vías de transporte (ma 12-9) ver 1

ICBMI Martes 12 de Septiembre en la Tarde Prof. Oscar Marín Sotomayor Vías de Transporte

Redacción: María Alejandra Delgado

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I.C.B.M. I Vías de Transporte

Vía por Defecto: Acuérdense de que en la mañana hablamos de “tráfico de vesículas”, vamos a revisar la primera víaprimera víaprimera víaprimera vía que va desde el retículo endoplásmico hasta el Golgi, ésta es la que se llama vía por defectovía por defectovía por defectovía por defecto. Desde el aparato de Golgi, a la superficie y luego a otro lugar y esto en el golgi es una interpretación exaltatoria de la vesícula, esta vesícula pasa del retículo al Cis golgi y del Cis golgi al medio y así sucesivamente hasta llegar a los diferentes destinos, ésta es llamada vía por defecto, es decir, toda proteína que entra al retículo llega hasta la superficie de la célula siempre y cuando no tenga una señal que la retenga. Vamos a ver que ocurre en el Golgi, este lugar además de servir de lugar donde ocurren modificaciones de las proteínas, la glicocilación de las proteínas que por allí pasan, también es un lugar activo en síntesis de hidratos de carbono y así como dicen las siguientes clasificaciones del paso de productos del retículo endoplásmico. Respecto de los hidratos de carbono, por ejemplo, en las células animales el Golgi no es muy abundante, en el sentido de que no hay muchos dictiosomas existen unos dos o tres dictiosomas, hay una región del golgi que está polarizada y está hacia la región donde se produce la secreción, liberación de los productos de secreción. En cambio en las células vegetales pueden llegar a haber 500, 600, 700 dictiosomas distribuidos homogéneamente por el citoplasma, y eso por que el golgi está relacionado con la síntesis de polisacáridos de la célula, especialmente los que están relacionados con la pectina y la hemicelulosa e incluso la celulosa de la pared celular de vegetales, estos se sintetizan como precursores, cadenas relativamente cortas que caben dentro de una vesícula y son liberados, exocitados de la célula hasta inmediatamente más allá de la superficie, entonces como la pared celular esta por toda la superficie de la célula esto tiene que salir por todos lados, entonces están estos precursores y afuera se arman, se hace un entramado, se habla de fibrillas de neofibrillas, miscelas y todo un sistema que forma un enrejado que finalmente constituye la pared celular, entonces esto se sintetiza en el Colgi y se arman afuera. Otra cosa importante es que cuando ustedes vean en histología los componentes de la matriz extracelular que esta formada por una cantidad importante de una molécula que se llama los glicosaminoglicanos, que son proteínas asociadas con mucopolisacáridos, con azucares mas o menos grandes, algunos proteínas con componentes que son sulfatados, que a lo mejor ustedes han oído hablar de ellos, del ácido hialurónico, condroetil sulfúrico el deratan sulfato, queratán sulfato, hay varios tipos de esta sustancia que forman esta especie de material viscoso que esta en la matriz extracelular y junto con ellos hay una gran cantidad importante de colágeno y todos estos glicosaminoglicanos retienen una cantidad importante de agua, es lo que le da la textura característica a los tejidos blandos animales, y esta capacidad de retener agua, que va disminuyendo, es lo que hace que con el tiempo vayan perdiendo la textura de los tejidos y se van haciendo mas flácidos (aplicación de cremas con colágeno para mantener la turgencia de los tejidos). Estas sustancias, glicosaminoglicanos se sintetizan, se arman también en golgi. También dijimos que los oligosacaridos originales que se unía a proteínas y también a algunos lípidos son modificados a través de su paso por el golgi algunos adquieren los oligosacaridos, los modifican y son despachados a través de las vesículas de transporte hacia diferentes destinos, hay que imaginar el golgi como una especie de fabrica que tiene al menos tres galpones grandes donde se trabaja, una zona Cis, galpón Cis donde llega la materia sin elaborar, en bruto desde el retículo

endoplásmico, donde ocurre un cambio que se va produciendo a lo largo del Golgi: la maduración. Una vez que han ocurrido esos cambios se envían semielaborados todavía a la región media o cisterna media que vendría a ser el segundo galpón donde se efectúan otros cambios, otros sellos se le dan, ya se le está dando mayor identidad y de allí se pasa, otra



