Subido por DINO RAMOS

CLASE 12 DE BIOLOGÍA CELULAR 2020 actualizado

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FACULTAD DE
FARMACIA Y BIOQUÍMICA
E. P. FARMACIA Y BIOQUÍMICA
BIOLOGÍA CELULAR
METABOLISMO CELULAR
MOVILIDAD INTRACELULAR
VÍAS SECRETORAS Y ENDOCÍTICAS
MG. JULIO REYNALDO RUIZ QUIROZ
jruizq@unmsm.edu.pe
LIMA 2020
CONTENIDO
METABOLISMO CELULAR
MOVILIDAD INTRACELULAR
VÍAS SECRETORAS
Y ENDOCÍTICAS
Metabolismo celular
ANABOLISMO Y CATABOLISMO
➢ Las reacciones metabólicas de la célula la obligan a
estar en constante actividad.
➢ Las concentraciones de innumerables sustancias
cambian continuamente en el interior de la celular, y
otras más entran o salen de ésta.
➢ Durante esa gran actividad, las reacciones químicas
tienen una secuencia programada diferente para cada
función, según el tipo de célula. A esta secuencia se le
conoce como RUTA o VÍA METABÓLICA; en algunos
casos, las distintas vías metabólicas pueden
interrelacionarse.
Algunas hazañas celulares:
✓ En 1 s, una célula normal de
nuestro cuerpo emplea un
promedio de 10 millones de
moléculas de ATP y sintetiza
otras tantas.
✓ No es raro que una enzima
celular
catalice
25000
reacciones o más por
segundo; la mayoría de las
células contiene cientos o
miles de enzimas diferentes.
El METABOLISMO CELULAR es la suma de todas las reacciones químicas que
ocurren en una célula, cuyas vías o rutas metabólicas pueden dividirse en
anabólicas y catabólicas
Metabolismo celular
ANABOLISMO Y CATABOLISMO
El ANABOLISMO, conocido también como BIOSÍNTESIS, es la parte del
metabolismo en la que se incorporan sustancias simples a moléculas
más complejas necesarias para la célula.
El anabolismo se encarga sobre todo de obtener materiales y energía
química de las moléculas del alimento, y de canalizarlas para que se
realicen las funciones de reparación y crecimiento de la célula. También
se encarga de la construcción de nuevas moléculas más complejas que
integrarán las reacciones de recambio y reutilización de algunos bloques
de moléculas.
La energía liberada de los alimentos almacena en forma de compuestos
fosfatados de gran energía como el ATP, que posteriormente dirigirá la
actividad celular mediante distintas secuencias de reacciones químicas
implicadas en la transformación de una sustancia en otra. Estas
secuencias, conocidas como rutas o vías metabólicas, serán diferentes
de acuerdo con el tipo de célula y la función específica de que se trate
(un ejemplo es la fotosíntesis)
Un ejemplo de anabolismo es
la enzima de ADN ligasa
(mostrada en color) que rodea
a la doble hélice para reparar
una cadena de ADN.
Metabolismo celular
ANABOLISMO Y CATABOLISMO
El CATABOLISMO está representado por las funciones del metabolismo (o vías de metabólicas)
de degradación que se acompañan de liberación de energía química, producto, sobre todo, de
las moléculas complejas que se descomponen en otras más simples.
Una parte de esta energía química se almacena en forma de compuestos de gran energía
como el ATP, mientras que otros compuestos más sencillos, como la glucosa, sirven como
sustratos para otras reacciones exotérmicas.
División de las vías o rutas metabólicas
Metabolismo celular
ANABOLISMO Y CATABOLISMO
De acuerdo con la forma en que la célula obtiene sus materiales y energía para llevar a cabo su
metabolismo, la nutrición celular es de dos tipos: AUTÓTROFA y HETERÓTROFA. En la primera,
las células obtienen su energía a partir de productos inorgánicos (como la luz solar y
elementos químicos), y en la segunda la energía se obtiene de alimentos.
