0:03 Bienvenidos y bienvenidas a la materia biología e introducción a la biología celular del programa UA21 para carreras de ciencias de la salud. Mi nombre es Camila Denis Cuello y en este video vamos a recorrer un tema fundamental para comprender cómo funciona la célula eucariota, el sistema de endomestran. En esta clase vamos a estudiar características generales y estructuras que lo conforman. Rículo endoplásmico, procesos biosintéticos asociados a membranas, aparato de golis ciclosecretor, lisosomas, digestión intracelular, endosomas endocitosis, formación, traslado y destino de las ciclas de transporte y finalmente peroxisones. Cuando pensamos en una célula eucariota,
0:48 solemos imaginarla como una estructura organizada en el que cada organela cumple una función específica. Y de hecho, una de las grandes diferencias entre las células eucariotas y procariotas radica precisamente en la presencia de organelas rodeadas por membrana, como vimos al inicio de la cursada. En esta diapositiva vemos la representación de una célula vegetal y un animal con sus organelas. Estas constituyen lo que denominamos el sistema de endomembrana, ya que se encuentran rodeadas de una membrana constituida por una bicapa lipídica y son la enultura nuclear, que la van a estudiar en profundidad en el seminario específico, el retículo endoplasmático, rugoso liso, el aparato de goli, endosomas lisosomas y peroxisomas.
1:36 Recuerden que son orgánulos rodeados de membrano. Comenzaremos analizando el retículo endoplásmico. El retículo endoplásmico puede ser rugoso o liso y consiste en una red de túbulos y sacos denominados cisternas rodeados de una membrana continua y una única cavidad. El retículo endoplásmico rugoso posee ribosomas en la cara citosólica que participan de la síntesis de procesamiento de proteínas. Algunas proteínas como las que se destinan al núcleo mitocondrias, cloroplastos oxisomas se sintetizan en ribosomas libres en el citosol y no ingresan al retículo endoplásmico rugoso. Mientras que en el retículo endoplásmico liso se lleva a cabo la síntesis de lípidos como fofolípidos, glucolípidos y colesterol
2:23 que van a formar parte de la membrana plasmática y también es una organela que actúa como reservorio de calcio intracelular. Esta función es relevante, ya que interviene en la contracción muscular, tanto de la musculatura lisa como de la esquelética y cardíaca. Como mencioné en la diapositiva anterior, el retículo endoplásmico liso no contiene ribosomas y tanto su volumen como la distribución espacial y la funcionalidad del retículo endoplásmico liso está determinada por el tipo celular. En el esquema pueden observar el retículo endoplásmico rugoso con sus ribosomas esquematizados en rojo y retículo endoplasmático liso sin los ribosomas y se puede observar que consiste en una membrana continua y una única cavidad.
3:09 Volviendo al retículo endoplásmico liso y particularmente el caso del retículo sarcoplásmico de los miocitos que componen el músculo esquelético cardíaco y liso, se encuentra adaptado a la contracción muscular en la que participa el calcio que es almacenado en dicho artículo. Además, el calcio participa en procesos de transporte y vías de señalización, como estudiarán más adelante. Pero el retículo endoplásmico liso también interviene en otras funciones como en la síntesis de esteroides como la corticoesterona y el cortisol en las glándulas suprarrenales que se sintetizan a partir del ciclopentano peridrofedestreno. Participa de la síntesis de lipoproteínas. Esto ocurre en células hepáticas
3:56 llamados hepatocitos y permiten transportar lípidos en el torrente sanguíneo. También participan de la detoxificación, ya que en los hepatocitos hay enzimas que permiten eliminar productos metabólicos, tóxicos e incluso metabolizar fármacos. Y también participa en la defosforelación de glucosa se fosfato, que permite obtener glucosa que puede transportarse a otros tejidos y utilizarse como fuente de energía. Pasemos ahora a analizar el retículo endoplásmico rugoso y el recorrido de una proteína que tiene como destino la membrana plasmática a modo de ejemplo. Las proteínas que tienen como destino la membrana plasmática, los lisosomas,
4:42 endosomas, vesículas de secreción o la membrana nuclear van a dirigirse al retículo endoplásmico redo. El proceso suele ser cotraduccional y está dado por la presencia de una secuencia señal presente en el extremo aminoterminal del polipido naciente. Ahora veamos cómo ocurre este procesamiento de proteínas en el retículo endoplásmico rugoso. En un primer paso tenemos un ribosoma traduciendo un RN mensajero a proteína y la secuencia señal en extremo aminoterminal que vemos representada en color rojo. A medida que la secuencia señal emerge del rigosoma es reconocida y unida a la partícula de reconocimiento de señal o PRS que vemos esquematizada en color.
