Presentación del curso de Biología celular, Programa de Licenciatura en Ciencias Naturales y Educación Ambiental, Universidad de Córdoba.

1. TRAFICO DE PROTEÍNAS
.
Proteínas solubles y de
membrana sintetizadas en
ribosomas asociados
A RE:
Deben dirigirse a diferentes
localizaciones
Intracelulares que incluyen:
• Al propio RE
• Complejo de Golgi
• Endosomas
• Lisosomas
Otro grupo de proteínas están
destinadas a:
• Membrana plasmática
• Liberación al medio
extracelular

2. TRAFICO DE PROTEÍNAS
.
Cada proteína tiene una
etiqueta que
Permite su inclusión en
la vesícula de
transporte apropiada, la
marca puede ser:
1. Una secuencia
específica de
aminoácidos
2. Una cadena lateral
oligosacárido
3.Un dominio hidrófobo

3. TRAFICO DE PROTEÍNAS HACIA LOS
ENDOSOMAS Y LISOSOMAS
.
Las enzimas lisosomales
durante su viaje por RE y
CG:
1. Sufren glicosilación
2. Eliminación de unidades
de glucosa y manosa.
3.Fosforilación de las
cadenas glucídicas
lateralesoligosacáridos
con manosa-6-P

4. LISOSOMAS
vesícula membranosa de forma redondeada o polimorfa que contienen diferentes
enzimas del tipo de hidrolasas ácidas (lipasas, nucleasas, proteasas, sulfatasas...)
Estas enzimas hidrolíticas y proteolíticas sirven para digerir los materiales de origen
externo (heterofagia) o interno (autofagia) que llegan a ellos. Es decir, se encargan de
la digestión celular.
Fueron descubiertos por De Duve en 1949 cuando realizaba estudios bioquímicos de
la fosfatasa ácida en hepatocitos de rata.

5. El pH es de 5 en el interior del lisosoma. Para mantener este pH, los lisosomas poseen en su
membrana una proteína transmembrana que bombea protones (H+) hacia el interior del
lisosoma. El pH 5 es el óptimo para la actuación de las enzimas.

6. Función:
Desde el punto de vista fisiológico se distinguen dos tipos básicos de lisosomas:
1) Lisosomas primarios:
No participan en ningún proceso de digestión intracelular.
Pueden verter sus enzimas al medio extracelular lisándolo, destruyendo células lesionadas o
muertas (digestión extracelular).

7. Formación de lisosomas primarios
Cada lisosoma primario es una vesícula que brota del aparato de Golgi, con un contenido
de enzimas hidrolíticas (hidrolasas). Las hidrolasas son sintetizadas en el REG y viajan
hasta el aparato de Golgi por transporte vesicular.
Allí sufren una glicosilación terminal de la cual resultan con cadenas glucídicas ricas en
manosa-6-fosfato (manosa 6-P). La manosa 6-P es el marcador molecular, la “estampilla”
que dirige a las enzimas hacia la ruta de los lisosomas.
Se ha estudiado una enfermedad en la cual las hidrolasas no llevan su marcador; las
membranas del aparato de Golgi no las reconocen como tales y las empacan en vesículas
de secreción para ser exocitadas.

8. 2) Lisosomas secundarios:
Resultan de la fusión de un lisosoma primario con material de naturaleza variable, y están
implicados en la digestión intracelular.

9. Según con el material con el que se fusionan se distinguen tres tipos de lisosomas secundarios:
- Fagolisosomas ('vacuolas heterofágicas'):
Resultan de la fusión con un fagosoma, el cual puede llevar partículas de gran tamaño,
sustancias muy variadas e incluso bacterias o virus.
Provocan la digestión intracelular del fagosoma y, de esta manera, la célula se defiende de
agresiones patógenas o sustancias tóxicas.
Se encuentran, por ejemplo, en los glóbulos blancos, capaces de fagocitar partículas extrañas
que luego son digeridas en estos cuerpos.

10. Autofagolisosomas ('vacuolas autofágicas'):
Resultan de la fusión con un autofagosoma, el
cual procede de la envoltura del RE o de
cualquier orgánulo o resto celular que ha de
ser digerido (autodigerido).
Intervienen en la digestión intracelular,
obteniendo nutrientes necesarios para la vida
de la célula.
Participan también en los procesos de necrosis
celular al digerir estructuras propias de la
célula.

11. Endolisosomas: ('vacuolas heterofágicas'): Endosoma tardio
Formados por la fusión con endosomas, es decir, vesículas procedentes de la endocitosis.
Provocan su digestión intracelular para la obtención de nutrientes.

12. .
Endosoma tardío: surge al unirse los
lisosomas primarios con materiales
provenientes de los endosomas
tempranos.
Los endosomas tempranos contienen
macromoléculas que ingresan por los
mecanismos de endocitosis
inespecífica y endocitosis mediada por
receptor.
Este último es utilizado por las células
para incorporar, por ejemplo, las
lipoproteínas de baja densidad o LDL.

13. Autofagia y Heterofagia

14. En todos los casos, en los lisosomas
secundarios, a veces, permanece el material
no degradado o digerido, después de la
absorción originando los cuerpos residuales
que, generalmente, son excretados.
Un ejemplo de cuerpos residuales son los
gránulos de lipofuscina que se observan en
células de larga vida, como las neuronas.

15. La liberación de las hidrolasas cumple un
papel fisiológico, permitiendo la
reabsorción de estructuras que ya no son
útiles, por ejemplo la cola de los
renacuajos durante la metamorfosis.