Las células capaces de fabricar, mediante reacciones anabólicas, sus propios alimentos y otras
sustancias, a partir de productos inorgánicos, se denominas AUTÓTROFAS. La palabra proviene de las
raíces griegas, auto, por sí mismo y trophos, que se alimenta o nutre.
Se conocen dos procesos de nutrición celular autótrofa de metabolismo anabólico: la quimiosíntesis y la
fotosíntesis.
✓ LA QUIMIOSÍNTESIS es característica de organismos procariontes quimiosintéticos o
quimioautótrofos. Consiste en obtener energía a partir de compuestos inorgánicos reducidos. Utilizan
además el CO2 como fuente principal de carbono.
✓ LA FOTOSÍNTESIS es un proceso que se lleva a cabo en presencia de luz y es característica de células
procariontes y eucariontes que poseen clorofila. A estas células se les conoce como células
fotosintéticas o fotoautótrofas.
ANABOLISMO Y CATABOLISMO
Tipos de organismos con nutrición autótrofa
Metabolismo celular
La QUIMIOSÍNTESIS se realiza en
organismos procariontes capaces
de utilizar la energía química que
obtienen de la oxidación de
productos inorgánicos gracias a la
acción de sistemas enzimáticos
muy especializados.
ANABOLISMO Y CATABOLISMO
Organismos heterótrofos
La nutrición heterótrofa,
Metabolismo celular
de las
raíces griegas hetero (diferente),
y tropos (alimentar), es aquella
que efectúan las células y los
organismos incapaces de fabricar
por sí mismos sus alimentos.
De
acuerdo
con
las
particularidades que presentan
los distintos tipos de nutrición
heterótrofa, a ésta se le divide
en: holozoica, saprofita y
parásita.
Un organismo unicelular holozoico el
Dinidium sp. (a la izquierda) está a
punto de devorar a un Paramecium sp.
Hongos
saprofitos
como
el
Penicilium sp., son responsables de
la putrefacción y “reciclamiento” de
la materia orgánica.
Parásitos como la tenia humana o solitaria (Taenia solium) que se aloja
en el intestino, se alimentan de los nutrimientos que el huésped
consume, con lo que causa daños.
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
¿Qué es lo que proporciona combustible a la vida dentro de las células? EL ATP
Una célula solo contiene ATP suficiente como para sostener de 30 segundos a unos minutos de actividad normal.
Debido a su alta energía potencial, el ATP es inestable y no se almacena. Como consecuencia, la mayoría de las
células está fabricando ATP todo el tiempo.
¿Qué ocurre cuando se oxida la glucosa?
Cuando la glucosa sufre la reacción incontrolada de oxidación que denominamos COMBUSTIÓN, parte de la energía
potencial almacenada en sus enlaces químicos se convierte en energía cinética, en forma de calor y luz.
Se libera 685 Kcal
En nuestras células no ocurre la combustión. La glucosa se oxida mediante una larga serie de reacciones redox
cuidadosamente controladas. En lugar de liberar toda la energía en calor, buena parte de ella se utiliza para fabricar
ATP.
➢ La respiración celular y la combustión oxidan completamente la glucosa hasta CO2 y H2O
➢ La fermentación no oxida completamente la glucosa.
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
La OXIDACIÓN DE LA GLUCOSA mediante la RESPIRACIÓN CELULAR se puede considerar un proceso de 4
pasos utilizado para convertir la energía química de la glucosa en energía química del ATP.
1. GLICÓLISIS. En este paso se descompone la glucosa de 6 carbonos a dos moléculas de piruvato. Durante este
proceso se produce ATP a partir de ADP y la dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD+) se reduce para formar
NADH.