5:29 En esta instancia se pausa la traducción para reanudarse más adelante. En un segundo paso, la partícula de reconocimiento de señal acompaña al complejo formado por el rigosoma, RN mensajero, secuencia señal y partícula de reconocimiento de señal hasta la membrana del retículo endoplasmático rugoso, donde se une al receptor de la partícula de reconocimiento de señal OPS. En un tercer paso, la partícula de reconocimiento de señal se libera, el ribosoma se une a un transgnocón y la secuencia señal se inserta en un canal de membrana abriendo este transgnocón que lo vemos atravesando la membrana plasmática del retículo endoplástico.
6:17 En un cuarto paso se reanuda la traducción y la cadena poliptídica en crecimiento es traslocada a través de la membrana, es decir, ingresa a la luz del rectículo endoplástmico rugoso. En un quinto paso, la secuencia señal es indida por la acción de la peptida señal y el polipéptido se libera a la luz del retículo endoplástico rugoso. En este caso describimos el ingreso cotraduccional de un polipéptido hacia la luz del retículo, pero existen proteínas que ingresan de forma postraduccional, es decir, cuando ya tengo una cadena poliptídica fora. Una vez que la proteína se encuentra en la luz del retículo, su plegamiento es asistido por proteínas denominadas chaperonas o HSP, que permiten que la proteína se pliegue de forma apropiada y
7:02 su estructura final sea biológicamente activa. Recuerden que la función de una proteína depende de su estructura. Si una proteína no se plegó correctamente, no podrá ejercer su función. Además, en la luz del retículo pueden llevarse a cabo otro tipo de modificaciones a las proteínas, como por ejemplo las glicosilaciones en el extremo aminoterminal, que también resultan esenciales para ciertas proteínas, ya que de esa modificación depende su función biológica. En este esquema vemos que ciertas proteínas se dirigen al retículo endoplásmico rugoso para plegarse o ser procesadas, mientras que otras se sintetizan en ribosoma citosólicos y tienen destinos finales diferentes de las que pasan por el retículo endoplásmico por rugoso.
7:49 Las proteínas liberadas del retículo endoplásmico que se dirijan hacia hacia el aparato de Golshi van a ser transportadas en vesículas de transporte. En la imagen vemos una proteína en color azul que es liberada al retículo y se transporta al aparato de Golshi en vesículas y luego desde el aparato de Golshi hacia la membrana plasmática. Pero, ¿cómo se direccionan las proteínas al Golhi? Veamos más en detalle este proceso. La exportación de proteínas está mediada por la presencia de secuencias señales que indican el destino que tiene esa proteína, cómo se ve en el esquema. También pueden ver la gemación de la vesícula del retículo endoplásmico rugoso y la fusión con la red Sis del aparato de Goll. Pero lo interesante de esta imagen y que tengan en cuenta es
8:35 que estas señales dirigen a las proteínas a sus correspondientes destinos intracelulares correctos. y consisten en secuencias aminoacicas específicas. A modo ejemplo, veamos que aquellas que deban regresar al retículo endoplásmico rugoso por ser proteínas que forman parte de esta organela y cumplir funciones allí, tendrán una secuencia específica con las siglas KD, que indicará que será recuperada a retículo endoplástico rugoso. Mientras que otras proteínas como aquellas destinadas a la membrana plasmática, como puede ser una proteína trasmembrana, tendrán otra secuencia señal que indicará el destino final. Tanto proteínas como lípidos se transportan en vesículas.
