Señal VIP o de retención en el RE

Dr. Eduardo Kremenchutzky – Profesor Titular
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FUNDCION HECTOR A. BARCELÓ
FACULTAD DE MEDICINA
CARRERA DE MEDICINA
PRIMER AÑO
MATERIA = BASES BIOLOGICAS Y
ANTROPOLOGICAS DE LA VIDA
AREA = BIOLOGIA CELULAR
APARATO DE GOLGI
Dr. Eduardo Kremenchutzky – Profesor Titular
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APARATO DE GOLGI
Introducción
Camilo Golgi nació en 1843 en Italia . Se recibió de médico . En 1876, tras su regreso a
la Universidad de Pavia, continuó el examen de las células nerviosas, obteniendo
pruebas de la existencia de una red irregular de fibrillas, cavidades y gránulos (que en
adelante se denominaría aparato de Golgi en su honor) . En 1906 Golgi recibió el
Premio Nobel de Medicina conjuntamente con Santiago Ramón y Cajal (1852-1934)
por sus estudios sobre la estructura del sistema nervioso.
Introducción
Las proteínas son sintetizadas en el citoplasma , entran al retículo endoplásmico
atravesando la membrana plasmática por el transporte transmembrana y después del
retículo endoplásmico algunas de éstas proteínas tienen que pasar al aparato de Golgi
del cual tienen que ir diversos destinos ; eso lo hacen ya no atravesando membranas
sino por un sistema de TRANSPORTE VESICULAR . El aparato de Golgi actúa en
todo lo que sea movimiento de vesículas en la célula, en el llamado TRAFICO
VESICULAR y está involucrado y relacionado con los lisosomas , con los endosomas y
con la secreción celular .
Necesidad del trafico vesicular
Cada célula se comunica con su medio ambiente ; en las células procariontes la
comunicación con el medio ambiente es solamente a través de la membrana plasmática
porque no hay organoides , para entrar o salir solamente hay que atravesar la membrana
plasmática ; en cambio las células eucariontes tienen sistemas internos que permiten
captar sustancias por un proceso que se llama ENDOCITOSIS , y enviar esas sustancias
que fueron incorporadas hacia sistemas enzimáticos que están en los lisosomas y
permiten la digestión de esas mismas. Esta es la vía ENDOCITICA , la
ENDOCITOSIS. En las células eucariontes se produce también la secreción de
sustancias por la vía de la EXOCITOSIS o sea el tráfico hacia afuera de la célula a
través de los distintos organoides.
Todo éste tráfico vesicular se realiza por la formación de vesículas de transporte , las
cuales se originan por GEMACION .
La membrana de las vesículas tiene distintas moléculas aparte del contenido ; éstas
moléculas van a viajar a través de la célula y se podrán fusionar incorporándose por el
mecanismo inverso a otro organoide . Podemos entonces decir que hay un
compartimento emisor, que emite la vesícula y un compartimento receptor de la
vesícula
Para que se realicen todas éstas funciones de tráfico cada vesícula de transporte que sale
de un compartimento tiene que ¨saber¨ hacia dónde dirigirse , llegar al lugar apropiado ;
por ej: del Golgi a la membrana plasmática o del Golgi a los lisosomas y para esto lleva
distintos marcadores o sustancias que vamos a examinar .
Ubicación
El aparato de Golgi tiende a ubicarse en el centro de la célula y está ubicado
usualmente al lado del núcleo y en las células animales está cerca del centro celular
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Generalmente está entre el retículo endoplásmico y los endosomas y lisosomas que
están cerca de la membrana plasmática , pero esta posición relativa puede cambiar en la
medida en que no hay tanto lugar en la célula como para mantener este orden estricto .
El aparato de Golgi es especialmente prominente en las células especializadas en la
secreción como las células caliciformes o células mucíparas.
Estructura
El aparato de Golgi está formado por unidades llamadas dictiosomas . El Golgi puede
tener un dictiosoma o muchos . En las células animales tiene uno solo y en las vegetales
tiene muchos . O sea que en las células animales el Golgi es un dictiosoma por lo cual
se consideran sinónimos . Cada dictiosoma está formado por cisternas curvas , con
forma de letra “C”, concéntricas , que están apiladas determinando distintas regiones .
El aparato de Golgi está formado por
1. una red de entrada o cis
2. una pila de cisternas
3. una red de salida o trans
La red cis es la entrada al Golgi . Por ahí ingresan las vesículas provenientes del CIREG
. Luego las proteínas que entraron pasan a la pila de cisternas donde se producen los
procesos químicos propios de éste organoide .A continuación , las moléculas de
proteínas y demás productos procesados y metabolizados en la pila de cisternas , pasan
a la red trans que distribuye dichos productos hacia sus destinos finales .