2. PROCESAMIENTO DEL PIRUVATO. El piruvato se procesa para formar una molécula de CO2, y los dos carbonos
restantes se utilizan para formar el compuesto acetil CoA. La oxidación del piruvato hace que NAD+ se reduzca a
NADH.
3. CICLO DEL ÁCIDO CÍTRICO. Cada acetil CoA se oxida para obtener dos moléculas de CO2. Durante esta
secuencia de reacciones se produce más ATP y NADH, y el dinucleótido de flavina y adenina (FAD) se reduce para
formar FADH2.
4. TRANSPORTE DE ELECTRONES Y FOSFORILACIÓN OXIDATIVA. Los electrones del NADH y FADH2 se mueven
a través de una serie de proteínas denominada cadena de transporte de electrones (ETC). La energía liberada en
esta cadena de reacciones redox se utiliza para crear un gradiente de protones a través de una membrana; el
consiguiente flujo de vuelta de protones a través de la membrana se emplea para fabricar ATP. Dado que este modo
de producción de ATP enlaza la fosforilación del ADP con la oxidación del NADH y el FADH2 se denomina
fosforilación oxidativa.
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
La respiración celular oxida la glucosa para formar ATP
Cada componente produce moléculas de alta energía en la forma de nucleótidos (ATP) y/o portadores electrónicos (NADH o
FADH2). Como los 4 componentes están conectados, la oxidación de la glucosa es una vía metabólica integrada. Los tres primeros
pasos oxidan la glucosa para producir NADH y FADH2 que luego alimentan la cadena transportadora de electrones.
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
La respiración celular interacciona con otras vías catabólicas y anabólicas
Diversos compuestos de alta energía de los hidratos de carbono, grasas o proteínas pueden descomponerse mediante reacciones
catabólicas y emplearse en la respiración celular para la producción de ATP. Varios de los productos intermedios de la respiración celular
actúan como moléculas precursoras en reacciones anabólicas que conducen a la síntesis de hidratos de carbono, nucleótidos, lípidos y
aminoácidos.
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
Vía de la glucólisis
Esta secuencia de 10 reacciones oxida la glucosa a piruvato. Cada reacción es catalizada por una enzima diferente para producir 2 ATP
netos (se producen 4 ATP, pero 2 se gastan), dos moléculas de NADH y dos moléculas de piruvato. En el paso 4, la fructosa-1,6bifofostato se divide en 2 productos que son procesados en los pasos 6 a 10. Las cantidades indicadas para “lo que entra” y “lo que
sale” son los totales combinados para ambas moléculas.
1. Hexocinasa
2. Fosfoglucosa isomerasa
3. Fosfofructocinasa
4. Fructosa-bifosfato aldolasa
5. Triosa fosfato isomerasa
6. Gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa
7. Fosfoglicerato cinasa
8. Fosfoglicerato mutasa
9. Enolasa
10. Piruvato cinasa
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
La fosforilación a nivel de sustrato
implica a una enzima y a un sustrato
fosforilado
La fosforilación a nivel de sustrato ocurre cuando una
enzima cataliza la transferencia de un grupo fosfato
de un sustrato fosforilado a ADP, formando ATP.
La fosfofructocinasa tiene dos lugares
de unión para el ATP
Modelo de una de las cuatro subunidades idénticas de
fosfofructocinasa. En el sitio activo, el ATP se utiliza como
sustrato para transferir uno de sus grupos fosfato a la fructosa6-fosfato. En el sitio regulador, la unión del ATP inhibe la
reacción, cambiando la forma de la enzima.
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
Estructura de la
mitocondria
Procesamiento del piruvato
El piruvato se oxida a acetil CoA
La reacción mostrada está catalizada por la
piruvato deshidrogenasa. En el proceso, un
carbono (en el diagrama, en rojo) se oxida
completamente para formar CO2 y se libera.
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
El ciclo del ácido cítrico completa la
oxidación de la glucosa
Aconitasa
El acetil CoA entra el el ciclo de Krebs y
salen CO2, NADH, FADH2 y GTP o ATP. El
GTP o ATP se producen por fosforilación a
nivel de sustrato.
