Biología celular: organelos y estructura

BIOLOGIA CELULAR

JUAN CARLOS MUNEVAR. Od.
Postgrado en Biología Oral. MSc.
D.E.A Biología Ósea.
Especialista en Bioética
Especialista en Docencia Universitaria.

LA CELULA
Las células son altamente complejas y organizadas.
Átomos moléculas polímeros
Complejos subcelulares organelos células
Cada célula tiene una apariencia consistente : localización y
forma de los organelos y cada organelo tiene una
composición consistente y similar de macromoléculas.
Ej. Células epiteliales intestinales.
Cultivos celulares: células HELA
Las células poseen un programa genético y los mecanismos para
utilizarlo.
Las células se reproducen por división, proceso en el cual una
célula madre da origen a dos células hijas

Las células adquieren y utilizan energía.
En los animales la glucosa se encuentra empacada.
En los humanos la glucosa es liberada por el hígado a la sangre
para distribuirse a las células del cuerpo. ATP
Las células efectúan reacciones bioquímicas: necesitan energía.
Metabolismo
Actividades mecánicas: transporte de materiales, ensamble y
desensamble de estructuras.
Cambios dinámicos y mecánicos dentro de la célula . Desplazamiento
Las células son capaces de responder a estímulos
Receptores para hormonas, factores de crecimiento etc.
Vías de señalización en respuesta a estímulos: Actividades
metabólicas, división celular, movimiento celular, apoptosis,
envejecimiento.
Autorregulación: reparación del DNA, apoptosis,

PROCARIOTAS- EUCARIOTAS

Membrana plasmática de diseño similar

Presencia de ADN

Mecanismos de trascripción y transducción similares

Vías metabólicas compartidas: glicólisis, ciclo de krebs

Aparatos similares para la conservación de la energía química como ATP

PROTEOSOMAS

PROCARIOTAS- EUCARIOTAS
División de la célula en núcleo y citoplasma, separadas por una envoltura nuclear que contiene un
complejo de poros
Cromosomas complejos: ADN + proteínas asociadas
Complejos organelos membranosos citoplasmáticos: RER, Aparato de Golgi,
Lisosomas, endosomas, peroxisomas, glioxisomas
Organelos citoplasmáticos especializados en la respiración aerobia
Sistema de citoesqueleto: Microfilamentos, filamentos intermedios, microtubulos
Flagelos y cilios
Endocitosis y fagocitosis
Paredes celulares que contiene celulosa
Diploidia. Meiosis

Dr. JUAN CARLOS MUNEVAR

LA CELULA
Las células similares se agrupan para formar tejidos
epitelial, conectivo, muscular, nervioso
Los tejidos se asocian para formar órganos y estos para formar
sistemas con funciones especificas: digestión, reproducción.
Cada célula esta rodeada por una membrana plasmática bilipídica
Posee organelos que le permiten sintetizar macromoléculas,
descargar sus productos, producir energía.
Cada célula es capaz de comunicarse con otras células
Presencia de protoplasma: citoplasma- carioplasma
Citoplasma: agua, proteínas, electrolitos, carbohidratos en
donde están disueltas sustancias químicas y orgánicas. En el
están suspendidos los organelos, estructuras
metabólicamente activas con funciones específicas

LA CELULA
Movimiento y la señalización intracelular dependen de un sistema de
tubulos y filamentos intermedios: citoesqueleto
Presencia de inclusiones: productos metabólicos de desecho,
almacenamiento de nutrientes, cristales inertes y pigmentos.
Ciclo celular: mitosis (cariocinesis) y citocinesis.
Las membranas celulares delimitan varios compartimentos
intracelulares:
Núcleo, mitocondria, REL, RER, aparato de Golgi,
vesículas, lisosomas, peroxisomas.


ORGANELOS CELULARES
ORGANELOS ORGANELOS NO
MEMBRANOSOS MEMBRANOSOS
• PLASMALEMA • NUCLEOLO
• NUCLEO. • RIBOSOMAS
• RETICULO • CITOESQUELETO
ENDOPLASMATICO
• CENTRIOLOS
• APARATO DE
GOLGI. • CILIOS Y
FLAGELOS
• MITOCONDRIA
• INCLUSIONES
• LISOSOMAS CITOPLASMICAS
• VESICULAS

Membrana
plasmática

Bicapa fosfolipídica: compartimentos, superficie para reacciones
bioquímicas esenciales.
Integridad estructural de la célula
Control del paso de sustancias: permeabilidad selectiva
Regula las interacciones entre las células
Reconocimiento por medios de Rc de Ag, células extrañas y alteradas.
Interfase entre le citoplasma y el ambiente externo.
Sistema de transporte para moléculas específicas
Efectúa transducción de señales físicas, químicas, mecánicas en
acontecimientos intracelulares.

COMPOSICION MOLECULAR Y
BIOQUÍMICA


COMPOSICION MOLECULAR Y
BIOQUÍMICA
En la membrana celular existen otras moléculas anfipáticas:
glucolípidos y colesterol.
Los ácidos grasos insaturados aumentan la fluidez de la membrana y
el colesterol limita la difusión lateral de proteínas de membrana y
movilidad celular.
Proteínas Integrales: transmembrana que a menudo forman canales
iónicos o sirven como transportadores. Proteínas de membrana
multipaso. Receptores de membrana.
Proteína de superficie: (Periféricas). Ubicadas sobre la cara
citoplasmática de la membrana celular, en ocasiones en la
superficie extracelular. A menudo se relacionan con el sistema
de segundos mensajeros o con el citoesqueleto.