16. Las enzimas lisosomales
Las enzimas más importantes del lisosoma son:
* Lipasas, que digiere lípidos
* Glucosidasas, que digiere carbohidratos
* Proteasas, que digiere proteínas
* Nucleasas, que digiere ácidos nucleicos

17. ENZIMAS LISOSÓMICAS

18. Enfermedades lisosómicas
Son enfermedades causadas por la disfunción de algún
enzima lisosómico o por la liberación incontrolada de
dichos enzimas en el citosol, lo que produce la lisis de la
célula.
En algunos casos, la liberación de las enzimas cumple un
papel fisiológico, permitiendo la reabsorción de
estructuras que ya no son útiles, por ejemplo la cola de los
renacuajos durante la metamorfosis.

19. En las enfermedades
de almacenamiento
lisosómico, alguna
enzima del lisosoma
tiene actividad reducida
o nula
debido a un error
genético y el substrato
de dicho enzima se
acumula y deposita
dentro del lisosoma que
aumentan de tamaño a
causa del material sin
digerir, lo cual interfiere
con los procesos
celulares normales;
algunas de estas
enfermedades son:

20. * Esfingolipidosis.
Son enfermedades causada por la disfunción de
alguno de los enzimas de la ruta de degradación de los
esfingolípidos.
Dado que los esfingolípidos abundan en el cerebro,
varias de estas enfermedades cursan con retraso
mental severo y muerte prematura; entre ellas hay que
destacar:
la enfermedad de Tay-Sachs, la enfermedad de
Gaucher, la enfermedad de Niemann-Pick, la
enfermedad de Krabbe.

21. * Carencia de lipasa ácida.
La lipasa ácida es una enzima fundamental en el metabolismo
de los triglicéridos y del colesterol, que se acumulan en los
tejidos.
La disfunción de esta enzima provoca dos enfermedades, la
enfermedad de almacenamiento de ésteres de colesterol, en
que la enzima presenta muy poca actividad
y la enfermedad de Wolman, en que la enzima es totalmente
inactiva.

22. * Glucogenosis tipo II o enfermedad de Pompe.
Es un defecto de la α(1-4) glucosidasa ácida lisosómica,
también denominada maltasa ácida. El glucógeno
aparece almacenado en lisosomas. En niños destaca
por producir insuficiencia cardíaca al acumularse en el
músculo cardíaco causando cardiomegalia. En adultos
el acúmulo es más acusado en músculo esquelético.

23. * Mucopolisacaridosis.
Causadas por la ausencia o el mal funcionamiento de las enzimas
necesarias para la degradación moléculas llamadas
glicosoaminoglicanos o glucosaminglucanos (antes llamadas
mucopolisacáridos).
Destacan la mucopolisacaridosis tipo I, también conocida como
gargolismo o enfermedad de Hurler, en la que existe un defecto de la
enzima α-1-iduronidasa, y
la mucopolisacaridosis de tipo II o síndrome de Hunter, causada por
un error en la enzima iduronato-2-sulfatasa.

24. Gota
En la gota, el ácido úrico proveniente del catabolismo de las purinas se produce en
exceso, lo que provoca la deposición de cristales de urato en las articulaciones.
Los cristales son fagocitados por las células y se acumulan en los lisosomas
secundarios; estos cristales provocan la rotura de dichas vacuolas con la
consiguiente liberación de enzimas lisosómicos en el citosol que causa la digestión
de componentes celulares, la liberación de sustancias de la célula y la autolisis
celular.

25. Artritis reumatoide
La membrana de los lisosomas es impermeable a las enzimas y resistente a la
acción de éstas. Ambos hechos protegen normalmente a la célula de una batería
enzimática que podría degradarla. Existen, sin embargo, algunos procesos
patológicos, como la artritis reumatoide, que causan la destrucción de las
membranas lisosomales, con la consecuente liberación de las enzimas y la lisis
celular.

26. ENFERMEDADES PRODUCIDAS POR DEFECTOS
DE LA FUNCIÓN LISOSÓMICA.
(Enfermedades por almacenamiento de Esfingolipidos)

27. ETAPAS DE DIGESTIÓN POR ENZIMAS DIGESTIVAS
LISOSÓMICAS

28. VÍAS DEL SISTEMA LISOSOMICO

29. Secreción
Las vesículas que brotan de la cara trans portan productos acabados destinados al medio
extracelular. La fusión de dichas vesículas con la membrana plasmática –exocitosis- da
como resultado la secreción o exportación de diversas sustancias: enzimas, hormonas,
moléculas de la matriz extracelular o de la pared celular, anticuerpos y otras, según el
tipo celular.
Hay dos rutas secretorias: la continua o constitutiva y la discontinua o regulada.

30. La secreción continua o constitutiva está presente en todos los tipos celulares. Las
vesículas que siguen esta ruta se exocitan en forma continua, a medida que brotan del
aparato de Golgi. Por ejemplo, se secretan por esta vía las moléculas que se incorporan a la
matriz extracelular.

31. La secreción regulada, en cambio, es propia de células secretoras especializadas. En estos
casos, las vesículas se acumulan en el polo secretor de la célula, como gránulos de
secreción, y la exocitosis se dispara sólo ante señales muy específicas. Por ejemplo, las
células b de los islotes de Langerhans (en el páncreas), contiene gránulos de insulina que
son exocitados en respuesta a una elevación de la glucemia.