál es su importancia? Todas las proteínas que se forman en el RER están glicosiladas, esto es, se les incorpora un oligosacárido compuesto de 14 monosacáridos: 2 N-acetilglucosamina, 9 manosa y 3 glucosa. Este oligosacárido se une por un residuo asparagina en una secuencia específica (por ello se les llama oligosacáridos unidos a N). Toda la diversidad de oligosacáridos unidos a N en glucoproteínas maduras resulta de extensas modificaciones a esta única molécula precursora. La mayor parte de estas modificaciones ocurre en aparato de Golgi.

16. ¿Qué es el Retículo Endoplasmático Liso (REL)? Es un organelo celular propio de células esucariotas, formado por tubos aplanados que se anastosoman y se conectan con el RER. Participa en el transporte celular y en la síntesis de fosfolípidos y esteroides. A diferencia del retículo endoplasmático rugoso, carece de ribosomas ados a su membrana. Las membranas del REL tienen similar composición y dimensiones que las del RER.

17. Explica cada una de las funciones del REL (retículo endoplasmático liso) FUNCIONES DEL REL: 1. 2. 3. 4. SÍNTESIS DE LÍPIDOS. SÍNTESIS DE DERIVADOS LIPÍDICOS DESTOXIFICACIÓN CONTRACCIÓN MUSCULAR 1. SÍNTESIS DE LÍPIDOS. En el REL se sintetizan los fosfolípidos (pero no sus ácidos grasos) y el colesterol de las membranas celulares.

2. SÍNTESIS DE DERIVADOS LIPÍDICOS. Entre los derivados lipídicos se encuentran: a)hormonas esteroideas. Testosterona, estradiol, corticosterona, desoxicortisol y estrona son sintetizadas a partir de pregnenolona. b)quilomicrones (son lipoproteínas compuestas por triglicéridos, fosfolípidos, colesterol y proteínas). El REL sintetiza fosfolípidos y colesterol. c)lipoproteínas. Se forman en los hepatocitos una vez que han llegado los quilomicrones y han sido degradados a glicerol y ácidos grasos. d)ácidos biliares. Se sintetizan en los hepatocitos a partir del colesterol. Intervienen en los procesos de digestión funcionando como emulsionante. Ácido biliar (ácido taurocólico)

3. DESTOXIFICACIÓN. El REL de los hepatocitos degrada sustancias tóxicas liposolubles como: drogas, insecticidas, herbicidas, conservadores, medicamentos, desechos industriales, productos tóxicos liposolubles del metabolismo. En menor proporción los REL de células de intestino, piel, pulmones y riñones también los hacen. LA REACCIÓN DE DESTOXIFICACIÓN LA REALIZA EL SISTEMA DEL CITOCROMO P 450 localizado en la membrana del REL. Citocromo reductasa

4. CONTRACCIÓN MUSCULAR. El REL del músculo estriado se denomina Retículo Sarcoplásmico y posee bombas de Ca+2 en su membrana que introduce y acumula este catión en su interior. Posee también canales de Ca+2 que permiten la salida del catión cuando se va a generar la contracción de los miofilamentos.

18. ¿Qué es el complejo de Golgi? Es un sistema de membranas implicado en la clasificación, procesamiento, empaquetado y transporte de productos celulares que llegan desde el REL y el RER. Sea ha encontrado casi universalmente en células animales y vegetales (excepto glóbulos rojos y células epidérmicas). El número de aparatos de Golgi presentes en una célula pueden variar de acuerdo a la función celular. Las células animales contienen entre 10 y 20 aparatos de Golgi interconectados. Es una estructura con apariencia de varios globos desinflados apilados que se localiza próximo al RE. El aparato de Golgi se encuentra muy desarrollado en las células que realizan funciones de secreción, como las células secretoras de mucus del epitelio intestinal.

19. Completa la siguiente tabla que describe al Complejo de Golgi: Un dictiosoma es: Descripción de los dictiosomas: dictiosoma Conjunto de sacos apilados que forman una de las unidades que forman el Aparato de Golgi. El número de dictiosomas varía de 5 a varias decenas por célula. Conjunto de sáculos apilados separados entre sí entre 20 y 30 nm y en cuya periferia hay vesículas de diversos tamaños.