9:20 Continuando el recorrido de nuestra proteína, veremos qué ocurre en el aparato de Golf. En esta organela se procesan las proteínas recibidas del retículo endoplásmico y se distribuyen a sus destinos finales, lisosomas, membrana plasmática o aquellas que deben ser secretadas. También en el abarreto de Wolschi se sintetizan algunos glicolípidos y espingomilidos. Esta organela consiste en una o varias unidades funcionales denominadas dictos rodeadas de membrana y adopta una forma curvada con la cara convexa mirando al núcleo y la cóncava mirando hacia la membrana plasmática. Como se ve en la imagen, cada dictosoma está formado por la red SIS, por donde ingresan las proteínas provenientes del retículo endoplásmico.
10:06 Las cisternas medial y trans, en donde se realizan las modificaciones como por ejemplo lascilaciones y también actúa como centro organizador y la red trans por donde emergenas y son distribuidas a sus detinquinarias. Entonces, ¿cómo se distribuyen las proteínas? Tenemos a las proteínas listas para dirigirse a sus destinos finales. Estas salen, emergen trans delgolshi en vesículas de transporte y pueden transportarse directamente a la membrana plasmática, como se ve en el extremo derecho de la imagen. También pueden ser almacenadas en gránulos que liberan a la proteína de forma regulada o pueden hacerlo a través de endosomas de reciclaje, como se ve en el centro de la imagen, y participan del transporte de proteínas desde o hacia la membrana
10:53 plasmática. O también pueden hacerlo a través de endosomas tardíos que luego dan lugar al isosomas que poseen proteínas con acción enzimática como las hidrolas lisosomales. Ahora tenemos nuestra proteína correctamente plegada, modificada y en una vesícula, pero ¿cómo llega desde la red tranz del Golshi hasta la membrana? En el transporte de vesículas participan unas proteínas que se reclutan y se ensamblan en el momento en el que comienza a gemar la vesícula y la recubre. A estas proteínas las llamamos proteínas de cubierta y pueden ser de varios tipos según el destino de la vesícula. Las cubiertas de tipo COP 2
11:40 median el transporte de proteínas del retículo endoplásmico rugoso hacia el aparato de Golchi, lo que llamamos transporte anterógrado. Las COP 1 median el transporte retrógrado, es decir, desde el aparato de Golshi hacia el retículo endoplásmico o de regiones transchi, como vemos en el esquema. Las cubiertas, por último, de clatrina cubren las vesículas que participan tanto de la vía secretora como en procesos endocílicticos, es decir, desde el aparato de Golshi hacia los misosomas o desde la membrana plasmática hacia el interior de la célula. Sin embargo, no todas las vesículas llevan este tipo de cubierta y existen excepciones.
12:27 Una vez ensamblada la cubierta, que en nuestro caso ejemplo de la proteína es una cubierta de clatrina, la vesícula comienza a dirigirse hacia la membrana. En esta imagen vemos como las proteínas de cubierta participan del transporte de la vesícula desde la membrana donante hasta la membrana diana. Estas proteínas de cubierta permiten el anclaje a proteínas motoras que a su vez transportan a la vesícula a través de los microtúbulos del citoesqueleto, que estudiarán más adelante en profundidad en la clase de citoesqueleto. Una vez que la vesícula se encuentra con la membrana diana, tienen que ocurrir otros procesos que permitan el anclaje y la fusión de la vesícula, de la membrana
13:12 de la vesícula con la membrana del organismo. Analicemos el proceso que figura en la imagen. En primer lugar, ocurre un reconocimiento específico con la diana correcta para que luego ocurra la fusión de las membranas. El reconocimiento se encuentra dado por proteínas específicas llamadas nare. Las besnare se encuentran en la membrana vesicular y las tesare en la membrana diana otarga. El anclaje de la vesícula a la membrana diana está dado por la interacción entre B y TNAR y ocurre por hidrolisis de GTP. Una vez anclada se fusionan las membranas y se vuelca el contenido de la vesícula. Al finalizar se reclutan las proteínas llamadas NSF que desensamblan
