TRAFICO INTRACELULAR
Dr. Juan Carlos Munévar N

Copyright (c) by W. H. Freeman and Company

SISTEMAS DE ENDOMEMBRANAS

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
APARATO DE GOLGI
VESÍCULAS DE TRANSPORTE SISTEMA DE
LISOSOMAS ENDOMEMBRANAS
ENDOSOMAS
NÚCLEO
MITOCONDRIAS FUNCIONAMIENTO
NO
PEROXISOMAS INTERCONECTADO
CLOROPLASTOS

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.

DICTIOSOMAS
Síntesis de carbohidratos (polisacáridos).
Procesamiento de macromoléculas
sintetizadas.
Modificación y plegamiento 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.

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.
Incorporación 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

LISOSOMAS

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.
 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
secundario
Vacuola
autofagica

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

CELULAS CON LISOSOMAS
Todas las células tienen lisosomas,
pero algunas células son distinguidas
por la abundancia de lisosomas.
Macrófagos, neutrófilos, osteoclastos, etc.

PEROXISOMAS

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 volumen celular.
 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, colesterol y ácidos biliares.
 Ciclo del glioxilato (Gluconeogénesis).
 Transaminación del glioxilato.

OXIDASAS
OXIDACIÓN O2 H2 O2
L- y D- aa,
poliaminas, ácidos
RH2 R grasos de cadena larga
+
CATALASA
PEROXIDACIÓN H2O2 R’H2 2 H2O + R’
Etanol, metanol y
formato.
CATALASA
2 H2 O2 2 H 2 O + 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 RE, 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 10 Proteína integral de membrana 34-48
PEX 11 Proteína de proliferación peroxisomal 27-32
PEX 12 Proteína integral de membrana 40-48
PEX 13 Liga el receptor PTS 1 40-43
PEX 14 Liga receptores PTS 1 y 2 39

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 proteínas 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.

Tráfico intracelular de proteínas codificadas en
el núcleo en células eucariotas.

Secuencias especificas de direccionamiento y translocación en proteínas
recién sintetizadas hacia diversos orgánelos
Juan Carlos Munévar N

La mayoría de proteínas mitocondriales se sintetizan como
precursores que contienen secuencias de captura.
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Secuencias de direccionamiento – captura de
proteínas mitocondriales importadas

Chaperonas citosólicas acompañan las proteínas a receptores
acoplados a canales en la membrana mitocondrial
La captura de proteínas
mitocondriales requiere
energía: ATP en el citosol, una
fuerza promovida por protones
y ATP en la matriz

Secuencias de direccionamiento C - y N-terminales
dirigen la entrada de proteínas plegadas al interior de la
matriz peroxisomal.
La importación de
Proteínas peroxisomales
es defectuosa en
algunas enfermedades
genéticas.
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El RER es una serie de extensos sacos
aplanados interconectados

Las proteínas secretoras se encuentran en el lumen
del RE inmediatamente después de su síntesis.
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LA VIA SECRETORA
Progresión a traves
de cisternas
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Experimentos sobre la vía secretora se basan en células
especializadas en la secreción de ciertas proteínas

Análisis en mutantes de levaduras definen las
etapas principales en la vía secretora.

Una secuencia señal en las proteínas secretoras
recien sintetizadas las dirige hacia el RE.
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Dos proteínas inician la interacción de las
secuencias señal con la membrana del RE.
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Estructura de la partícula de reconocimiento de
señal (SRP)

Los polipéptidos se desplazan a través del
translocon dentro de la luz de RE.

La hidrólisis de GTP participa en el transporte de
proteínas dentro del RE en células de mamíferos.

Topologías de algunas proteínas de membrana
integrales sintetizadas en el RER
Juan Carlos Munévar N

La mayoría de proteínas transmembranales citosolicas
poseen una secuencia señal N-terminal y una secuencia
interna topogénica.
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Una simple secuencia topogénica interna dirige la inserción
de algunas proteínas transmembranales de un solo paso.
Juan Carlos Munévar N

Las proteínas transmembranales multipaso
poseen múltiples secuencias topogénicas.

Algunas proteínas despues de insertarse en la
membrana del RE son transferidas a una proteína de
anclaje GPI.

Modificaciones post traduccionales y
control de calidad en el RER.
 Los polipéptidos nuevos localizados en la membrana y el
lumen del RE se someten a 5 modificaciones principales
Formación de puentes disulfuro
Apropiado plegamiento
Acople y procesamiento de carbohidratos
Rupturas proteolíticas especificas.
Ensamble en proteínas multiméricas.
Juan Carlos Munévar N

Los puentes disulfuro se sintetizan en la luz del
RE.
Juan Carlos Munévar N

El correcto plegamiento de proteínas recien sintetizadas
se establece mediante diversas proteínas del RE.