Isocitrato
deshidrogenasa
Isocitrato
sintasa
El ciclo del ácido cítrico se regula mediante
inhibición por retroalimentación
α-cetoglutarato
deshidrogenasa
Malato
deshidrogenasa
Fumarasa
ATP: regulador alostérico
NADH: inhibidor competitivo
El ciclo de Krebs se ralentiza cuando el ATP y el NADH abundan
Succcinil CoA
sintetasa
Succinato
deshidrogenasa
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
La oxidación de la glucosa produce ATP, NADH, FADH2 y CO2
La glucosa se oxida completamente a dióxido de carbono mediante la glucólisis, el procesamiento del piruvato y el ciclo del ácido cítrico
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
Variación de la energía libre a medida que se oxida la glucosa
✓ Se liberan 685 Kcal/mol de
energía libre de la oxidación
de la glucosa.
✓ Buena parte de la energía se
aprovecha en forma de ATP,
NADH y FAH2.
✓ Los óvalos verdes numerados
identifican los pasos de
reacción en la glucólisis y el
ciclo del ácido cítrico.
Basándose en los datos de esta
gráfica, ¿Cuál de las tres moléculas
de alta energía producidas
durante la oxidación de la glucosa
cabría esperar que transporte la
mayor cantidad de energía
química?
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
En una cadena de transporte de electrones tiene
lugar una serie de reacciones de oxidaciónreducción
La energía potencial en los electrones compartidos
disminuye desde los transportadores de electrones
NADH y FADH2 a través de una cadena transportadora de
electrones hasta un aceptor final de electrones. En la
cadena de transporte de electrones, el oxígeno es
aceptor de electrones y forma agua como subproducto.
La variación global de energía libre de 52 kcal/mol
(desde el NADH hasta el oxígeno) se descompone en una
serie de pequeños pasos.
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
¿Cómo funciona la cadena transportadora de electrones?
Los componente individuales de la
cadena
transportadores
de
electrones mostrados en la figura
se encuentran en la membrana
interior de las mitocondrias.
Q y el citocromo c transportan
electrones de un complejo a otro:
Q también bombea protones a
través de la membrana. La flecha
de color naranja indica el
movimiento de Q entre un sitio y
otro, desde la matriz mitocondrial
al espacio intermembranoso.
Si el transporte de electrones no fabrica ATP,
¿QUÉ OTRA COSA LO HACE?
Añada una flecha que atraviesa la membrana y
etiquétela como “gradiente de protones”. En los
recuadros de la parte inferior, enumere “lo que
entra” y “lo que sale” para cada complejo.
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
Evidencia de la hipótesis quimiosmótica
INVESTIGACIÓN
CUESTIÓN: ¿cómo están vinculadas la cadena de
transporte de electrones y la producción de ATP?
3. Iluminar la vesícula, de
modo que la
bacteriorrodopsina bombee
protones hacia fuera de la
vesícula, creando un
gradiente de protones.
HIPÓTESIS QUIMIOSMÓTICA: la conexión es indirecta. La CTE crea un
gradiente protónico y la ATP sintasa utiliza el gradiente para sintetizar ATP.
HIPÓTESIS ALTERNATIVA: la conexión es directa. Se necesitan proteínas de
CTE específicas para la síntesis de ATP por la ATP sintasa
1. Crear vesículas a partir de
membranas artificiales; añadir
ATP sintasa, una enzima
presente en las mitocondrias.
PREDICCIÓN DE LA HIPÓTESIS QUIMIOSMÓTICA: se producirá ATP dentro de
la vesícula.