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vez a través de vesículas hasta la región Trans y allí ya adquieren su característica final, maduración o rotulado. Si la demanda es grande, es constante, hay una secreción constitutivasecreción constitutivasecreción constitutivasecreción constitutiva, saliendo constantemente tras la síntesis y elaboración del producto de salida existe inmediatamente demanda, o sino hay una secreción facultativauna secreción facultativauna secreción facultativauna secreción facultativa hay unos grandes campos o regiones de acopiocampos o regiones de acopiocampos o regiones de acopiocampos o regiones de acopio entonces allí esta almacenada, cuando se necesita una gran cantidad, existe una urgente necesidad, se envía una señal que indica que se necesitan grandes cantidades, entonces esto que está en la vesícula sale al exterior, vaciándose las canchas de acopio. Entonces es allí donde se les da el sello característico que va a permitir que vayan a diferentes destinos, entonces aquí es lo mismo, de las cadenas que se agregan a las proteínas, entonces esto es lo que ocurre estas vesículas que vienen del R.E., que son muchas, se van fusionando y forman una red, la red Cisred Cisred Cisred Cis. Después hay una cisterna media y Trans, por eso yo decía que como mínimo para que funcione un golgi debe haber 3 cisternas, pueden haber mas lo que condicionará que la cantidad de producto sea mayor, aquí esta la cisterna Trans y esta es la red Cis? (debería ser Trans), donde van saliendo todas esas vesículas hacia diferentes destinos. Ambas redes son importantes para el destino de las proteínas, las proteínas que llegan a la red Cis pueden continuar avanzando por las cisternas del golgi o bien retornan hasta el R.E. en cambio, las vesículas que salen de la red Trans son clasificadas de acuerdo de si van a los lisosomas, a las vesículas de secreción o a la superficie, entonces hay una serie de modificaciones, se van modificando las moléculas sobre todo los oligosacaridos. Entonces aquí es como se ve en la realidad, este es el núcleo, envoltura nuclear, el retículo endoplasmatico, e fijan ustedes como las vesículas se van fusionando y van constituyendo la red Cis esto es gracias a la micrografía electrónica por el otro lado aquí van saliendo vesículas desde la zona Trans esto es un dictiosoma, un golgi en actividad. Estas vesículas, las que salen del R.E. no son selectivas, transportan cualquier sustancia hasta el golgi, aún cuando existen algunas señales que aceleran el transporte, especialmente de las sustancias que se necesita que el flujo sea más constante. Ahora el único requisito para que una proteína salga del R.E. es que este correctamente plegada y de eso se encargan las proteínas llamadas chaperonas. se fijan que las proteínas correctamente plegadas no necesitan una señal para ser transportadas aquellas que son residentes en el lumen, que cumplen su función en el lumen, por ejemplo las vaines necesitan de señales para ser retenidas ahí, entonces hay señales que dicen “ustedes son proteínas del retículo endoplásmico“ y una de esta señales que tienen este tipo de proteínas que antiguamente se llamaban las reticuloplasminas reticuloplasminas reticuloplasminas reticuloplasminas tienen alguna señal que es otra vez un amino de 4 aminoácidos glicina, ácido aspártico, ácido glutámico y leucina. En ves de la palabra

se utilizan caracteres en la nomenclatura nueva. Entonces esta es la señal que retiene KDELKDELKDELKDEL en el lumen del retículo, entonces aquí está la proteína residente con esta zona donde está el KDEL y en la membrana del retículo existen receptores de KDEL, además estos receptores, que son proteínas transmembrana, poseen un dominio luminar que se une con el KDEL y al otro lado tienen un dominio citosólico que se une con una proteína de cubierta que en este caso es COP II. Fíjense en este dibujo, aquí estamos en el retículo, aquí hay proteínas distintas, unas que tienen KDEL y otras que no tienen, entonces las vías por defecto avanzan hacia allá. Aquí hay una región previa que se llama agregado tubular de agregado tubular de agregado tubular de agregado tubular de vesículas vesículas vesículas vesículas este agregado comienza a fusionarse y de ahí se desplaza hacia la red Cis del Golgi y van constituyendo todo esto. (Siguiente) junto con las proteínas que van de aquí



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adentro que son proteínas solubles van ciertas membranas que liberan proteínas receptoras, reconocedoras de KDEL, entonces en este punto, por ejemplo, aquí está el receptor que reconoce una proteína y que es lo que hace, se rodea de de COP y vuelve hacia allá, pero algunas pueden seguir, éstas que no tienen marca, siguen su destino por defecto y llegan a la red Trans donde son exocitadas y liberadas, en cambio estas otras, las que tienen KDEL pueden llegar hasta la región Trans pero en ese momento son reconocidas, llegan los receptores y les dicen “momentito adónde van ustedes, ustedes son de acá”. ¿Por qué vuelven?, deben volver, por que aquí junto a la membrana van los receptores que van también saltando de vesícula en vesícula, entonces aquí un receptor reconoce a cualquier proteína residente que haya llegado hasta este lugar. (Pregunta alguien por que se le esta escapando una proteína) acuérdense que hay fluidez de la membrana y que si esta proteína que esta por acá y no hay un receptor (¿no vieron fluidez de la membrana? ¿No vieron proceso de cagner?). La señal no funciona cuando la proteína se ha escapado de su lugar de residencia normal, por que por defecto si no hay nada que lo retenga tiene a pasar, mezclada con otras proteínas que van a ser secretadas, entonces la función del receptor es vigilar que ninguna de esas proteínas vaya a excretar. Experimentalmente se puede modificar una proteína residente, hacer una mutación de tal manera que no exista o se bloquee el KDEL de esta forma esta proteína que normalmente es residente no es reconocida por el receptor de KDEL y por lo tanto la proteína se secreta y estas proteínas a fuera pasan al sistema de degradación de proteínas por que no son utilizadas estas BINDING BINDING BINDING BINDING (encuadernación) protei(encuadernación) protei(encuadernación) protei(encuadernación) proteinsnsnsns cumplen su función en el lumen y no en la matriz extracelular. ¿Todas las proteínas provenientes del retículo tienen KDEL? generalmente las proteínas del retículo son KDEL pero hay residentes de Cis, residentes de el medio y residentes de Trans, por que ahí cumplen funciones, y por lo tanto si una de Cis se arranca y se va a Trans es devuelta también, entonces estas membranas del golgi están llenas de receptores que se encargan de mover y tener en su lugar a estas proteínas que son residentes. ¿Las cubiertas de COP van a estar en todas las vesículas o solamente en las de retorno? en las de retorno. ¿Y en el caso de las que son residentes en Trans y si una de Cis se va a Trans? acuérdense que hay unas que se llaman COP2 Y COP1 son diferentes, las que van para allá tienen un tipo y las que van para acá tiene otro tipo de cubierta.