GLUCOCALIZ
Cubierta externa de la membrana celular.
Constituida por carbohidratos unidos covalentemente a las
proteínas transmembranales y a los fosfolípidos de la cara
externa.
Protegen contra la interacción con proteínas
inapropiadas, lesiones químicas, físicas.
Reconocimiento y adhesión entre células.
Neutrófilo-Endotelio
Cascada de coagulación sanguínea
Reacciones Inflamatorias

NUCLEO CELULAR


GENERALIDADES
CONTENIDO: ADN, proteínas nucleares y nucléolo
FORMA: esférica u ovoide. Diámetro aprox. 5 – 10 m
Organelo basófilo. (Tinción hematoxilina – eosina)

Posee dos membranas concéntricas:
º Membrana interna: proteínas específicas de
membrana, anclaje de proteínas filamentosas (láminas)
º Membrana externa: continua con el Retículo
endoplásmico, puede asociarse con ribosomas.
La membrana nuclear posee unos complejos de PORO
Continuidad entre citosol y núcleo.

Eucromatina

Cubierta nuclear

Lámina nuclear

Heterocromatina

Nucléolo

Poro nuclear

Retículo endoplásmico

Ribosomas

COMPLEJO DE PORO NUCLEAR
Diámetro: 80 – 100 nm.
Abarca las dos membranas nucleares.
Constituido por 4 elementos:
ANDAMIO: Conectado a las membranas.
Brinda sostén al transportador
Ofrece conductos de difusión
SUBUNIDAD TRANSPORTADORA: Eje o centro
Transporta material (al interior / al exterior)
FILAMENTOS GRUESOS: Fijación de proteínas
CANASTILLA. Se desensambla en ausencia de Ca 2+

Transporte de ARN

Difusión simple de iones y moléculas pequeñas.

Partículas > 11 nm = TRANSPORTE MEDIADO POR RECEPTOR

COMPLEJO DE PORO NUCLEAR
Filamento grueso
Subunidad anular Subunidad
citoplásmica transportadora
Membrana
externa

Andamio
Membrana
interna

Subunidad anular
nucleoplásmica Canastilla

El núcleo contiene ADN enrollado alrededor de proteínas especializadas
denominadas histonas para formar nucleosomas
Los nucleosomas: estructuras globulares que se repiten como un
rosario.
El rosario de nucleosomas se enrolla en filamentos de 30 nm de
diámetro para constituir los solenoides.
La distribución de la cromatina no es uniforme:
distintos grados de plegamiento (transcripción de genes)
EUCROMATINA: ADN transcrito activamente
HETEROCROMATINA: Forma transcripcional inactiva
Adyacente a la membrana nuclear.

30 nm

11 nm 2 nm

300 nm
700 nm

1400 nm


EL NUCLEOLO
Area esférica dentro del núcleo
DIAMETRO: 1 –3 µm
Su tamaño aumenta cuando se presenta una transcripción activa de
genes
Las células metabólicamente activas tiene múltiples nucléolos
Doble afinidad por colorantes acidófilos y basófilos
Posee ARN ribosomal (futuras subunidades ribosomales) y proteínas.
Se distinguen 4 regiones (M.E.T):
PARS AMORFA: Bucles de ADN (genes del ARN ribosomal)
PARS FIBROSA: Transcritos de ARNr
PARS GRANULOSA: Subunidades ribosomales en maduración
MATRIZ NUCLEOLAR: Red fibrilar (organización nucleolar)

PARS AMORFA PARS FIBROSA
ADNr ARNr

EL NUCLEOLO
PARS AMORFA: (coloración pálida)
Extremos de cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22. (humano)
Genes que codifican el ARN ribosomal.
Se localizan las regiones organizadoras nucleolares (NOR)
Se observa sólo durante la interfase
Se disipa durante la división celular
Generalmente son 2 o 3 nucléolos por célula
El número y tamaño se relacionan con la especie y la
actividad sintética de la célula
Puede ocupar hasta el 25% del volumen nuclear.
En células neoplásicas se torna hipertrófico


RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
APARATO DE GOLGI
VESÍCULAS DE TRANSPORTE SISTEMA DE
LISOSOMAS ENDOMEMBRANAS
ENDOSOMAS

NÚCLEO
MITOCONDRIAS FUNCIONAMIENTO
NO
PEROXISOMAS INTERCONECTADO
CLOROPLASTOS

RETICULO ENDOPLASMICO
El R.E. y el aparato de Golgi son regiones independientes.
Comunicadas por una misma estructura rodeada de
membrana
Participan en la biosíntesis y transporte de proteínas y lípidos.
Su cantidad depende de las necesidades metabólicas
de la célula
Se organizan como capas de membranas muy plegadas y aplanadas
o de perfil tubular elongado.
Es el sistema membranoso de mayor tamaño de la
célula (casi la mitad del volumen del plasmalema)
Es un sistema de túbulos y vesículas interconectados cuya lumen se
conoce como CISTERNA.