PREDICCIÓN DE LA HIPÓTESIS ALTERNATIVA: no se producirá ATP sin CTE
RESULTADOS:
Se produce ATP dentro de la
vesícula en ausencia de la
cadena de transporte de
electrones
ATP sintasa
Bacteriorrodopsina
2. Añadir bacteriorrodopsina,
una proteína que funciona
como una bomba de protones
activada por la luz
CONCLUSIÓN: la conexión entre el transporte de electrones y la síntesis de
ATP es indirecta; la síntesis de ATP solo requiere un gradiente de protones
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
La fosforilación oxidativa necesita el motor de la
ATP sintasa y un gradiente de protones
La ATP sintasa tiene dos componentes principales,
designados como F0 y F1, conectados por un eje.
La unidad F0 gira cuando los protones pasan a su través.
El eje transmite la rotación a la unidas F1, para dar lugar
a la fabricación de ATP a partir de ADP y Pi.
producción de ATP enlaza la fosforilación del ADP con la oxidación
del NADH y el FADH2 se denomina fosforilación oxidativa.
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
Producción de ATP durante la respiración celular
La producción real de ATP por cada glucosa (29 ATP) es menor que el cálculo teórico (38 ATP) debido a la energía requerida para
importar el NADH desde el citoplasma y debido al uso de la fuerza protónica para transportar activamente Pi hacia la matriz
mitocondrial
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
Respiración celular
El oxígeno es el
aceptor
de
electrones utilizado
por
todos
los
eucariotas y una gran
diversidad
de
procariotas.
Las
especies
que
dependen del oxígeno
como aceptor de
electrones para la CTE
utilizan respiración
AERÓBICA y reciben
el
nombre
de
organismos
aeróbicos.
CTE: Cadena transportadora de electrones
Las células que
dependen de otros
aceptores
de
electrones distintos
del oxígeno se dice
que
utilizan
respiración
ANAERÓBICA.
NO3-, SO42-, H2,
H2S, CH4 u
otros
compuestos
inorgánicos
como donantes
de electrones
en lugar de la
glucosa.
En bacterias y arqueas, la CTE y la ATP sintasa se localizan en la membrana plasmástica.
Metabolismo celular RESPIRACIÓN CELULAR Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
La respiración celular y la fermentación son vías alternativas para producir energía
Si no hay ningún aceptor de electrones para mantener
la ETC operando, el piruvato sufre una serie de
reacciones conocidas con el nombre de fermentación
La fermentación regenera NAD+ de modo que la glucólisis pueda continuar
Metabolismo celular FOTOSÍNTESIS
La fotosíntesis utiliza la luz solar para fabricar hidratos de carbono
Los organismos fotosintéticos no pueden almacenar la energía electromagnética de la luz salvo la
conviertan en otra forma.
En la fotosíntesis, la energía de la luz del sol se transforma en energía química en los enlaces C-C y
C-H de los hidratos de carbono.
La reacción global se simplifica así:
CO2 + H2O + ENERGÍA LUMÍNICA → (CH2O)n +O2
Transferencia de electrones durante la reducción de la glucosa
Metabolismo celular FOTOSÍNTESIS
La fotosíntesis tiene dos
componentes relacionados
En las reacciones fotosintéticas que captan la luz, la energía
lumínica se transforma en energía química en forma de ATP y
NADPH. Durante el ciclo de Calvin, se emplean el ATP y el
NADPH producidos en las reacciones que capturan la luz, para
reducir el dióxido de carbono a azúcar.
Metabolismo celular FOTOSÍNTESIS
Los pigmentos fotosintéticos absorben la luz
La luz solar incluye la luz blanca, compuestas por todas las longitudes
de onda de la parte visible del espectro electromagnético a la vez.
Cuando un fotón incide sobre un objeto, el fotón puede absorberse,
transmitirse o reflejarse. Una molécula de pigmento absorbe fotones
de longitudes de onda concretas.