Tanto la cara cis como la cara trans están conectadas por compartimentos especiales
formados por túbulos y redes de modo que el camino no es solamente el indicado arriba
sino que hay distintos by pass, distintas rutas posibles que se pueden usar para pasar de
una cara a la otra .
El paso de las moléculas de una cisterna a otra se produce por el sistema de transporte
vesicular y también por que las cisternas van avanzando desde la cara cis a la trans
llevando su contenido .
Vía de retorno
Las proteínas que entran por la cara cis del Golgi pueden también volver al retículo
endoplásmico ,es la VIA DE RETORNO . La vía de retorno involucra a los túbulos del
Golgi, o sea que las proteínas que tienen que volver al retículo endoplásmico, vuelven
por túbulos membranosos que se encuentran a lo largo de microtúbulos de tubulina que
le marcan el camino.
Condiciones para la entrada al Golgi
Hay una serie de requerimientos para que el transporte del retículo endoplásmico al
Golgi sea exitoso:
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Las proteínas deben estar correctamente ensambladas y correctamente plegadas , o sea
que la estructura 2ria, 3ria y 4ria de las proteínas sea la correcta ; las proteínas que están
mal dobladas o incorrectamente ensambladas son retenidas en el retículo endoplásmico,
no salen y luego eventualmente son degradadas . De ésta manera la proteína para poder
salir del retículo endoplásmico tiene que pasar el control de calidad y a menos que esté
correctamente ensamblada y doblada es retenida y eliminada. De hecho el retículo
endoplásmico es uno de los principales sitios de la célula de DEGRADACION DE LAS
PROTEINAS , el otro son los lisosomas .
Señal VIP o de retención en el RE
Las proteínas que están en el retículo endoplásmico pueden unirse a una señal que se
llama VIP y son retenidas en el retículo endoplásmico ; o sea que no todas las proteínas
del retículo endoplásmico van hacia el Golgi . Algunas pueden ser retenidas porque
están mal dobladas y otras son retenidas porque están unidas a una señal de retención
que es la señal VIP.
Función del Golgi
 Síntesis de carbohidratos :
El aparato de Golgi es el principal sitio de síntesis de hidratos de carbono . Muchos
de los polisacáridos de la célula se fabrican en el aparato de Golgi como por ej: la
pectina y la celulosa que se encuentran en la pared celular en las células vegetales y
también los glucosamínoglicanos de las células animales . La función en general del
Golgi nos muestra que , a diferencia del retículo endoplásmico , contiene
muchísimos nucleótidos que son utilizados por distintos sistemas de enzimas para
llevar a cabo reacciones de GLICOSIDACION sobre lípidos y proteínas ; esto
significa que en el Golgi se le agregan hidratos de carbono a los lípidos y proteínas .
Se glicosidan los lípidos de las membranas celulares .
Síntesis de oligosacaridos unidos a proteínas : continua el trabajo empezado en el RE
 realiza el embalaje de productos
 Síntesis de lípidos : glicolipidos y esfingomielina (único Fosfolípido no glicérico de
las membranas celulares)
 efectúa la clasificación y distribución de productos que llegan del retículo
endoplásmico enviándolos por distintas vías de salida .
 también se produce la SULFATACION DE AZUCARES y distintos procesos que
varían de célula en célula
 Agregado de manosa-6-fosfato a las proteínas que serán las enzimas lisosómicas . la
manosa-6-p actúa como un marcador que se unirá a un receptor que dirige el
transporte de esas enzimas a los lisosomas .
Especialización de los sectores del Golgi
Mientras las proteínas van pasando por todas las partes del Golgi y salen por la cara
trans sufren distintos procesos moleculares que son :
1. En el sector cis se produce la FOSFORILACION de los oligosacáridos que van a ir a
los lisosomas.
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2. En la parte medial se elimina la MANOSA y se agregan distintos tipos de
HIDRATOS DE CARBONO.
3. En el sector trans se agrega GALACTOSA y NaNa.
4. En el sector de salida se ordena y empaquetan las vesículas y se las manda a los
distintos destinos finales.
Entonces cada parte del Golgi tiene distintas funciones .
VIAS DE SALIDA DEL APARATO DE GOLGI
Las proteínas , con sus agregados de glúcidos y lípidos , finalmente llegan a la cara
trans del Golgi desde donde deben ir a sus destinos finales . También hay que tener en
cuenta que las proteínas que cumplen su función enzimática dentro del Golgi deben
quedar retenidas en el . Para ello se encuentran unidas a la membrana de las cisternas
del Golgi y no en forma soluble el su interior como las proteínas que deben salir del
Aparto de Golgi . Existen señales de retención en esas proteínas , que son secuencias de
Aa similares a las KKXX del RE .
Destinos de las moléculas que salen del Golgi
1. Vía de la secreción constitutiva
2. Vía de la secreción regulada
3. vía de los Lisosomas
El Golgi está relacionado entonces con la secreción celular . Analizaremos este tema
La EXOCITOSIS es el transporte del sector trans del golgi hacia la superficie celular.
