aparato de golgi, lisosomas y peroxisomas
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Consiste en una serie de sacos aplanados o
cisternas formando pilas.
Cada pila consiste de 3 a 6 cisternas y su númerodepende del tipo de célula.
Las cisternas del Golgi estánorganizadas en una serie decompartimentos deprocesamiento:•Red Golgi cis (CGN)•Cisternas cis,•Cisternas mediales,•Cisternas trans,•Red Golgi trans (TGN)
Alberts et al, 2002
Alberts et al, 2002
Conformado por una o varias unidades funcionales llamadas
DICTIOSOMAS .
El número de dictiosomas varía en las distintas clases de
células
Las células secretorias polarizadas
poseen un solo dictiosoma grande
ubicado entre el núcleo y la superficie
celular, donde se libera la secreción:
células de copa de la mucosa
intestinal, de la tiroides y del
páncreas exocrino.
Otras células poseen varios dictiosomas pequeños distribuidos
por todo el citoplasma: células plasmáticas, los hepatocitos y las
neuronas.
Las moléculas que arriban a la TGN son transferidas mediante
vesículas transportadoras hacia la membrana
plasmática,lisosomas o los endosomas.
Cada DICTIOSOMA está integrado
por:
•Una Red cis (CGN) que sólo
reciben vesículas transportadoras
Provenientes del RE.
•Una Red Trans (TGN)
•Una Cisterna Cis, Una cisterna
Trans y una Cisterna media
Las proteínas que funcionan dentro del aparato de Golgi son retenidas comoproteínas de membrana .Las señales de retención de varias proteínas del Golgi están localizadas ensus dominios de transmembrana, lo que previene que sean empacadas envesículas que abandonan TGN. Sin embargo, no hay una secuencia comúny es posible que la señal sea la estructura secundaria o la terciaria.
Varias enzimas localizadas en la membrana del Golgi comogalactosiltransferasa y sialiltransferasa, tienen una estructura similar: unsolo dominio de transmembrana con un corto N-terminal hacia el citosol y unlargo dominio C-terminal, que contiene el sitio catalítico hacia ellumen.
Alberts et al, 2002citosol
lumen GolgiClase 1, TipoII
Muchos de los gruposoligosacáridos adicionados a lasproteínas en el RE sufrenmodificaciones en el aparato deGolgi.
Las proteínas solubles y demembrana entran al Golgi cis envesículas de transporte (COP-II),desde el RE.
Si poseen la señal de retenciónKDEL vuelven al RE. Lis-Asp-Glu-Leu(KDEL) en vesículas (COP-I) por lade vía de recuperación.
Cooper, 2000
COPII
COPI
ERGIC
• La glucoproteína sintetizada en
el RE llega al A.de Golgi mediante
una vesícula transportadora
para continuar procesándose.
• La cadena oligosacárida
experimenta nuevos agregados y
remociones de monosacáridos,
según el tipo de glucoproteína
que se requiere formar.
Las enzimas responsables de este procesamiento obran
secuencialmente, para lo cual se hallan distribuidas en las
cisternas siguiendo el orden en que actúan.
Los oligosacáridos son procesados en una secuencia ordenada dereacciones.1º Remoción de 4 residuos manosa (Golgi cis).2º Adición secuencial de una N-acetilglucosamina , la remoción deotras dos manosas y la adición de dos N-acetilglucosaminas más. Enesta etapa las proteínas se hacen resistentes a endoglicosidasasespecíficas3º Adicion al oligosacárido tres residuos galactosa y tres ácidosiálico .
Las proteínas destinadas
a lisosomas son
reconocidas y modificadas
en el Golgi cis, por la
adición al oligosacárido de
grupos fosfato : N-
acetilglucosamina fosfato
a residuos manosa
Los grupos N-acetilglucosamina son luego removidos, dejando
grupos manosa-6-fosfato (M6P) en el oligosacárido.
Esta modificación (fosforilacion) impide la remoción de estos
residuos durante el procesamiento posterior.
Las proteínas con el marcadorM6P son reconocidas porproteínas receptoras presentes enlas membranas de la TGN ytransportadas a lisosomasvía endosomas tardíos, envesículas de transporterecubiertas de la proteínaCLATRINA.
ENDOSOMA TARDÍO
lisosoma
Alberts et al, 2002
Es la modificacion de proteínas poradición de azúcares (oligosacáridoscortos de 1 a 4 residuos de azucares) alas cadenas laterales de residuos serina otreonina dentro de secuencias específicasde Aas, quienes generalmente unen N-acetilgalactosamina a la que se puedenagregar otros azúcares, de uno a la vez, yson catalizada por diferentesglicosiltransferasas.
El proceso comienza en el Golgi cis y finaliza en el trans
Las proteínas que salen
por la TGN en vesículas
de transporte son
destinadas a la
superficie celular u a
otro compartimiento.
En ausencia de señales específicas de destinación, las
proteínas son llevadas a la membrana plasmática por
SECRECIÓN CONSTITUTIVA
Alternativamente, en algunas celulas, las proteínas pueden
ser destinadas a otros organelos (lisosomas):
SECRECIÓN REGULADA donde las vesículas son
retenidas en el citoplasma hasta la llegada de una
sustancia inductora u otra señal que ordene su liberación.