Metabolismo celular FOTOSÍNTESIS
Los pigmentos fotosintéticos contienen estructuras en anillo
Existe una fuerte correlación entre el
espectro de absorción de los pigmentos y
el espectro de acción de la fotosíntesis
a. Aunque las clorofilas a y b son muy similares
estructuralmente, tienen los espectros de absorción
característicos (ver figura anterior)
b. El β-caroteno es un pigmento naranja que se
encuentra en la raíz de la zanahoria y en tejidos de
otras plantas.
Metabolismo celular FOTOSÍNTESIS
El esquema Z conecta los fotosistemas I y II
El esquema Z propone que los electrones del agua son primero energizados por el fotosistema II para generar ATP y luego por el
fotosistema I para reducir NADP+ a NADPH
Metabolismo celular FOTOSÍNTESIS
Los electrones pasan del agua al NADP+ a través de una vía lineal
En la membrana tilacoide, el fotosistema II utiliza la luz para proporcionar energía a electrones extraídos del agua y los pasa a través de una CTE
que incluye las plastoquinona (PQ), complejo citocromo y las plastocianinas (PC). La CTE produce una fuerza protónica que se utlliza para fabricar
ATP. El fotosistema I proporciona energía a los electrones a partir de la PC y los pasa a ferredoxina, con el fin de reducir NADP+ a NADPH.
Metabolismo celular FOTOSÍNTESIS
El dióxido de carbono se reduce en el ciclo de Calvin
Se muestran el número de reactivo y productos resultantes de tres ejecuciones de ciclo. De los seis G3P que se generan durante la fase de reducción, uno
se emplea en la síntesis de glucosa o fructosa y los otros cinco se usan para regenerar la RuBP. Las tres RuBP que se regeneran participan en las reacciones
de fijación correspondientes a ejecuciones adicionales del ciclo
RuBP: bifosfato de ribulosa; 3PGA: 3-fosfoglicerato; G3P: gliceraldehido-3-fosfato
Movilidad intracelular DISTRIBUCIÓN DE PROTEÍNAS
Una "hoja de ruta" simplificada del tráfico de
proteínas dentro de un célula eucariota
Los orgánulos delimitados por membranas
importan proteínas por uno de tres
mecanismos posibles
Movilidad intracelular DISTRIBUCIÓN DE PROTEÍNAS
INVESTIGACIÓN
CUESTIÓN: ¿contiene la proteína nucleoplasmina una
señal de “enviar a núcleo”
HIPÓTESIS: La nucleoplasmina contiene una señal discreta
“enviar al núcleo” que reside en la cola o la región central.
HIPÓTESIS NULA: La nucleoplasmina no requiere una señal
para entrar en el núcleo, o bien toda la proteína sirve como
señal
Movilidad intracelular DISTRIBUCIÓN DE PROTEÍNAS
Algunas secuencias señales típicas
Movilidad intracelular DISTRIBUCIÓN DE PROTEÍNAS
Las secuencias señal conducen a las proteínas al orgánulo correspondiente
Proteína citosólica
(con secuencia señal)
Proteína del RE con
secuencia señal eliminada
secuencia
señal del RE
adherida a la
proteína
citosólica
Proteína del RE
Secuencia señal
del RE
A. NORMAL
Proteína citosólica con
secuencia señal del RE
B. SECUENCIAS SEÑAL INTERCAMBIADAS
Movilidad intracelular DISTRIBUCIÓN DE PROTEÍNAS
Estructura de la envoltura nuclear y complejo del poro nuclear
Las subunidades ribosómicas y varios tipos de ARN salen del núcleo; los nucleótidos y determinadas proteínas
entran en él. En una célula típica, más de 500 moléculas atraviesan cada uno de los 3000-4000 poros nucleares por
segundo. El nivel de tráfico a través de los poros nucleares es extraordinario. ¿Cómo se dirige y regula?