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Esto lo vimos en la mañana, este es el oligosacárido original que tiene 14 subunidades con la manosa, la glucosa, la elastigotamina y vean ya la modificación comienza en el lumen del golgi, poco después de que se ha agregado ya comienzan algunas modificaciones, lo que les pasa en general es que actúan enzimas que se llaman Glicosilasas estas actúan rompiendo y sacando la glucosa, saca una glucosa, dos glucosas, desaparecen las dos glucosas y después esto pasa por el vesículas hacia el lumen del golgi y las manosidasas sacan 3 manosas, a medidas que van avanzando de una cisterna a otra se van produciendo cambios. ¿Y todas las glicoproteínas sufren los mismo cambios? ee si? por que hay una que le da el destino final. Estas van a ser de secreción, estas van a ser proteínas lisosomales. ¿Se fijan ustedes como se modifican? incluso hay algunas que se fosforilan, estas a las que se agrega y un grupo fosfato y esas van a ser las enzimaenzimaenzimaenzimas hidroliticas s hidroliticas s hidroliticas s hidroliticas (que veremos junto a lisosomas). Las diferencias funcionales están determinadas por la presencia de enzimas, es decir, que son proteínas residentes propias de cada uno de los compartimentos, por que hay algunas que agregan azúcar, hay otras que agregan, una fosforilaza, tokinasas. En la red Cis ocurre fosforilación de los oligosacaridos de proteínas lisosomales. En la cisterna Cis se remueve manosa y adición de n-acetilglucosamina. En la cisterna Trans hay adición de galactosa, para algunos, y adición de ácido n-acetil neuroamínico o ácido ciánico o el NANA.

Puede haber sulfatación, se sulfata la tirosina e hidratos de carbono de ciertas proteínas, entonces gracias a estos cambios se determinas sus diferentes destinos. Algunas, las que son fosforiladas van a los lisosomas, otras van a la membrana plasmática y otras serán vesículas de secreción. Así cada una lleva su sello. Esto muestra, con técnicas de histoquímica determinar que la composición química de las diferentes cisternas del golgi es distinta. La histoquímica con microcosopía electrónica A es el golgi sin teñir, B es uno teñido con omnio en el cual el omnio se reduce en la cisterna Cis, entonces marca solo la cisterna Cis, C y D teñido para mostrar la localización de ciertas proteínas especificas por ejemplo una enzima lisosoma, una fosforilasa o una fosfatasa; los golgi se descubrieron utilizando una fosfatasa entonces se agregaba fosfato de plomo, y precipitaba plomo, y el plomo aparece en el microscopio electrónico como un material electrónicamente denso, así se marcaban los lisosomas y las cisternas donde ellos iban.