19. Completa la siguiente tabla que describe al Complejo de Golgi: Descripción de la cara cis: Descripción de la cara trans: O cara proximal es la cara más próxima al núcleo celular. Es de forma convexa y presenta un gran número de fenestraciones. Abundan las vesículas y las formas tubulares que conectan con otros dictiosomas. A ella llegan las vesículas de transporte provenientes de los RER y REL. O cara distal es la cara más próxima a la membrana plasmática. El grosor de sus sáculos es mayor a los de la cara cis y de su superficie emigrandes vesículas denominadas de secreción. Cara cis Vesícula de transición Cisterna o lumen dictiosoma Cara trans Nuevas vesículas de secreción Vesícula de secreción

19. Completa la siguiente tabla que describe al Complejo de Golgi: Composición porcentual de lípidos y proteínas: (comparación con la membrana citoplasmática y el RER) Contenido de colesterol (comparación con la membrana citoplasmática y el RER) Nombres de cada hemimembrana (explicar diferencias) 35% de lípidos y 65% de proteínas. Composición intermedia entre MC y RER (30% de lípidos y 70% de proteínas en RER/ 40% de lípidos y 60% de proteína en MC) En el Aparato de Golgi hay más colesterol que en RER y menos que en la MC Cada sáculo posee una bicapa lipídica. Cada capa es denominada hemimembrana o lamela. La hemimembrana E (luminal o exoplasmática) es la que está en contacto con el lumen del Aparato de Golgi. Tiene mayor cantidad de fosfatidilcolina y esfingomielina. La hemimembrana P (o protoplasmática) es la que está en contacto con el citoplasma. Tiene mayor cantidad de fosfatidiletanolamina y fosfatidilserina.

19. Completa la siguiente tabla que describe al Complejo de Golgi: Una vesícula de secreción es: Es aquella vesícula que procede de la cara trans del aparato de Golgi. Una vesícula de transición es: Es aquella vesícula que procede del RER y se dirige al aparato de Golgi. Cara cis Vesícula de transición Cisterna o lumen dictiosomas Cara trans Nuevas vesículas de secreción Vesícula de secreción

20. Existen 3 funciones importantes del Complejo de Golgi: a)las modificaciones en los carbohidratos unidos a proteínas, b) la maduración de proteínas y c) principal director del transporte macromolecular en el interior de la célula. Investiga cada una. 1)LAS MODIFICACIONES EN LOS CARBOHIDRATOS UNIDOS A PROTEÍNAS 2) LA MADURACIÓN DE PROTEÍNAS 3) PRINCIPAL DIRECTOR DEL TRANSPORTE MACROMOLECULAR EN EL INTERIOR DE LA CÉLULA. 1) MODIFICACIONES EN LOS CARBOHIDRATOS UNIDOS A PROTEÍNAS A) Cambios a los oligosacáridos unidos a N B) Incorporación de oligosacáridos unidos a O

A. Cambios a los oligosacáridos unidos a N para originar: Oligosacáridos ricos en manosa que únicamente contienen manosa y Nacetilglucosamina por la acción de la enzima manosidasa Oligosacáridos complejos que contienen manosa, N-acetilglucosamina, galactosa, ácido siálico y fucosa. Por la acción de enzimas glucosiltransferasas diferentes. UNIDOS A UNA ASPARA GINA RER MANOSIDASA GLUCOSILTRANSFERASAS

B. Incorporación de oligosacáridos unidos a O. Unión de oligosacáridos heterogéneos (de 10 a 20 monosacáridos) en el aminoácido serina, treonina o hidroxilisina (que poseen un grupo OH) de la proteína sintetizada. UNIDOS A UNA ASPARA GINA RER ASPAR AGINA SERINA, O TREONINA O HIDROXILISI NA GLUCOSILTRANSFERASAS NUEVO OLIGOSACÁRIDO UNIDO A L POLIPÉPTIDO

Las modificaciones que se realizan al oligosacárido se llevan a cabo en distintos sacos del dictiosoma. Se ha propuesto que la razón de las diferentes zonas está relacionada con la presencia de diferentes enzimas en cada saco. Hipótesis