RETICULO ENDOPLASMICO
PROCESOS METABOLICOS QUE SE EFECTUAN:
º Síntesis y modificación de proteínas
(Plegamiento, sulfatación, hidroxilación,etc)
ª Síntesis de Lípidos y esteroides
º Detoxicación de compuestos tóxicos o dañinos
º Elaboración de membranas celulares
El RETICULO ENDOPLASMICO tiene 2 componentes:

R.E. RUGOSO
R.E. LISO

RETICULO ENDOPLASMICO LISO
Constituido por túbulos anastomosados y vesículas aplanadas
fijadas a membranas
Lugar de procesamiento de proteínas sintetizadas, de lípidos
celulares (fosfolípidos de membrana)
Las enzimas que participan en la síntesis de lípidos se
localizan en la cara externa
Rápido acceso a precursores.
Al incorporarse en la cara externa se
internalizan mediante “proteínas volteadoras”
El R.E.L es abundante en células activas en:
- síntesis de esteroides
- síntesis de colesterol y triglicéridos
- destoxicación de compuestos

RETICULO ENDOPLASMICO RUGOSO
Abundante en células que funcionan en la síntesis de proteínas
que se exportan
Las membranas de este organelo poseen proteínas integrales
que funcionan en:
1. el reconocimiento y fijación de ribosomas.
- Receptor de la partícula de reconocimiento de señal

- Proteína receptora del ribosoma (Riboforina I, II)
- Proteína del poro.
2. Conservación de la morfología aplanada del R.E.R.
La cisterna del R.E.R se continúa con la cisterna perinuclear


FUNCIONES
Síntesis de proteínas que se van a empacar
o a descargar al plasmalema.
Modificaciones postraduccionales
(glucosilación, sulfatación...)
Síntesis de lípidos y proteínas de los
organelos.

RIBOSOMAS
Partículas pequeñas. Ancho= 12 nm. Longitud= 25 nm aprox.
Funciona como superficie para la traducción.
Compuestos por una subunidad pequeña y una subunidad
grande.
Sintetizadas en el nucléolo.
Liberadas como entidades separadas al citosol
La subunidad pequeña tiene un valor de sedimentación de 40S
Compuesta por 33 proteínas y RNAr 18S
La subunidad grande tiene un valor de sedimentación de 60S.
Contiene 49 proteínas y 3 RNAr (5S, 5.8S, 28S)

Componentes del Ribosoma


LA SUBUNIDAD PEQUEÑA
Sitio de fijación del RNAm
Sitio P (peptidil tRNA)
Sitio A (AMINOACIL tRNA)

LA SUBUNIDAD PEQUEÑA Y GRANDE se localizan en el
citosol de manera individual
El RIBOSOMA se forma cuando se inicia la síntesis de
proteínas

Síntesis de carbohidratos (polisacáridos).
Procesamiento de macromoléculas sintetizadas.
Modificación y ordenamiento de proteínas.
Las vesículas que brotan del R.E.L se funden con la cara
interna del Golgi.(proceso ATP dependiente)
- Las proteínas de membrana se incorporan a la membrana del
Golgi.
- Las proteínas luminales entran en el espacio de Golgi

Se divide en 3 componentes funcionales:
a. Cara cis o convexa (cercana al R.E.R = de entrada)
b. Cara medial
c. Cara trans o cóncava (opuesta al R.E.R = de salida)


El aparato de Golgi está compuesto por cisternas limitadas por
membranas ligeramente curvas y aplanadas, que no están en contacto
APILAMIENTO DE GOLGI
La periferia de cada cisterna está dilatada y tachonada de vesículas
Proceso de gemación y fusión.
Las vesículas de transporte que llegan desde el R.E.R se fusionan por
mecanismos dependientes de energía con la cara CIS
- Descargando su contenido en la cisterna
a. En la CCG se devuelven las proteínas destinadas a
conservarse en el R.E.R. (VIA MEDIADA POR MICROTUBULOS)
b. Las proteínas se transfieren hacia la cisterna MEDIAL y
TRANS (Vesículas no recubiertas)

FUNCIONES
Modificación de macromoléculas.
adición de oligosacáridos.
Proteolisis de péptidos a formas activas.
Clasificación de diferentes moléculas (vesículas)
Incorporar en las biomembranas.
Transporte a organelos.
Secreción extracelular.
Las proteínas sintetizadas y empacadas en el R.E.R deben
seguir una vía predeterminada hacia el GOLGI
 Modificación y empaque post traduccional.
 Las proteínas destinadas al R.E.R. o a otro
organelo distinto poseen una señal que las dirige.

Procesamiento ordenado de los
oligosacáridos en RE y Golgi

Compartimentalización funcional del Golgi

M6P a enzimas
lisosomales
Maduración N-
oligosacáridos
Unión O-
oligosacáridos
Proteoglicanos
Maduración
proteínas:
hidrólisis de
precursores,
condensación

MEMBRANAS
 EXTERNA
Fosfolípidos, colesterol y proteínas(50%). Envoltura
lisa, muy permeable a moléculas con PM  5 Kda.
Presenta porinas (poros 1 nm).

 INTERNA Cadena respiratoria
Proteinas (76% peso total). ATP sintasa
Prot. transporte
Fosfolípidos,  colesterol y  en cardiolipina.
Invaginaciones: Crestas.

PROTEINAS DE TRANSPORTE

ESPACIO
INTERMEMBRANA MATRIZ


FOSFATIDILGLICEROL:CARDIOLIPINA

COMPARTIMENTOS

 ESPACIO INTERMEMBRANA
Químicamente equivalente al citosol (iones y
pequeñas moléculas).
Enzimas degradación de lípidos y ácidos grasos.

 MATRIZ MITOCONDRIAL
  proteínas (hasta 500 mg/ml). Enzimas oxidación
piruvato, ciclo de Krebs, fosforilación oxidativa y -
oxidación. mtDNA, tRNA, rRNA y mt mRNA, enzimas
requeridas para expresión genes.
Gránulos densos (fosfato de calcio)

ORIGEN: HIPÓTESIS ENDOSIMBIÓTICA

ORIGEN: HIPÓTESIS ENDOSIMBIÓTICA

 dsDNA circular desnudo
 rRNA (16S y 12S), ribosomas más pequeños
(55S).
 Mecanismo de autoreproducción propio.
 Composición de membranas externa e interna.
Externa: similar membrana celular eucariótica.
Interna: similar membrana celular procariótica
 Antibióticos (cloranfenicol, eritromicina o
tetraciclina) que inhiben síntesis proteica
bacteriana también actúan sobre mitocondrias.