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Vía Exocítica: Desde el golgi hay una vía que se llama vía exocívía exocívía exocívía exocíticaticaticatica, desde la red Trans a la superficie celular, desde aquí salen vesículas que tienen un contenido, las que se fusionan con la membrana plasmática y el contenido de la vesícula sale al exterior, esto es lo clásico conocido como exocitosis. Las vesículas van a través de rieles o carriles que forman las proteínas motoras. En el golgi hay una selección, la cuál es determinada por la marca que posee cada proteína, el oligosacárido modificado. Ya hemos comentado respecto a las dos vías secretoras, la vía secretora constitutiva o por defecto vía secretora constitutiva o por defecto vía secretora constitutiva o por defecto vía secretora constitutiva o por defecto es la de flujo constante, muchas glándulas tienen este tipo de secreción, en cambio hay otras células especializadas en secreción, por ejemplo las células de los acinos pancreáticos o las células de las glándulas mamarias, otro ejemplo es la membrana de fecundación, al producirse el contacto de un espermatozoide con un ovulo, esta membrana impide la poliespermia, y esta membrana esta formada por una gran cantidad de vesículas de secreción, las que están formando una gran cantidad de gránulos corticales por que estos van a formar una corteza especial en el ovocito, cuyo estímulo es la llegada del espermatozoide, lo que provoca un cambio de los canales iónicos y sale calcio del R.E. y este calcio estimula la liberación de los gránulos corticales y esto gránulos tienen en su interior sustancias que son tipo mucopolisacáridos, que están muy apretados, los cuales al ser liberados y llegar a la parte de agua, se hinchan (como una gelatina en polvo) y se forma una capa, barrera mecánica que evita que se produzca poliespermia, todo esto en tiempo de mili segundos. Aquí hay una vesícula en la cual se van a desplazar dos tipos de proteínas, una es una proteína soluble (la celeste) que esta dentro del lumen, transolocada y una proteína de membrana, va la vesícula a la superficie y aquí ¿qué va a decir? lípidos de membrana, proteínas de membrana y proteínas que van a ser exocitadas, entonces esta vesícula hace varias cosas, lleva lípidos para que la membrana crezca, lleva proteínas transmembrana para que también formen parte de ella, entonces lo que estaba dentro del lumen va a quedar hacia fuera hacia el exterior, de hecho aquí está determinada la asimetría de la membrana, cuando se produce la translocación en el retículo. Incluso después estas proteínas que llegan juntas comienzan a desplazarse a en el seno de la bicapa por la fluidez, esta es la secreción constitutiva y de esta forma se ubican en la membrana todas las proteínas transmembrana como los carriers, canales iónicos, etc. Normalmente cuando se está entrando a la membrana por endocitosis y pinocitosis, ésta se gasta y se achica, y crece por que también están saliendo vesículas desde el RE que se fusionan con la membrana y así se mantiene la homeostasis. Aquí podemos ver una vesícula que como tiene un destino bien preciso tiene clatrina alrededor, entonces esta es una vesícula secretora que va a asociarse a proteínas y a otras sustancias que van a ser secretadas. Se vacía cuando hay una señal que puede ser una hormona u otro, es por eso que se llama secreción facultativa o regulada, en la superficie de la célula va a haber un receptor para esa señal. Al ponerse en contacto la señal con el receptor se produce un cambio que envía un mensaje al interior, aquí se utiliza el termino transducción de la señaltransducción de la señaltransducción de la señaltransducción de la señal, es decir una señal que viene desde afuera pasa al interior. Esto ocurre por que al entrar en contacto con la superficie este primer receptor se modifica y puede iniciar la síntesis de un segundo mensajero, por ejemplo, AMP Cíclico entonces el AMP cíclico es una sustancia que al aumentar su concentración hace que los receptores se desplacen hasta la superficie y vacíen su contenido la diferencia con la insulina es que ésta es un polipéptido que no se vacía en el espacio extracelular, sino que estos islotes están tan irrigados que pasa directamente a la circulación. Hasta el momento tenemos dos tipos de secreción, la vía constitutiva; la facultativa mediada por señal, pero también existen otras vesículas las cuales tienen un destino que se dice que va hacia el lisosoma, pero en realidad va hacia un sistema membranoso, una vesícula grande que se llama endosoma secundarioendosoma secundarioendosoma secundarioendosoma secundario, en vesícula se han reunido gran cantidad de enzimas hidrolíticas, o sea hidrolatoshidrolatoshidrolatoshidrolatos, enzimas digestivas, que van a hacer digestión intracelular (las que veremos con más



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detalle cuando veamos lisosoma), éstas proteínas tienen una marca, que como ya dijimos, en estas proteínas lisosomales va a ser un grupo fosfato agregado a un oligosacárido, y más específicamente a una manosa, al carbono 6 de la manosa, por eso se llama manosa 6manosa 6manosa 6manosa 6----fosfatofosfatofosfatofosfato (esto lo veremos con más detalle cuando hablemos de la formación del lisosoma). Esta imagen resume todo lo que hemos visto: ribosomas, mensajeros, proteína translocándose, proteína transmembrana monopack y multipack. Luego todo este grupo de proteínas se dirige al golgi, algunas retornan. Aquí está la mezcla de proteinas, transmembrana, solubles pasando Red Cis, Cis, Medial, Trans, Red Trans y destino, el que puede ser secreción regular, constitutiva, proteínas transmembrana y estas otras que tiene enzimas lisosomales son derivadas para constituir los lisosomas. ¿Y qué pasa con las proteínas citoplasmáticas? ese es otro destino que veremos después, las proteínas citosólicas son sintetizadas en ribosomas no asociados a membranas. ¿Cómo se determinó el proceso de secreción? hay un experimento bien bonito del año 60 y tanto, creo que sale en la guía para que lo averigüen ustedes. Los aminoácidos que entran en la célula van al RE y se unen a otros aminoácidos formando una cadena polipeptídica esta cadena después pasa a la vesícula, de ésta a las distintas partes del Golgi y de éste por la vesícula de secreción y después al exterior. Y esto fue descubierto con una técnica que se llama de Auto radiografía, hay isótopos radiactivos que permiten marcar moléculas, por ejemplo para marcar diferencialmente el ADN del ARN tenemos que utilizar su diferencia de base nitrogenada, la Timina y el Uracilo, para esto se utiliza el Tritio, observando Timina tritiada o Uridina tritiada o también se puede agregar un aminoácido marcado con tritio, generalmente es utilizada la Leucina tritiada. Al utilizar este aminoácido queda la proteína marcada y entonces que se hace, se pone en un tejido, en un medio normal, donde está creciendo y en este medio de cultivo hay aminoácidos normales, luego se saca éste tejido y se pone en un medio donde hay leucina tritiada y se pone por un pulso que es de 3 minutos y luego se saca y se vuelve a poner un en un medio normal, pero en esos tres minutos se incorporó el aminoácido al interior, y después se van sacando cada cierto tiempo muestras y se procesan mediante esta técnica de auto radiografía para saber dónde están quedando las marcas radiactivas, entonces con el mismo pulso a los 3 minutos se rige la marca y es posible encontrarla en el retículo rugoso (rojo), hay comienza la síntesis, al cabo de 17-20 minutos la principal cantidad de marcas estará en el Golgi y en las primeras vesículas, a los 120 minutos casi todas las marcas están en los gránulos de secreción, vesículas seminales o en el lumen. Se fijan que aquí hay distintos tipos de vesículas, unas más claras y otras más oscuras, las que se llaman gránulosgránulosgránulosgránulos de condensación de condensación de condensación de condensación, debido a que éstas van lentamente perdiendo agua, y el material se va condensando y esto hace que aumente su densidad y así al microscopio electrónico se aprecien más oscuras. En cambio las otras, mucho más claras, se están condensando, por lo tanto en los gránulos de condensación se ven mejor las marcas, en las más oscuras debe haber marcas, pero no se ven porque el material está muy denso. ¿Y dónde se vacían? Todas estas 3,4,5 células convergen hasta el lumen de un canalículo donde se vacía el producto de secreción, y este canal pequeño va a juntarse con otros para formar uno más grande y así sucesivamente hasta formar un gran canal, por ejemplo, si se trata del páncreas será el canal pancreático. Incluso las células que secretan por secreción facultativa son polarizadas, cuyo núcleo es basal.