Movilidad intracelular DISTRIBUCIÓN DE PROTEÍNAS
Las proteínas destinadas al núcleo se transportan en
forma activa a través de los poros nucleares
Cómo la hidrólisis de GTP
por Ran en el citosol proporciona
direccionalidad al transporte nuclear
Receptores de
importación
nuclear
(importinas)
Movilidad intracelular DISTRIBUCIÓN DE PROTEÍNAS
Las proteínas se importan al interior de una
mitocondria en forma desplegada
Translocación de proteínas precursoras del
cloroplasto en el espacio tilacoide
Movilidad intracelular DISTRIBUCIÓN DE PROTEÍNAS
La síntesis de las proteínas del citosol y la de los orgánulos delimitados
por membranas (ej. RE) ocurre en un conjunto común de ribosomas
Translocación co-traduccional y
postraduccional de proteínas
Movilidad intracelular DISTRIBUCIÓN DE PROTEÍNAS
La hipótesis señal explica como las proteínas destinadas a la secreción entran
en el sistema endomembranoso
Según la hipótesis de la señal, las proteínas destinadas a ser secretadas contienen un pequeño fragmento de aminoácidos que
interacciona con una partícula de reconocimiento de la señal (SRP) en el citosol. Esta interacción dirige la síntesis del resto de la
proteína hacia la luz del RE rugoso.
Movilidad intracelular DISTRIBUCIÓN DE PROTEÍNAS
Una secuencia señal para RE y una para SRP dirigen el ribosoma hacia la membrana
La SRP se une a la secuencia señal expuesta y al ribosoma y, por este motivo, torna más lenta la síntesis de proteica. A continuación, el complejo SRP-ribosoma
se une al receptor de la SRP en la membrana del RE. Se libera entonces la SRP, en tanto el ribosoma pasa a un canal de translocación proteica en la membrana
del RE. Por último, el canal de translocación inserta la cadena polipeptídica en la membrana y comienza a transferirla a través de la bicapa lipídica.
partícula de reconocimiento de la señal (SRP)
Movilidad intracelular
DISTRIBUCIÓN DE PROTEÍNAS
Una proteína soluble cruza la membrana del RE e ingresa en la luz
cadena polipeptídica que
emerge del ribosoma
secuencia
señal
canal de
translocación
péptido señal
escindido
canal de translocación
cerrado
peptidasa
señal
proteína soluble madura
en la luz del RE
Una proteína transmembrana de paso doble emplea
una secuencia de comienzo de transferencia interna
al integrarse en la membrana del RE
En estas figuras se omitió el ribosoma unido a la membrana
Una proteína transmembrana de paso único
se integra en la membrana del RE
TRANSPORTE VESICULAR
Las vesículas brotan de una membrana y se fusionan con
otra; transportan los componentes de la membrana y las
proteínas solubles entre los compartimientos celulares
Las moléculas de clatrina forman jaulas similares a
canastas que ayudan a dar a las membranas la forma de
vesículas.
Transporte vesicular
TRANSPORTE VESICULAR
Uso de diferentes capas para diferentes pasos en el tráfico de vesículas
Electron micrographs of
clathrin-coated, COPI-coated,
and COPII-coated vesicles.
COP: Coat protein
TRANSPORTE VESICULAR
Vesículas recubiertas con clatrina transportan moléculas de carga seleccionadas
Las moléculas de la proteína DINAMINA hidrolizan GTP que tienen unido para desprender la vesícula
TRANSPORTE VESICULAR
RECONOCIMIENTO INICIAL
Las proteínas Rab y las
proteínas SNARE ayudan a
dirigir las vesículas de
transporte
a
sus
membranas diana
ACOPLAMIENTO
FUSIÓN
Las proteínas Rab están asociadas a GTP
ACOPLAMIENTO DE
LA VESÍCULA DE
TRANSPORTE
membrana diana
UNIÓN DE
MEMBRANA
membrana diana
FUSIÓN DE
MEMBRANAS
Las proteínas SNARE
desempeñan una función
central en la fusión de la
membrana
VÍAS SECRETORAS
Muchas proteínas son
glucosiladas en el RE
VÍAS SECRETORAS
El tamaño del RE es controlado por la cantidad de proteína que fluye a través de él
Las chaperonas previenen que las proteínas mal
plegadas o ensambladas en forma parcial
abandonen el RE
Las proteínas mal plegadas en la luz del RE activan
la producción de chaperonas y la expansión del RE
Proteína malenovelada: proteína mal plegada
Proteína enovelada apropiadamente: proteína plegada correctamente
VÍAS SECRETORAS
Las proteínas se modifican y se distribuyen aun más en el complejo de Golgi
Man, mannose; GlcNAc, N-acetylglucosamine;
Gal, galactose; NANA, N-acetylneuraminic
acid (sialic acid).