GENOMA MITOCONDRIAL

 dsDNA circular, múltiples copias por organelo. 16.5
Kb unido a la membrana interna
22 tRNAs
 mtDNA: 37 genes 2 rRNA
13 mRNA

 Todos los RNAs mitocondriales son sintetizados en el
organelo.
 Las enzimas de replicación, transcripción, traducción
y reparación son codificadas por genes nucleares.
 Los transcritos de mtDNA y sus productos
permanecen en mitocondria (no exportación).

CARACTERÍSTICAS
• Poliplasmia: múltiples copias de mtDNA por organelo.
• No evidencia de recombinación en mtDNA: homoplasmia.
• mtDNA mamífero no contiene intrones
• mtDNA se transcribe como un transcripto primario largo
(tRNAs, rRNAs, mRNAs)
• Genera 22 tRNA en lugar de 31 que codifica nDNA.
• Ribosomas más pequeños 55S.
• La tasa de mutación es 10 veces mayor en mtDNA que en
DNA nuclear: (no histonas ni sistemas de reparación de DNA)
• Origen exclusivamente materno.
• Código genético propio ( 4 de 64 codones).


CODIGO GENETICO

Diferencias entre los códigos genéticos universal y mitocondrial
Codón Código universal Código mitocondrial humano
UGA TERMINACIÓN Trp
AGA Arg TERMINACIÓN
AGG Arg TERMINACIÓN
AUA Ile Met
Otros codones varían del código universal en las mitocondrias de levaduras y plantas.


IMPORTACIÓN DE PROTEÍNAS A MATRÍZ

1) Interacción con chaperona molecular
(desplegamiento)
2) Reconocimiento del péptido señal o
presecuencia por receptor
3) Traslocación a través de la membrana
externa
4) Traslocación a través de membrana interna
(Potencial de membrana)
5) Eliminación de presecuencia por proteasas
6) Interacción con chaperonas de matriz
(Plegamiento)

IMPORTACIÓN HACIA OTROS DESTINOS
 Membrana externa: interacción con receptores e
inserción directa en membrana.
 Membrana interna, espacio intermembranal:
 Modelo conservativo: Importación a matriz y luego
transportadas a su destino final.
 Modelo no conservativo: 3 mecanismos
-Traslocación directa a través de membrana externa a
espacio intermembranal
- Traslocación a través de membrana externa e
inserción en membrana interna
- Inserción en membrana interna y liberación a espacio
intermembranal (clivaje)

MODELO CONSERVATIVO


IMPORTACIÓN DE FOSFOLÍPIDOS A LA
MITOCONDRIA

CARDIOLIPINA

CITOSOL
Complejo proteína + lípido

Proteína
transportadora de
fosfolípidos

Fosfatidilcolina o
RE fosfatidiletanolamina MITOCONDRIA


DIVISIÓN DE LAS MITOCONDRIAS
• Fisión binaria de mitocondrias pre-existentes.
• ¿Cómo? Duplicación de masa y posterior división
por la mitad.
• ¿Cuándo? Proliferación celular y renovación.
• Ocurre durante todo el ciclo celular (Interfase y
mitosis).
• mtDNA se replica a lo largo del ciclo celular.
• No todas las mitocondrias se multiplican.
• Número de organelos / célula depende de
requerimientos energéticos.

FUNCIÓN MITOCONDRIAL


• Células requieren energía para realizar sus
actividades básicas.
• La energía proviene de la ruptura gradual
de enlaces covalentes de moléculas de
compuestos orgánicos ricos en energía.
• El ATP, compuesto inestable, constituye
fuente de energía más fácilmente utilizable.
• Mecanismos para retirar energía de
nutrientes: la glicólisis (citoplasma) y el ciclo
de Krebs acoplado a fosforilación oxidativa
(mitocondria).

METABOLISMO DE CH EN EUCARIOTAS


GLICÓLISIS
 Ruta oxidativa universal de CH.
No requiere O2
 Ruta en la cual intervienen 10 enzimas.
 2 fases: preparatoria y fase de oxidaciones y
producción de energía.
 La célula obtiene por oxidación de 1 glucosa:
2 ATP por fosforilación a nivel de sustrato
2 NADH = 4 o 6 ATP por fosforilación
oxidativa
2 Piruvato (3 carbonos)

METABOLISMO ENERGÉTICO MITOCONDRIAL


Citosol
Glicólisis

Ala
 -oxidación de Piruvato
ácidos grasos Cis
Gli
Ser

Tre
Matriz AcetilCoA
mitocondrial 0

CH3 - C - SCoA

CICLO DEL ACIDO CÍTRICO O DE
KREBS

CICLO DE KREBS, DEL ÁCIDO CÍTRICO O DE
LOS ÁCIDOS TRICARBOXÍLICOS

 Científico que descubrió el ciclo, ácido citrico (ácido
tricarboxílico) es el primer intermediario.
 Todas las macromoléculas que suministran energía a
las células se descomponen en metabolitos del ciclo
del ácido cítrico.
 La célula obtiene por molécula de acetilCoA oxidada:
1 GTP por fosforilación a nivel de sustrato
3 NADH = 9ATP por fosforilación oxidativa
1 FADH2 = 2 ATP por fosforilación oxidativa
 AcetilCoA + 2H2O + FAD + 3 NAD + GDP + Pi
2CO2 + FADH2 + 3 NADH + 3H+ + GTP + CoASH

CADENA RESPIRATORIA O DE TRANSPORTE DE
ELECTRONES

 Cadena, formada por enzimas y compuestos no
enzimáticos, cuya función es transportar electrones
que van gradualmente cediendo energía.
 Constituido por 4 complejos enzimáticos
respiratorios: I, II, III, IV.
 Complejo I: NADH deshidrogenasa (41 polipéptidos).
 Complejo II: Succinato deshidrogenasa (4
polipéptidos).
 Complejo III: Citocromo b-c1 (11 polipéptidos).
 Complejo IV: Citocromo C oxidasa (13 polipéptidos).