13:59 los complejos SNARE empleando energía proveniente de la hidrólis de ATP. Hasta este punto llega nuestra proteína de ejemplo, ya que su destino era la membrana plasmática. Ahora veamos otra organela que forma parte del sistema de endomembrana y que puede ser el destino de otras macromoléculas y son los lisosomas. Los lisosomas son orgánulos rodeados de membrana que contienen una serie de enzimas capaces de degradar toda clase de polímeros biológicos, ácidos nucleicos, proteínas, carbohidratos y lípidos. Es como el sistema digestivo de la célula y pueden digerir material endositado. La mayoría de las enzimas lisosomales son hidrolas ácidas activas a pH ácido interno de aproximadamente cinco. Este pH se mantiene gracias al
14:46 bombeo de protones que permite el ingreso de los mismos por transporte activo. Como vemos en el esquema, en la membrana lisosomal se encuentra una bomba de protones que transporta protones al interior del lisosoma en contra de su gradiente de concentración acoplado a la hidrolesis de tr. Recuerden que las hidrolas ácidas también son proteínas que sufren modificaciones y provienen de la red transusionan con endosomas tardíos. De esta forma pueden integrar un poco los conocimientos que vimos acá. Y un recordatorio de química, cuanto más alta sea la concentración de protones, más bajo es el pH. Hasta ahora veníamos describiendo la vía
15:31 secretora, comenzando desde el retículo endoplásmico hasta el destino final de una proteína, que nuestro ejemplo era una proteína destinada a la membrana plasmática. Esta proteína en la membrana plasmática puede ejercer una función como, por ejemplo, transportar iones, pero también puede ser una proteína que deba ser secretada por la célula. Muchas macromoléculas siguen esta vía, como los neurotransmisores que liberan las neuronas, pero las células también son capaces de realizar otros procesos y captar macromoléculas y partículas del medio externo por un proceso denominado endocitosis. Y a ese transporte de macromoléculas y partículas le denominamos vía endocítrica. La endocitosis engloba dos procesos. La fagocitosis, cuando las células
16:18 fagocitan del griego fagos, que significa comer, bacterias e incluso células. La pinocitosis consiste en la captación de moléculas disueltas y líquidos. Una de las formas de lapinocitosis es la endocitosis mediada por receptor, que constituye un mecanismo para la captación selectiva de macromoléculas específicas en vesículas de transporte que luego se dirigen haciendo somas y disosomas. En esta imagen está detallado el proceso de endocitosis y en el video explicativo van a tener descripto en más detalle el proceso. Mientras que en esta imagen está representada la endocitosis mediada por receptor que también cuentan con el
17:04 video explicativo en el cual se encuentra detallado el proceso. Un ejemplo de esta endocitosis mediada por receptor es la captura de colesterol que viaja por el plasma en forma de lipoproteínas de baja densidad o LDN. Podemos ver en estas imágenes cómo participan las organelas que vimos hasta ahora en el en estos procesos. Las vesículas con contenido endocitado, los endosomas tempranos y tardíos, los endosomas de reciclaje y los disos. Los peroxisomas son organelas que llevan a cabo diversas funciones
17:49 como la degradación de peróxido de hidrógeno, que es una especie muy reactiva que puede causar daño celular, la oxidación de ácidos grasos, función que comparte con la mitocondria y la biosíntesis de lípidos como el colesterol, función que comparte con el retículo endoplasmicolo. En esta imagen vemos la reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno que por acción de la enzima catalasa genera agua y oxígeno como productos. En esta otra imagen vemos cómo se forman los perorisomas y estos se forman a partir de vesículas que geman de una región especializada en retículo endoplásmico rugoso llamada retículo endoplásmico rugoso peroxisómico.
18:36 Y las proteínas peroxisómicas son sintetizadas en ribosomas libres y luego importadas al peroxisoma a través de un complejo denominado import. En esta clase estudiamos qué organelas componen el sistema de endomembranas y las funciones que llevan a cabo, cómo las vesículas transportan las macromoléculas según su destino final en la célula y las características que presentan. ¿Cómo se lleva a cabo la fusión de las vesículas con su diana? La vía endocítica y la vía secretora y sus características generales. La función degradativa que cumplen los lisosomas y cómo intervienen en las distintas vías. ¿Qué son losisomas? ¿Y cuál es su función? Cualquier duda que tengan, no duden en consultarnos en los foros del campus y
19:22 muchas gracias por su atención.