Modelo de transporte vesicular: las cisternas son estructurasestáticas y las proteínas en tránsito se transportan en vesículas COP-Ique yeman de un compartimento y se funden con el siguiente. El flujoretrogado se haría también a través de vesículas COP-I.Modelo de maduración de las cisternas : Las cistenas son estructurasdinámicas que maduran a medida que se movilizan al través de la pila. Lacompartimentalización de las enzimas del Golgi se haría por flujoretrógrado en vesículas COP-I.
Alberts et al, 2002
• Las lipoproteínas y la bilis
en los hepatocitos pasan por
el aparato de Golgi.
• Los quilomicrones del
intestino producidos por los
enterocitos,
• La síntesis de lípidos en
glándulas sebáceas y
sudoríparas,
• La esteroidogénesis en las
células de Leydig.
En la enfermedad de células I (mucolipidosis II), a causa
de transtornos genéticos los fibroblastos no poseen N-
acetilglucosamina transferasa, de modo que no se forman
manosas 6-fosfato para las enzimas hidrolíticas destinadas a
los endosomas, se acumulan entonces sustratos no
digeridos en los lisosomas
Son orgánulos (vesículas o
cisternas relativamente
pequeñas) localizados
funcionalmente entre el AG y la
membrana plasmática.
Su membrana pose una
bomba protónica que cuando
se activa transporta H+ del
citosol, cuyo pH desciende a 6.
Es el lugar de la célula donde convergen tanto los materiales que
van a ser digeridos –ingresados por endocitosis- como las
enzimas hidrolíticas encargadas de hacerlo.
Se cree que la combinación de estos elementos convierte al
endosoma en lisosoma.
• LOS PRIMARIOS(tempranos o iniciales) se
localizan cerca de la membrana
plasmática, sirve como
estación de relevo para
canalizar el material endocitado ,
además, devuelve a la
membrana plasmatica las
porciones de membrana y los
receptores traídos por las
vesículas pinocíticas.
• Tiene un pH de 6,2 a 6,5.
• Tienen una estructura mas compleja
• Su pH es mas ácido, con un promedio
de 5.5
• Las sustancias que se transportan
hacia los endosomas tardíos al final
son degradas en los lisosomas en un
proceso por defecto que no
necesita ninguna señal adicional
LOS SECUNDARIOS (tardios o finales, prelisosomas.)
se localizan cerca del complejo de Golgi y del núcleo
Son procesos de transporte vesicular en los
cuales las macromoléculas y las partículas
entran en la célula
: comprende el
ingreso de líquidos junto con las
macromoléculas y los solutos disueltos en
ellos.
Prácticamente todas las células del
organismo realizan pinocitosis
LA PINOCITOSIS INESPECÍFICA o
endocitosis clatrina independiente
ocurre en todos los tipos celulares.
• PINOCITOSISREGULADA o endocitosisclatrina dependiente, lassustancias interactúan conreceptores específicoslocalizados en la membranaplasmática y ello desencadenala formación de las vesículaspinocíticas.
La GTPasa llamada DINAMINA media la liberaciónde la vesículas con cubierta de clatrina desde lamembrana plasmática
TRANSCITOSIS
los materiales ingresados por
endocitosis por una cara de la
célula atraviesan el citoplasma y
salen por exocitosis por la cara
opuesta.
POTOCITOSIS
Mecanismo que interna solutos por
invaginaciones muy pequeñas a
patir de las balsas lipídicas de la
membrana plasmática
Las caveolas son abundantes en
las células endoteliales,
musculares y adipocitos.
• FAGOCITOSIS o endocitosis clatrina independiente y
actina-dependiente, la membrana emite prolongaciones
envolventes que rodea el material hasta dejarlo englobado
en el interior del citoplasma formando el FAGOSOMA.
• Particularmente en los macrófagos y en los leucocitos
neutrófilos
• Una vez que el material fijado sobre la superficie externa de la
membrana plasmática se emite prolongaciones envolventes que
los rodean hasta dejarlo englobado en el interior del citoplasma,
llamada fagosoma, el cual se fusiona con un endosoma
secundario que recibe enzimas hidrolíticas del complejo de
Golgi y se convierten en FAGOLISOSOMAS.
• El proceso culmina con la degradación de material por parte de
las enzimas.
Son organelos limitados por una membrana. Presentan una grandiversidad de formas y tamaños y contienen un conjunto deenzimas hidrolíticas (~40 tipos), que catalizan la digestióncontrolada de macromoléculas: proteínas, ácidos nucleicos,carbohidratos y lípidos. Presentan gran diversidad morfológica y unavariedad de funciones digestivas que incluyen la degradaciónde componentes obsoletos de la célula y de materialextracelular (i.e. destrucción de microorganismos fagocitados).