• Toxinas endógenas y/o
Mutaciones genes que exógenas
codifican subunidades
OXPHOS: mtDNA y nDNA •Mutación nDNA genes
no subunidades OXPHOS

Alteraciones en metabolismo
mitocondrial: no fosforilación oxidativa

DEFECTOS DEFECTOS SECUNDARIOS
PRIMARIOS

ENFERMEDADES POR DEFICIENCIA MITOCONDRIAL

• Cerebro y músculo altamente dependientes de energía
• Manifestaciones más comunes: Alteraciones
neurológicas y las miopatías.
• Heterogeneidad clínica: pueden afectar desde un
órgano hasta enfermedad multisistémica severa.
Relación mtDNA mutado / mtDNA salvaje
Variación en umbral de expresión bioquímico para
mutación y tejido.
Efecto modulador de genes nucleares y otros
mitocondriales.
Requerimientos energéticos de los tejidos u órganos.

DEFECTOS PRIMARIOS
•Síndrome de Kearns-Sayre
•Neuropatía óptica hereditaria de
Leber (LHON)
mtDNA
•Debilidad neurogénica, ataxia y
retinitis pigmentosa (NARP)
•Enfermedad de Leigh

•Enfermedad de Leigh: flavoproteína
de SDH (Complejo II) y polipéptidos
Complejo I
nDNA
•Encefalomiopatía: Polipéptido de 18
kDa Complejo I

DEFECTOS SECUNDARIOS
•Frataxina: Ataxia
Proteínas de Friedreich
mitocondriales:
•Surf-1: Síndrome
no OXPHOS de Leigh COX
deficiente
Mutaciones
nDNA
Proteínas no •Huntingtina:
mitocondriales Enfermedad de
Huntington

Toxinas Cianuro Inhibición de
exógenas azidas citocromo c
oxidasa

MITOCONDRIA Y ENVEJECIMIENTO

• Aumento de edad: acumulación de mutaciones
en mtDNA de varios tejidos (cerebro y músculo)
• La acumulación de mutaciones en el mtDNA
lleva a reducción de la capacidad de
fosforilación oxidativa (complejos I y IV).
• Incremento de enfermedades relacionadas con
edad como: falla cardiaca, demencia, diabetes
mellitus y neurodegeneración.


LOCALIZACION
 Se encuentran en el citoplasma celular
 Puede haber más de un lisosoma en una célula.

Lisosomas

Célula vegetal

LISOSOMAS
 Vesícula contiene enzimas digestivas

LISOSOMAS
 50 Diferentes enzimas degradativas
 Hidrolasas ácidas
 Activo pH 5 (interior del lisosoma)
 Inactivo en el citosol a pH 7.2
 pH ácido de los lisosomas es
mantenido por una bomba de
protones en la membrana lisosomal
 Requiere ATP, (como la mitocondria)


 Lisosoma primario
 Transporte del Golgi
 Materiales exogenos,
organelos deteriorados

 Lisosoma secundario
 Fusión de primarios con
un endosoma or
fagosoma.
 Usualmente mas denso.


FUNCION
 Adquisición de nutrientes
 Los lisosomas también pueden ayudar a las
células a auto renovarse.
 El hígado humano es reciclado cada semana
por los lisosomas.
 Los lisosomas ayudan a las células a renovarse
 Defensa del huésped
 Ej., destrucción de células sanguíneas con bacterias.

FUNCION

 Digerir macromoléculas,
partes celulares viejas y
microorganismos.
 Sucede cuando una
vacuola llena se combina
con un lisosoma para
formar una vacuola
digestiva.

Vías lisosomales
Lisosoma
Fagosoma
secundario

Fagocitosis

Lisosoma
secundario
Pinocitosis
Vesicula
pinocotica
Lisosoma
primario Revestido

RME
Lisosoma
secundario Reciclaje de
Endosoma
Receptores de
membrana
Lisosoma Vacuola
secundario
autofagica

Vías lisosomales

Cuerpo residual

Deficiencia de enzimas lisosomales


Enfermedad Tay Sach’s
• Una enfermedad debida
a un defecto en
almacena-miento
lisosomal.
• Debido a una mutación en
enzimas lisosomales.
 B-N-hexosaminidasa-A*
• Acumulos de glicolípidos no
degradados dentro de
lisosomas.
• Encontrado en neuronas del
Inclusiones Whorled (cuerpos lamelares
SNC. ayudan a identificar Tay Sach’s

CELULAS CON LISOSOMAS

 Todas las células tienen
lisosomas, pero algunas
células son distinguidas
por la abundancia de
lisosomas.

MACROFAGOS

 Incluidos histiocitos y
células presentadoras de
antígenos (APCs)

 Fagocito profesional ,
consumen desechos y
antígenos del tejido
conectivo.

 Originalmente es un
monocito.

Lisosomas primarios y secundarios
del macrófago

Primario Secundario

NEUTROFILO
*
 Un fagocito
profesional.

 Primera célula ante
una infección.

 Componente principal
del pus .

PROMIELOCITO
 Precursor de
neutrófilos,
basófilos y
eosinófilos.
 Todos tienen
lisosomas.
 # de lisosomas
disminuye durante
la maduración.