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Esta imagen muestra como se produce el gránulo de concentración: vesícula secretora inmadura, pequeñas vesículas que comienzan a fusionarse y formar una más grande y se empieza a condensar hasta que queda una vesícula secretora madura (gránulo de secreción) que luego es secretada. Esta nos muestra la típica célula polarizada: en la parte basal el núcleo, retículo endoplásmico, golgi, vesícula inmadura, madura y el lumen. (Fotografía clásica). Estas células forman un tejido y todas estas células que lo forman convergen a un lumen y ahí secretan. Esta es una célula esta célula no se asocia con otras células vecinas en contacto directo formando tejidos, se llaman las células cerradas de hairby o los mastocitos sintetizan histamina, entonces forman parte del tejido conectivo, estas células llamadas errantes del tejido conectivo o de la matriz extracelular, cuando hay un agente alergénico o una herida, estas vacían la histamina para neutralizar la acción de este agente externo, entonces la histamina en este punto producen la hinchazón (por salida de liquido del plasma sanguíneo), picazón (estimulación de terminaciones nerviosas libres) y enrojecimiento (aumenta circulación sanguínea), la llamada triada. Entonces esta célula, a diferencia de las células con

vesículas polarizadas, posee vesículas de secreción por todos lados, la célula prácticamente se revienta, como podemos se puede ver en la imagen, todas las vesículas vacías. Esta secreción es explosiva. Da como ejemplo de la “homeostasis” de la membrana, las células del intestino, glándulas unicelulares gogles, células quemadas (= que el mucus), que cuando se rompen se regeneran rápidamente. Vimos RE-Golgi, Golgi-diferentes destinos, es decir Golgi secreción, veamos ahora desde el Golgi a los lisosomas. Es importante considerar a los lisosomas como organelos, ya que juegan un papel importante dentro de la célula.

La historia de los lisosomas es muy propia, generalmente se descubrían los organelos y después su función. Por ejemplo, se descubrieron las mitocondrias y se hablaba de cuerpo filamentoso con cuerdas y de ahí se derivó el término “mitos” y “condros” y después se llego a que su función estaba relacionada con procesos de oxidación, transporte de electrones y todo eso. Y el retículo endoplasmático y el Golgi se vio que estaban en relación con la síntesis y transporte de proteínas. En cambio los lisosomas no se descubrieron, se buscaron, se sabía que dentro de la célula debía haber un organelo que contuviera enzimas hidroliticas con funciones digestivas. Pero ¿dónde está, cómo identificarlo? Uno de los pioneros fue Cristian de Riu (premio Nóbel de medicina por los descubrimientos del lisosoma) utilizando ciertos sustratos los cuales eran degradados por enzimas tipo hidrolasas ácidas, por ejemplo la fosfatasa, y se utilizaba sulfato de plomo, lo que producía un precipitado de plomo y marcaba a los lisosomas (sacos membranosos llenos de enzimas hidroliticas) los que llevan a cabo digestión intracelular de moléculas, alrededor de 40 tipos de enzimas distintos, uno para todos los tipos de sustrato, encontramos proteasas, lipasas, nucleasas, glicosidasas, fostasas, fosfolipasas, sulfatasas. Todas son hidrolasas ácidas, esto significa que para poder funcionar necesitan un medio ácido (pH=5) dentro del lisosoma hay un pH = 5, de modo que esto es una forma de protección por que si se rompe el lisosoma las enzimas digestivas se salen y el PH del citoplasma es = a 7,2, entonces estas proteínas no funcionan a este pH y se determina una auto lisis, esto es cuando las células pierden el equilibrio, cuando hay necrosis de un tejido, pero en condiciones normales la célula se protege por varios mecanismos de la acción de estas enzimas hidroliticas de los lisosomas. ¿Qué impide que las hidrolasas hidrolicen la célula? Esto lo veremos más adelante, pero es bien curioso, una red de azúcares, un entramado, como un glicocális interno. La proteasas, principalmente, son las que impiden que las enzimas hidroliticas lleguen a la superficie misma de la