2) MADURACIÓN DE PROTEÍNAS. A. HIDRÓLISIS. Algunos polipéptidos como hormonas y neurotransmisores son sintetizados como precursores inactivos. Después en la cara trans del Aparato de Golgi, el polipéptido se hidroliza quedando en una forma madura o activa. HIDRÓLISIS Forma de la proteína inactiva Forma de la proteína activa

2) MADURACIÓN DE PROTEÍNAS. B. CONCENTRACIÓN. Las proteínas que llegan a la cara trans del Aparato de Golgi se van acumulando de tal forma que cuando se incorporan en vesículas, la concentración es elevada. Acumulación de proteínas en cara trans

3) PRINCIPAL DIRECTOR DEL TRANSPORTE MACROMOLECULAR EN EL INTERIOR DE LA CÉLULA. El Aparato de Golgi : • Realiza modificaciones postraduccionales a oligosacáridos • clasifica las diferentes macromoléculas que llegan a ella • las compartamentaliza en vesículas de secreción • desde el lado trans expulsa vesículas con moléculas seleccionadas hacia la membrana plasmática, hacia lisosomas o hacia secreción extracelular.

30. ¿Qué son los lisosomas? ¿en qué tipo de células se encuentran y en qué tipo de células no se encuentran? Los lisosomas son vesículas membranosas provenientes del Aparato de Golgi y que contienen una gran cantidad de enzimas hidrolíticas. Las enzimas son sintetizadas en el RER y en conjunto se les conoce como hidrolasas ácidas. Existen en todas las células animales y su tamaño y morfología es variable. No se han localizado en células vegetales (en su lugar la vacuola vegetal lleva a cabo algunos procesos de degradación). En el exterior el lisosoma posee receptores que le permiten reconocer la estructura a degradar.

31. Completa la siguiente tabla que describe a los lisosomas: Diámetro de lisosomas: Definición de hidrolasa ácida: Tipo de enzimas contenidas en los lisosomas: (indicar cuál es la más común) Alrededor de 0. 5 µm. Morfología variable Todas las enzimas tienen actividad hidrolasa: AB + H 2 O AH + BOH Una característica común en todos lisosomas es que pueden contener varias de las siguientes enzimas: Proteasas : degradan proteínas Nucleasas DNAsa y RNAsa: degradan ácidos nucléicos Glucosidasa: degradan glúcidos Lisozima: degrada polisacáridos Lipasas: degradan lípidos Fosfolipasas: degradan fosfolípidos Fosfatasas: degradan fosfatos de moléculas orgánicas Arilsulfatasas: degradan ésteres de sulfato

31. Completa la siguiente tabla que describe a los lisosomas: p. H al interior del lisosoma: Característica de la hemimembrana interna de los lisosomas: El p. H al interior del lisosoma es de 5 y las enzimas ahí contenidas tienen actividad óptima a ese p. H. Para lograr este p. H existen bombas de protones membranales que introducen H+ al interior. El lisosoma se protege de las enzimas, ya que en su lámina o hemimembrana interna contiene gran cantidad de oligosacáridos.

32. ¿cuál es la diferencia entre un lisosoma primario y uno secundario? Se denomina lisosoma primario a aquellos que contienen solo enzimas y que aún no han participado en procesos digestivos. Generalmente son pequeños y recién han emanado del Aparato de Golgi con un contenido homogéneo. Se denomina lisosoma secundario a aquellos que contienen materiales en digestión en su interior por lo que su contenido es heterogéneo.

33. Investiga y detalla las siguientes 3 funciones de los lisosomas: a)fagocitosis, b)autofagia y c)degradación de partículas contenidas en endosomas. 1. FAGOCITOSIS. Actuar como organelo digestivo de la célula para hidrolizar materiales grandes que llegan del ambiente extracelular. Se ha calculado que un macrófago que participa en fagocitosis puede contener más de mil lisosomas. 2. AUTOFAGIA. Desempeñan papel clave en el recambio de organelos (proceso de destrucción y sustitución). En el proceso de autofagia una mitocondria se rodea por membrana del RE y a ella se le incorpora un lisosoma hidrolizando todo al interior. 3. DEGRADACIÓN DE PARTICULAS CONTENIDAS ENDOSOMAS. Actuar como organelo digestivo para hidrolizar partículas que entraron por endocitosis a la célula y que están contenidas en un endosoma.