Osteoclastos
 Remodelado óseo.
 Células muy grandes de la
fusión de pre - osteoclastos
(monocitos)

 Coloración rosada H & E
debido a la presencia del
contenido ácido de lisosomas.

CELULAS PIGMENTADAS DE LA RETINA

 En la pared del ojo.
 La retina es una multicapa

Fragmentos del
fotoreceptor
(membranas) son
fagocitadas por
estas celulas.

INCLUSIONES CELULARES

 A diferencia de los
organelos, no tienen
funciones especificas
 Exógenas
 Endógenas


Inclusiones celulares exógenas

 Generalmente dañinas
 Caroteno (lipido soluble)

 Abundante en zanahorias y calabazas

 Metales pesados
 Plomo y plata
 Asbestos, silicona, carbon

Inclusiones endógenas
 Gotitas de lípidos
 Encontradas en
células adiposas
, hepáticas, algunas
células que secretan
esteroides.
 Reservas

alimenticias
importantes

FH 4.13

Glucógeno Note sER
 Principal almacén de
carbohidratos
 Hígado, músculo, corteza
adrenal.
 Requiere tinción especial
para ser visto.
 EN MET se observan como
agregados en forma de
rosetas electrondensos
 Demasiado glucógeno da
lugar a la enfermedad de
Pompe’s:agrandamiento del
hígado, deficiencia lisosomal.

Enzimas precursoras
 Zimogeno
 Encontrado en la porción
apical de la célula.
 Contiene precursores de
muchas proteínas
enzimáticas
 Páncreas
 tripsinogeno

 Células del estomago
 pepsinogeno

 Glándulas salivares
 Precursor de amilasa

 Mucígeno
 Secreteado por células
caliciformes
 Encontrado en células
epiteliales del tracto
respiratorio y
gastrointestinal
 Liberado por exocitosis se
mezcla con agua para
formar moco.
 Usado para protección
 La irritación local puede
hacer la célula lanzar
contenido entero

Pigmentos
Melanina
 color a la piel y el pelo
 Neuromelanina encontrada en
neuronas multipolares de la
sustancia negra del cerebro
medio.
 Contienen dopamina
 Enfermedad de Parkinson’s
 tremor, rigidez muscular y
funciones motoras
retardadas.
 Resulta de la degeneración
de estas neuronas.


 Lipofuscina

 Función desconocida, pero
aumenta con la
edad, especialmente en
neuronas.
 Representa la acumulación de
desechos insolubles
intracelulares después de la
actividad lisosomal (cuerpos
residuales)

 Encontrado en
SNC, músculo, corazón e
hígado.

Cristaloides
 Eosinofilos
 Tiene gránulos específicos
angulares , cristaloides
 Ojo –gato
 Funcionan como los
lisosomas.
 Ayuda a Eosinofilos
infecciones parasitarias.
 Células de Leydig
Proteicos, libremente en el
citoplasma.
 Función desconocida.

GENERALIDADES
 Microsomas - microcuerpos - peroxisomas.
 Presentes en todas las células eucariotas.
 Abundantes en: hígado y riñón.
 Organelos rodeados por membrana simple
 0.1 - 1 m de diámetro, redondo u oval.
 Morfológicamente similares a lisosomas.
 Contienen enzimas involucradas en variedad
de reacciones metabólicas.
 Biogénesis similar a la mitocondrial.


NOMENCLATURA DE MICROSOMAS

 Peroxisoma: contiene al menos una
flavinoxidasa productora de H2O2 , catalasa y
sistema de - oxidación. Mamíferos, vegetales.
 Glioxisoma: oxidasas, catalasa, cinco enzimas
del ciclo del glioxilato, sistema de - oxidación.
Semillas germinantes - levaduras - protozoos
 Glicosomas: carecen de oxidasas y catalasas.
Poseen siete enzimas de la glicólisis y de la
síntesis de plasmalógenos y - oxidación.
Algunos protozoos (Trypanosoma brucei)

LOCALIZACIÓN
 Abundantes en tejidos activos en
metabolismo lipídico (hígado, glándulas
sebáceas y tej. graso). Tejido nervioso:
oligodendrocitos productores de mielina.
 Hígado y riñón: redondos o ligeramente
ovales. Ocupan 2.4% del volúmen celular.
 Peroxisomas hepáticos bovinos contienen
cristales de uratooxidasa. No presente en
tejidos humanos.
 Estrecha relación entre peroxisomas y sitios
de síntesis lipídica como ER.

FUNCIONES
REACCIONES CATABÓLICAS
  - oxidación de ácidos grasos de cadena muy
larga, ramificados y poliinsaturados (fitánico y
pristánico).
 Oxidación del etanol / metanol / formato
 Oxidación de ácidos dicarboxílicos de cadena
larga, prostaglandinas y xenobióticos.
 Catabolismo de las poliaminas y purinas.
REACCIONES ANABÓLICAS
 Biosíntesis de plasmalógenos, colesterol y ácidos
biliares.
 Ciclo del glioxilato (Gluconeogénesis).
 Transaminación del glioxilato.

OXIDASAS
OXIDACIÓN O2 H2O2
L- y D- aa, poliaminas,
ácidos grasos de cadena
RH2 R larga

CATALASA
PEROXIDACIÓN H2 O2 R’H2 2 H2O + R’
+
Etanol, metanol y
formato.

CATALASA
2 H2O2 2 H2O + O2

 - oxidación peroxisomal de ácidos grasos
 Sustratos: ésteres acil-CoA.
Ácidos grasos más poliinsaturados (ácido araquidónico C20:4 
5,8,11,14).