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membrana interna del lisosoma. Hay algunas que ... oligosacáridos pero las glicosidasas no son tan activas como estos oligosacáridos, estos son oligosacáridos y monosacáridos transformados. De tal manera que las enzimas no están en contacto directo con el lípido, las lipasas ni con la proteína, las proteasas, entonces esa es una forma de protegerse para que no haya digestión de los componentes lisosomales. Aquí viene algo interesante ¿Cómo se logra y mantiene este pH bajo? En la membrana y previamente en la membrana de los lisosomas secundarios existe una bomba de protones, porque la única forma de obtener este pH=5 es incorporando protones y a medida que se empiezan a perder y hay pocos vemos que inmediatamente se empieza a perder el equilibrio, entonces la bomba tiene que inmediatamente hacer ingresar protones contra la gradiente, por lo tanto existe un consumo de ATP, entonces tenemos que esto es una bomba dependiente, requiere de la presencia de ATPasa, utiliza ATP y libera fósforo inorgánico. Entonces de esta manera el lisosoma está doblemente protegido de la autodigestión, está protegido por la membrana lisosomal y aún cuando ésta se rompiera poco daño haría por que se encontraría en un pH=7,2. Aquí hay un listado de algunas estas enzimas: Fosfatas, Fosfatasa ácida, nucleasas, polisacaridasas y mucopolisacaridasas, galactosidasas, glucosidasas, manosidasas, etc... lisosimas! Son enzimas que degradan la pared de las células bacterianas. Entonces la bacteria queda desnuda y sometida a los shock osmóticos. La hialuronidasa actúa sobre el ácido hialurónico, que es un glicosaminoglicano, que dentro del óvulo existe la zona pelúcida que forma el glicocális, corona radiada que son las células que son lo que resta de las células foniculares, entonces como entra a las células foniculares, rompe el pegamento que hay entre las células, el que es fundamentalmente ácido hialurónico. Entonces el acrosoma tiene gran cantidad de esta enzima hialuronidasa. ¿Qué es el acrosoma? ¿De dónde viene ese “sombrerito” que tienen los espermatozoides? Es una gran vesícula que viene de la red Trans del Golgi, donde se juntaron una gran cantidad de vesículas que en tenían en su interior enzimas hidrolíticas, principalmente hialuronidasa. Y así puede separar las células de la corona radiada y así entrar al glucocális y hacer contacto con la célula, lo van a ver después en alguna parte, la similitud que hay con una proteína que se llama ZP3 que están en...(no sigamos, por que o sino me desvío). Proteasas, catesinas, peptidasas, colagenasas, en fin, para todos los sustratos hay enzimas. Al igual que otros los organelos, están rodeados por una sola membrana donde existen proteínas transportadoras, o sea también hay proteínas transmebrana que trasnportan de todo después de la digestión; aminoácidos, glucosa, todo el producto de la digestión que ocurre dentro, porque van a pasar al citosol. La idea es que los aminoácidos de una proteína, por ejemplo, pasen al citosol y sirvan para sintetizar sus propias proteínas. Ya antes les decía que la mayoría de las proteínas de membrana de los lisosomas están extraordinariamente glicosidadas, unidas a muchos oligosacáridos, lo cuál los protegería de las enzimas que contienen en su interior. Se puede determinar la presencia de lisosomas utilizando la histoquímica, o sea utilizando sustratos que permitan determinar la presencia de una enzima, entonces así se ven los precipitados. Aquí hay otra fotografía mostrando que son variados en forma y en tamaño. En general los lisosomas son puntos de encuentro en el cual convergen diferentes corrientes del flujo celular, las enzimas digestivas llegan (acuérdense que el lisosoma aparecen en la célula una vez que el lisosoma secundario ha recibido enzimas hidroliticas que vienen del Trans golgi) por rutas que vienen desde el retículo endoplasmático pasando por el Golgi. A su ves las sustancias que son digeridas pueden venir por tres vías de acuerdo con su origen . si el material es externo se incorpora por endocitosis y más específicamente si el material es finamente particulado o se encuentra en disolución se habla de pinocitosis (cuando veamos la otra vía de incorporación, vamos a entrar en más detalles de esto). Entonces las vesículas de pinocitosis, muchas vesículas pequeñas, se desplazan, se unen y al final constituyen un endendendendosoma primario o tempranoosoma primario o tempranoosoma primario o tempranoosoma primario o temprano y luego de aquí salen vesículas que van hacia un endosoma tardíoendosoma tardíoendosoma tardíoendosoma tardío y al mismo tiempo que llegan vesículas que trae enzimas lisosomales desde el Golgi y en ese momento el endosoma secundario se transforma en un lisosoma primario, lisosoma primario, lisosoma primario, lisosoma primario, cuando comienza la digestión, estas vesículas que se forman por pinocitosis se llaman pinosomaspinosomaspinosomaspinosomas. La otra vía es en la que las partículas son de mayor tamaño, pueden ser microorganismo o una célula entera, estos es fagocitosis, en ésta no hay paso por endosoma primario, al final el fagosoma fagosoma fagosoma fagosoma o vesícula formada por fagocitosis... constituye un endosoma tardío, por que aquí después van a llegar vesículas desde el Golgi que contienen enzimas digestivas. La tercera opción es que los materiales que se van a digerir sean de origen interno, la célula constantemente está generando en forma normal una renovación de organelos, la mitocondria dentro