Visualización histoquímica de lisosomas: se observan precipitados defosfato de plomo indicando la presencia de una fosfatasa ácida, marcadorade lisosomas.
vesículas con hidrolasasdesde el Golgi
Organelos que contienen hidrolasas ácidas (nucleasas, proteasas,glicosidasas, lipasas, etc), enzimas que requieren un pH dealrededor de 5,5 en su interior para su actividad óptima.
lumen
citosol
H+
La membrana del lisosomanormalmente mantiene estas enzimasdigestivas fuera del citosol, aunque éstasno funcionarían allí pues éste tiene un pHde aprox. 7,2.
El pH acídico del lumen del organelo semantiene debido a la presencia de sumembrana de una bomba de H+ tipo Vque impulsa la acumulación deprotones.
Los endosomas tardíos contienen el 20% del pool dehidrolasa total y son el principal sitio de proteólisis.Los lisosomas contienen la mayor parte del pool dehidrolasa pero solo el 20% de la proteólisis total serealiza en ellos.Se postula que los lisosomas principalmente seríanorganelos de almacenamiento de estas hidrolasas
En la membrana de los lisosomas existen proteínas de transportelo que permite que los productos finales de la digestión de lasmacromoléculas tales como amino ácidos, azúcares, nucleótidos, etc., seantransportados al citosol donde pueden ser reutilizados oexportados fuera de la célula.Ej.:El cotransportador LYAAT1/PAT1 que exporta aminoácidosneutros y H+s al citosol.
ENFERMEDAD PRODUCTO
INTERMEDIO
ACUMULADO
DEFECTO
ENZIMÁTICO
Enfermedad de Tay-Sachs Gangliósido GM2 Hexosaminidasa A
Enfermedad de Gaucher Glucocerebrósido -glucosidasa
Enfermedad de Niemann-Pick Esfingomielina Esfingomielinasa
Enfermedad de Krabbe Galactocerebrósido -galactosidasa
Enfermedad de Fabry Trihesóxido de ceramida -galactosidasa
Síndrome de Hurler (MPS I) Dermatán y Heparán sulfato α-iduronidasa
Síndrome de Hunter (MPS II) Dermatán y Heparán sulfato Iduronato-2-sulfatasa
Enferm. de Pompe (Glucogenosis de Tipo II) Glucógeno Glucosidasa α
-Catabolismo incompleto del sustrato,
con acumulación del metabolito
insoluble.
-Organelos llenos de macromoléculas
parcialmente digeridas, aumentan en
cantidad y tamaño.
-Interferencia con función celular normal
(enfermedad por almacenamiento
lisosomal o tesaurismosis).
• Morfológicamente son parecidos a los
lisosomas: partículas esféricas
limitadas por una membrana
• Con un diámetro variable entre 0.3 y
1.5 μm de diámetro, y con un
contenido enzimático.
• Su membrana posee TRANSPORTADORES DE
ELECTRONES como el citocromo b5, y las enzimas NADH-
citocromo b5 reductasa y NADH-citocromo P450 reductasa.
• Su composición es similar a la del retículo endoplasmático.
• Presentan una matriz formada por proteínas enzimáticas,
muchas de ellas peroxidasas, la que nunca suelen faltar es
la CATALASA
• Se cree que se originarían como
una gemación de RER.
• En la membrana del peroxisoma
hay unas proteínas que son
comunes a la membrana del RER
y a la del peroxisoma.
También se cree que sean capaces de reproducirse, previo
crecimiento seguido de fisión. En tal caso los componentes
de la membrana serían importados del citoplasma a
través de proteínas translocadoras.
Contienen enzimas que utilizan el oxígeno molecular para eliminar
átomos de hidrógeno de sustratos específicos, a través de una
reacción oxidativa que produce H2O2
RH + O2 R + H2O2
El H2O2 resultado de la reacción es un producto altamente tóxico que es
eliminado por otra enzima del peroxisoma, la catalasa, según la
reacción: 2 H2O2 2 H2O + O2
FUNCION
• Actividad enzimática
• Catabolismo de las purinas
• β-oxidación de los ácidos grasos
• Detoxificación
Junto a las mitocondrias, son losprincipales sitios de utilización deoxígeno.
METABOLISMO DE LOS LIPIDOS: B-Oxidación de los ácidos
grasos. Entre un 10 a 25% de los ácidos grasos se degradan en
los peroxisomas y el resto en las mitocondrias.
El proceso de degradación conduce a la formación de acetil CoA.
Muchas proteínas de la matriz peroxisómica utilizan una
secuencia señal SKL (Ser-Lis-Leu), ubicada en el
extremo C-terminal que no se separa tras la importación.
Estas proteínas se unen al receptor citosólico PTS1.
ALTERACIONES DE LA BIOGÉNESIS DEFICIENCIA DE UNA ENZIMA PEROXISOMAL
Sindrome de Zellweger Deficiencia de proteinas translocadoras de enzimas al
peroxisoma
Adrenoleucodistrofia neonatal Deficiencia de Acil CoA oxidasa
Enfermed. de Refsum infantil Deficiencia de tiolasa peroxisomal
Condrodisplasia punctata rizomiélica Defic. de Dihidroxi-acetona-fosfato acil sintetasa (DHAPT)
a) Síndrome Zellweger b) Adrenoleucodristofia neonatal c) Enferm. de Refsum infantil.