VÍAS SECRETORAS Las proteínas secretoras se liberan de la célula por exocitosis
En las células secretoras las vías reguladas y constitutivas de la
exocitosis divergen en la red trans de Golgi
Proteínas solubles
recién sintetizadas
para la secreción
constitutiva
Lípidos de la membrana
plasmática recién
sintetizados
Vesícula
de transporte
SECRECIÓN
CONSTITUTIVA
Fusión de la
membrana
no regulada
Las vesículas secretoras empaquetan
y descargan cúmulos concentrados de
proteínas
Proteína de la membrana
plasmática recién sintetizada
Red
trans
de
Golgi
Membrana
plasmática
Hormona o
neurotransmisor
que actúan como
señal
Transducción
de señal
SECRECIÓN
REGULADA
Complejo de Golgi
Vesícula secretora
que almacena
proteínas de
secreción
Fusión de la
membrana
regulada
CITOSOL
ESPACIO
EXTRACELULAR
VÍAS ENDOCÍTICAS
Las células fagocíticas especializadas ingieren partículas grandes
Células fagocíticas que ingieren otras células
VÍAS ENDOCÍTICAS
Las líquidos y las macromoléculas son captados por pinocitosis
Formación de vesículas recubiertas con
clatrina de la membrana plasmática
Representación esquemática de la
macropinocitosis
Caveola en la membrana plasmática de un fibroblasto
VÍAS ENDOCÍTICAS
La endocitosis mediada por receptor proporciona una vía específica hacia el interior
de las células animales
La LDL ingresa en la
célula por medio de la
endocitosis mediado
por receptores
ENDOCITOSIS
REGRESO DE LOS
RECEPTORES DE
LDL A LA
MEMBRANA
PLASMÁTICA
PÉRDIDA DE
LA CUBIERTA
endosoma
DESPRENDIMIENTO DE LAS
VESÍCULAS DE TRANSPORTE
FUSIÓN CON
EL ENDOSOMA
TRANSFERENCIA
AL LISOSOMA
Colesterol
libre
lisosoma
Enzimas
hidrolíticas
VÍAS ENDOCÍTICAS
Las macromoléculas endocitadas se
distribuyen en los endosomas
1. Reciclado
Endosoma temprano
Vesícula de
transporte
Unión
estrecha
2. Degradación
Lisosoma
3. Transcitosis
Membrana
plasmática
basolateral
Núcleo
Los lisosomas son los sitios principales de la
digestión intracelular
VÍAS ENDOCÍTICAS Existen tres vías para reciclar material en el lisosoma
La endocitosis y la fagocitosis mediadas por receptor implican acarrear material desde el exterior y rodearlo con una bicapa lipídica desde la membrana plasmática. Los
endosomas maduran en lisosomas o, como los fagosomas, se fusionan con los lisosomas existentes. En la autofagia, el material del citoplasma se encapsula con una membrana
interna antes de fusionarse con el lisosoma.
BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA
1.
Alberts B, Bray D, Hopkin K, Jhonson A, Lewis J, Raff M, et al. Introducción a la
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GRACIAS
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