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de una célula no vivirá todo la vida de la célula, se toma la mitocrondria, se hidrolisa, digiere, se sacan las materias primas que puedan servir y se utiliza el material para sintetizar una nueva mitocondria, ésta estará muy vieja cuando hayan problemas al nivel de sus proteínas, cuando sus membranas pierdan su capacidad de transporte o etc. Y se produce el proceso de AutofAutofAutofAutofagiaagiaagiaagia. (Pregunta) Hay ciertos tejidos que son muy antiguos, como las células cardíacas que se van envejeciendo, incluso se acumulan ahí sin recambio, incluso se acumulan gránulos de lipofuscina (eso lo veremos después) y otras que se están renovando constantemente, como los órganos hematopoyéticos que tienen un recambio activo. es decir, algunos tejido se renuevan más frecuentemente que otros. En la Autofagia hay una membrana en el retículo plasmático, que se sale formando como una especie de tentáculo y trodea y envuelve a un organelo, que puede ser una mitocondria, un peroxisoma, cualquier cosa, entonces ésto es lo que se llama vacuola de secuestro vacuola de secuestro vacuola de secuestro vacuola de secuestro que rodea organelos formando un AutofagosomaAutofagosomaAutofagosomaAutofagosoma. Ésta es una fotografía muestra una vesícula rodeando a dos organelos, a una mitocondria y a un peroxisoma que van a ser digeridos posteriormente por que llegarán enzimas digestivas desde una vesícula del Golgi. Entonces ahí están las tres vías: endocitosis o pinocitosis, endosoma temprano, endosoma tardío éste cuando llegan las enzimas digestivas se transforma en un lisosoma. La otra opción fagocitosis, también el fagosoma se transforma en lisosoma, en la autofagia el autofagosoma se transforma en lisosoma o en autolisosoma. Ahí está el alimento que ingiere la célula por fagocitosis. Éste esquema es un poco antiguo y es lo más tradicional que se conocía y resulta que el lisosoma es ya lisosoma cuando esta unido la vesícula que se va a ingerir con las vesículas que vienen del golgi, de hecho las vesículas que vienen del golgi que traen enzimas digestivas es mejor llamarlas protolisosomasprotolisosomasprotolisosomasprotolisosomas, porque no son lisosomas como tales, sino que van a unirse con el lisosoma y ahí comenzará la digestión. ¿Qué pasa con los lisosomas primarios? Se forman por exocitosis, lo vamos a ver en la última vía. Los secundarios son más grandes y poseen mayor variedad de componentes que éstos. Las enzimas hidrolíticas son llevadas a los lisosomas por medio de vesículas transportadoras especializadas para ello. Aquí me empiezan a poner atención por favor: en primer lugar las hidrolasas son marcadas, osea aquella proteína que va a ser hidrolasa, al llegar al Golgi es marcada, acuérdense que se producen la fosforilación de las proteínas que serán hidrolasas, y su marca consiste en agregar a una azúcar manosa un oligosacárido que lleva un grupo fosfato en posición 6 (M6P) en las cisternas del Golgi. (Después vean más detalladamente esta imagen) Aquí hay un oligosacárido que tiene una manosa al final, aquí hay una enzima que se llama N-glicosaminatransferasa, ésta es la enzima digestiva. Ésta otra tiene una N.-acetilglicosamina que tiene 2 grupos fosfatos y se transfiere en este punto a la manosa un grupo fosfato. ¿El sitio que está ahí es para oxidar la manosa? Es que hay dos sitios, éste el sitio dónde se produce la catálisis, que significa la transferencia del grupo fosfato, por eso se llama fosfotransferasa. Entonces la idea es que se libera la N-acetilglucosamina y pasa el grupo fosfato a la manosa. Entonces esta manosa ya está marcada y esta marca es reconocida por un receptor que está en la membrana del Golgi, una proteína transmembrana que es un receptor de M6P. El receptor se une a las Hidrolasas y las ayuda a empaquetarse, entonces este receptor va a juntar en una vesícula muchas enzimas digestivas (lipasas, proteasas, etc.) y esas vesículas van a salir desde el Golgi a fusionarse con endosomas tardíos, entregando su contenido al lumen del organelo. En el interior del endosoma tardío las hidrolasas se liberan del receptor que como es una proteína de membrana queda unido ahí, por los cambios de pH que van a provocar una desunión y también se libera el grupo fosfato. Y en ese momento está en condiciones de iniciarse el proceso de digestión. Entonces este endosoma secundario ya se ha transformado en un lisosoma secundario: endosoma con material necesario para digerir más encimas hidroliticas que vienen desde el Golgi. Los receptores libres que habían quedado en la membrana vuelven por una vía de reciclajevía de reciclajevía de reciclajevía de reciclaje vuelven a la zona Trans del Golgi. Recordatorios: Las vesículas del Golgi están físicamente separadas, peor se comunican por vacuolas de secreción. Si hay 100 receptores habrá 100 moléculas de enzimas digestivas que se van a juntar en una sola vesícula. La bomba de protones, al bajar el pH está relacionada con la separación de la M6P de su receptor.