Ácidos grasos de cadena ramificada (ácidos fitanico y pristánico)
Ácidos dicarboxílicos
Prostaglandinas
Xenobióticos con cadenas laterales acilo
 Proceso: ingreso del ácido graso a través de la
membrana peroxisomal, activación por acil-CoA
sintetasas en matriz y oxidación por acil-CoA
oxidasas.
 No genera ATP (se libera calor)
 Los grupos acetil-CoA son trasportados al citosol
donde son usados para reacciones biosintéticas.

Biosíntesis de lípidos
 Colesterol y dolicol: en peroxisomas y en el ER, en
células animales.
 Ácidos biliares: en hígado. Derivados del colesterol.
 Plasmalógenos: importantes componentes de
membrana en algunos tejidos (corazón y
cerebro), aunque en otros no están presentes

FORMACIÓN
 Los peroxisomas se forman a partir de
peroxisomas pre-existentes, mediante un
proceso de crecimiento y fisión.
 Todas las proteínas (de matriz, integrales de
membrana) síntetizadas en ribosomas libres
e importadas al peroxisoma.
Casi todas son sintetizadas en su tamaño
final.
 Los lípidos necesarios para formar nuevas
membranas también son importados.
 Proceso consume ATP.
no requiere potencial de membrana.

IMPORTACIÓN DE PROTEÍNAS
 Señales blanco peroxisomales o Peroxisomal
Targeting Signals: PTS.
 Extremo C- terminal de proteínas de matriz: secuencia
específica de 3 aa (PTS 1). No clivada en peroxisoma.
SKL (Serina, lisina, leucina) Ej: Luciferasa
Sustituciones conservativas (primeros 2 aa.):
(Ser/Ala/Cys) - (Lys/Arg/His) - Leu
 Extremo N- terminal de proteínas de matriz: secuencia
de 9 o más aa. (PTS 2). Puede ser o no clivada en
peroxisoma.
Ej: Tiolasa: precursor N-terminal de 26 aa. clivados.
 Proteínas integrales de membrana: señales internas
(stop transfer).

PM
GENES pex PROTEINAS (Peroxinas)
(KDa)
PEX 1 Proteína transportadora ABC 117-127
PEX 2 Proteína integral de membrana. 35-52
PEX 3 Proteína integral de membrana 51-52
PEX 4 Enzima peroxisomal asociada a ubiquitina. 21-24
PEX 5 Receptor para PTS 1 (membrana) 64-69
Estabilizadora del receptor para PTS 1
PEX 6
(citoplasma)
PEX 7 Receptor para PTS 2 (membrana) 37-42
PEX 8 Proteína peroxisomal que contiene la señal 71-81
PTS 1
PEX 9 Proteína integral de membrana 42
PEX 11 Proteína de proliferación peroxisomal 27-32
PEX 13 Liga el receptor PTS 1 40-43
PEX 14 Liga receptores PTS 1 y 2 39

MODELOS ALTERNOS DE IMPORTACIÓN
PEROXISOMAL

CLASIFICACIÓN DE ENFERMEDADES PEROXISOMALES

Grupo 1. Defectos del ensamblaje Grupo 2. Déficit de una única enzima
peroxisomal peroxisomal
Síndrome de Zellweger X – adrenoleucodistrofia
Adrenoleucodistrofia neonatal Pseudoadrenoleucodistrofia neonatal
Enfermedad de refsum infantil Pseudo-Zellweger
Acidemia hiperpicólica Deficiencia de la enzima bifuncional
Condrodisplasia punctata rizomiélica Enfermedad de Refsum

SÍNDROME DE ZELLWEGER
 Enfermedad autosómica recesiva. Peroxisomas
“vacios”.
 Defecto en proteínas de importación conduce a
deficiencia peroxisomal grave. La membrana es
ensamblada normalmente pero no hay proteinas de
matriz.
 Ej. proteína defectuosa: factor 1 de ensamblaje
peroxisomal.
 Alteraciones metabólicas múltiples:  -
oxidación, biosíntesis de plasmalógenos.
 Manifestaciones clínicas: anormalidades
neurológicas, características
dismórficas, hepatomegalia, quistes renales
múltiples.
 Órganos blanco: cerebro, hígado y riñones, muerte
poco tiempo después del nacimiento.

ADRENOLEUCODISTROFIA LIGADA A X. (X –ALD)

 Oxidación de VLCFA está alterada específicamente, la
de ácidos grasos de cadena intermedia (10-20 C) es
normal.
 Los VLCFA son transportados normalmente al
peroxisoma, pero no son esterificados al derivado acil-
CoA y no pueden ser oxidados.
 Mutación en gen ALD. Codifica para transportador de
CoA sintasa de ácidos grasos de cadena larga.
 Desordenes neurológicos severos en niñez que
rápidamente llevan a muerte por acumulación de
VLCFA en tejidos, plasma.


HIPEROXALURIA TIPO I
 Deficiencia de la enzima alanina: glioxilato
aminotransferasa I (AGT I), peroxisomal en
humanos.
 La falla en la detoxificación del glioxilato lleva a
la conversión del glioxilato en oxalato con baja
solubilidad, lo cual genera oxaluria.
 En 20% de casos, se debe a alteración en
secuencia de entrada peroxisomal PTS. La señal
alterada es reconocida por receptor mitocondrial
no por el peroxisomal.