Las proteínas de la membrana y los lípidos que hay en las vesículas que se forman en el
aparato de golgi, tienen por función formar nuevos componentes de la membrana
plasmática, tienen que ir entonces a la membrana plasmática de la misma célula
mientras que las proteínas solubles que hay dentro de las vesículas que forman el
aparato de golgi tienen que ir al espacio extracelular.
La fusión de las vesículas que forma el aparato de golgi con la membrana plasmática y
la liberación del contenido de las vesículas se llama EXOCITOSIS.
1. *VIA CONSTITUTIVA
2. *VIA REGULADA
*VIA CONSTITUTIVA:
la tienen todas las células. Es el transporte de la zona trans del golgi hacia la membrana
plasmática sin mediar ningún tipo de señal especial , por eso ésta vía constitutiva se
llama también VIA POR DEFECTO ( por defecto quiere decir que si no hay otra
indicación se produce dicho mecanismo).
Por este mecanismo las proteínas que quedan atravesadas en la membrana del Reg
pasan al golgi y luego pasan directamente a formar las proteínas de la membrana
plasmática .
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Este es el mecanismo por el cual las células renuevan permanentemente las proteínas y
lípidos de la membrana plasmática. Por eso lo tienen todas las células porque toda
célula tiene que renovar su membrana plasmática y lo hace por éste mecanismo.
Esta vía no regulada o vía constitutiva no necesita ningún estímulo para que se
produzca, permanentemente del golgi se van formando vesículas que se fusionan con la
membrana plasmática.
Si esto fuera solamente así la superficie de la membrana plasmática estaría aumentando
permanentemente porque le estaría aumentando cada vez más membrana ; para que esto
no suceda y la célula no se al mismo tiempo que se va agregando más membrana se va
reabsorbiendo por vía de la endocitosis en un balance que determina que la superficie de
la célula siempre sea la misma.
*VIA REGULADA
la tienen solamente algunas células que están especializadas para secretar
productos rápidamente de acuerdo a la demanda .
Entonces el golgi formará vesículas pero esas vesículas las células las guardan
hasta que aparezca algún tipo de estímulo que haga que éstas se fusionen a la membrana
y la secreción salga de la célula.
Estas vesículas de secreción regulada tienen en el interior la secreción por lo
cual también se las llama VESICULAS CON NUCLEO DENSO porque adentro está la
secreción que se ve en forma densa.
Cuando el golgi forma éstas vesículas de secreción, las forma a través de
vesículas con cubierta de clatrina al igual ,como se formaban los lisosomas.
La señal que determina que éstas vesículas de secreción una vez que se
formaron sean vaciadas fuera de la célula es muy variable y puede ser una hormona
En este caso la hormona que haga contacto con la célula se unirá en la superficie
de su membrana a un receptor para esa hormona ; la unión de la hormona con el
receptor va a desencadenar una respuesta y es respuesta va a ser que las vesículas de
secreción regulada se fusionen en la membrana plasmática y por lo tanto la secreción
salga
Cuando se forma la vesícula de secreción regulada del golgi tiene clatrina pero ésta
cubierta de clatrina es eliminada rápidamente para que pueda formarse la vesícula
En esa vesícula también se condensa esa secreción ,puede condensarse hasta
200 veces , ésta concentración o condensación ocurre rápidamente posiblemente por la
acidez que tiene ésta vesícula y por eso ésta vesícula de secreción regulada se
caracteriza por la densidad del contenido
Ej: de células que utilizan éste mecanismo de secreción
los mastocitos que son unas células del tejido conectivo que tienen una
secreción almacenadas en las vesículas que son sustancias vaso activas como por
ej: la histamina . Los mastocitos tienen que secretar , expulsar o eliminar la
histamina en una forma muy exacta de acuerdo a las necesidades del organismo
para mantener el tono de los vasos sanguíneos, mantener la presión arterial y una
serie de funciones más.
Otro ej: son las neuronas que forman las vesículas sinápticas
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3.Via de los lisosomas
Las vesículas que salen del Golgi conteniendo las enzimas lisosomales marcadas con
M6P , se fusionan con los endosomas denominados secundarios o tardíos . Esas
vesículas se caracterizan por estar recubiertas por una proteína denominada clatrina y
por tener receptores de M6P que reconocen dicha molécula , dirigiéndola hacia los
futuros lisosomas . Los endosomas tienen una bomba de protones que baja el pH del
interior de la vesícula . Después de la fusión con las vesículas del Golgi , el pH baja a 5
y la enzimas lisosomales se separan por ese pH acido del receptor de M6P , siendo
liberadas a la luz de la vesícula , que pasa a denominarse ahora lisosoma .