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Esta bomba es regulada por señales, encontradas en el dominio del lumen, que se modifican con la presencia de algunas sustancias o aumentos de pH en el interior del lisosoma e inducen a la acción de las bombas de protones. Aveces no todo lo que sobran en el lisosoma se reutiliza y puede transformarse el lisosoma en los llamados cuerpos residualescuerpos residualescuerpos residualescuerpos residuales. En la guía dejé algunos síndromes para que ustedes buscaran, que en el fondo son alteraciones genéticas que determinan que no se produzca alguna enzima, por ejemplo hay muchas glicosidasas. Cuando no está la enzima se acumula dentro del lisosoma el sustrato, porque no hay quién lo digiera. Donde más se nota es cuando esos gangliósidos se acumulan en las neuronas y producen graves trastornos que incluso pueden conducir a la muerte. Aveces hay una alteración en el receptor de la M6P, la proteína está alterada, por lo tanto no la retiene, entonces, las enzimas hidrolíticas continúan en la vía por defecto, son exocitadas y en el exterior no funcionan. También puede ocurrir que la célula no elimine el material de desecho y se pueden acumular, por falta de eliminación, lisosomas viejos y estos se llaman gránulos de desgaste o cuerpos degránulos de desgaste o cuerpos degránulos de desgaste o cuerpos degránulos de desgaste o cuerpos densos de nsos de nsos de nsos de lipofuscina, lipofuscina, lipofuscina, lipofuscina, que poseen una señal que no es digerible. El tejido cardíaco tiende a acumular gránulos de lipofuscina, no puede eliminar por exocitosis, entonces un corazón más viejo contiene más gránulos de lipofuscina que uno más joven. Esto se debe a la naturaleza del residuo, ya que es un material denso, no digerible. Hay unos organelos (dejaremos pendiente la vía endocítica) que en algún tiempo fueron confundidos con lisosomas por que contienen enzimas de degradación, aunque utilizan otro mecanismo, pero como contenían estas enzimas se pensó que eran otro tipo de lisosomas, peor son totalmente distintos, en su origen y en su contenido. Son los peroxisomas que están formados por una membrana, incluso se piensa que alguno de estos peroxisomas habrían entrado por endosimbiósis, una célula de origen procariótico con características de procesos de utilización de los desechos de productos oxidativos. Los caracteriza una sola membrana, aveces es posible encontrar un “cuore” (corazón), un cuerpo denso, cristalino, en la parte central. Hay varias enzimas en su interior, y éstas producen peróxido de Hidrógeno, como resultado de la actividad metabólica de este organelo. Dentro de estas enzimas existe la catalasa, que degrada peróxido de hidrógeno, entonces por un lado el peroxisoma produce y degrada peróxido de Hidrógeno y estos peróxidos son tóxicos y son resultado de la vía oxidativa. (siempre he dicho que el nombre más mal puesto es catalasa, porque no dice nada, catalasa es una enzima que cataliza). La catalasa está formada por un complejo protéico enzimático formado por unidades de peroxidasas, entonces ahí la cosa cambia. (viendo una imagen) Ahí se ven los peroxisomas en el citoplasma, su inclusión cristalina. Miren esto es como un recado, aquí hay cloroplastos y allá mitocondrias, están asociados con metabolismo oxidativo. Los peroxisomas se encuentran en todas las células, animales y vegetales. Una sola membrana, diámetro 600 Nm. En los hepatocitos el número es más grande y cumplen funciones metabólicas, contienen enzimas oxidativas (los lisosomas tiene enzimas hidroliticas), que pueden formar y descomponer el peróxido de Hidrógeno. También hay un número grande de enzimas de distintos tipos, varían cantidades y tipos de enzimas en distintos tipos de células (animales y vegetales9, las enzimas más destacadas son: catalasa, D-aminoxidasas, la Uratoxidasa, el Golgi está formado principalmente por ésta, que degrada, oxida al ácido úrico, cuando falla se produce acumulación de ácido úrico en las articulaciones y produce inflamación, porque es muy poco soluble, esto es la gota. Y también hay B-oxidación de ácidos grasos...



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vías de transporte (ma 12-9) ver 1

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