Las tres redes de filamentos están interconectadas

Actina

Microtúbulos

Filamentos intermedios

Filamentos de actina

•5-9 nm de
diámetro
•Forman redes más
densas en el cortex
celular
•Son muy dinámicos
•Componentes:
actina y proteínas
que interaccionan

Microtúbulos

•25 nm de diámetro
•Un extremo unido al centrosoma
y otro libre en citoplasma
•Muy dinámicas: crecen y se
acortan
•Soporte de proteínas motoras:
transporte de orgánulos
•Componentes: tubulina y varias
proteínas ascociadas
Tratamiento con colcemida

•10 nm de diámetro
•Muy resistentes y estables
•Conectan con desmosomas
•Componentes: proteínas fibrosas
(queratina, vimentina, GFAP,
neurofilamentos, etc)

1. Red que rodea el nucleo
y se extiende hasta la Soportan tensiones mecánicas
membrana plasmática mayores que los microtúbulos y la
2. Lámina nuclear actina

Proteínas de filamentos intermedios
Tipo de filamento Proteína Localización

Lámina nuclear Lamininas A,B y C Lámina nuclear
(65.000-75.000)
Familia de las Vimentina (54.000) Mesénquima
vimentinas (transitoria durante
desarrollo)
Desmina (53.000) Músculo

GFAP (50.000) Glia

Periferina (66.000) Neuronas

Queratinas Tipo I (ácidas) Células epiteliales
Tipo II
(neutras/básicas)
(40.000-70.000)
Neurofilamentos NF-L, NF-M, NF-H Neuronas
(60.000-130.000)

Cada tipo varía en sus
extremos lo que permite,
en cada tipo celular, la
interacción con diferentes
componentes de la célula

Formados por proteínas
fibrilares con una región central
que contiene repeticiones en
heptada.

El tetrámero ( la unidad
fundamental) no está
polarizada.

Se desensamblan al fosforilarse
en los extremos amino.


Lámina nuclear

Se anclan a la
membrana nuclear
interna y sirven de
anclaje a la
cromatina

Su fosforilación
produce la rotura de la
estructura nuclear en la
mitosis

La lámina nuclear está formada por proteínas
similares a los filamentos intermedios

Se ensamblan formando redes
El dímero
forma un
complejo
similar a la
miosina

Actina

Microtúbulos

Participación de microtúbulos en el
movimiento de orgánulos celulares

Imagen de campo claro

Inmunofluorescencia de
tubulina

Movimientos de
agregación y dispersión
de gránulos pigmentarios
en células de peces

La vida media de un La vida media de una
microtúbulo es de 10 molécula de tubulina es de
min 20 horas

Los microtúbulos pueden
formar un nuevo centro
organizador

Un microtúbulo estás formado por 13 protofiamentos
El heterodímero ab tubulina se ensambla de forma polar

Sección transversal Vista longitudinal

La ab tubulina unida a GTP forma protofilamentos
más estables


Polimerización
de tubulina

Los Mts crecen más
rapidamente en el
extremo +

La inestabilidad dinámica de los Mts depende de la hidrólisis de
GTP. El GTP unido a subnidad beta se hidroliza a GDP más
lentamente que la incorporación de la subunidad al polímero

Las proteínas asociadas a microtúbulos
(MAPs y tau) modifican sus propiedades

RE Golgi
Las proteínas
motoras
asociadas a
Mts
determinan la
posición de los
orgánulos
celulares

RE

Golgi


La interacción entre Mts y la red de actina
puede polarizar la célula

Linfocito T
citotóxico
después de
reconocer
una célula
diana


Estructura de los microtúbulos de cilios y flagelos
2 Mts sencillos centrales (13 subunidades)
9 dobletes de Mts especiales (1 de 13 + 1 de 11)
Dineina ciliar (cola unida al Mt A)

Axonema


Dineína ciliar

Es un complejo
proteico grande
de 2x106 daltons

Las colas se unen
al Mt A y las
cabezas (en una
unión dependiente
de ATP) al Mt B


El desplazamiento de la cabeza de dineína hacia el
extremo menos del Mt B produce la flexión del cilio

Si se rompen
los puentes
entre
dobletes los
dobletes se
deslizan

Estirándose
hasta 9 veces

Corpúsculos basales

Estructura similar a centríolo:
9 tripletes con tres tipos de
mts (a, b y c)
Puente entre a y c
Los Mts de cada uno de los
dobletes del axonema ciliar se
generan por elongación de dos
de los mts del corpúsculo basal


Formación de cilios y flagelos

Cuatro cilios en
estadíos sucesivos de
formación a partir del
corpúsculo basal

Los flagelos surgen a
partir de uno de los
centríolos

En D (formación de la cola
de esperma) cada uno de
los centríolos en el proceso
de formación del flagelo y
otras estructuras


Formación de
estructura del
flagelo en
continuidad
con dos de los
Mts del
centriolo


Comparación del movimiento
de cilios y flagelos Cilios Flagelos

Movimiento Movimiento
ondulante oscilante

150
mm
6-10
mm

Comparación de cilios y microvilli

Enpaquetamiento de
Epitelio del oviducto Epitelio tráquea cilia en protozoos e
humano de rata invertebrados

La dirección del movimiento ciliar es perpendicular a la línea entre los dos mts
centrales. Idéntica orientación del par central en todos los cilios

Herencia cortical del patrón de
orientación de los cilios en
Paramecium
La orientación de los cilios se mantiene por más de 100
generaciones gracias a la duplicación estereospecífica de los
corpúsculos basales


Filamentos de actina:
•Estructuras estables y lábiles
•Actina: proteína muy
abundante en todas las células
eucariotas
•Su polimerización se acopla a la
hidrólisis de ATP
•El recambio ATP-ADP es muy
lento (minutos)

Dos tipos de filamentos de actina


Uniones de miosinas I y II a actina: posibles funciones


Modificación de la polimerización de actina por diferentes proteínas


Diversas disposiciones
de los filamentos de
actina en la célula


Interacciones moleculares en los contactos focales


La interacción del citoesqueleto de actina con el
sustrato en el avance de la célula


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