Cell Biology

1. Clase Teórica Nº 2
• Compartimientos celulares
• Distribución de proteínas
Bibliografía:
“Introducción a la Biología Celular”. Bruce Alberts y col., 3da Edición, Editorial
Médica Panamericana, 2010. Capítulo 4 pag 164-165, y Capítulo 15
19/08/2014

2. Célula
Realiza procesos intracelulares simultáneos:
- síntesis y degradación de glucosa
- síntesis y degradación de proteínas
- etc
Estrategia para aislar y organizar
estas reacciones es confinarlas en:
1 - Complejos de multiples componentes:
procariontes
2 - En distintos compartimientos
(organelas) delimitadas por membrana:
eucariontes

3. Células eucariontes ≠ Células procariontes
(compartimiento único: citosol)
Membranas internas Membranas internas
Compartimientos intracelulares Comp. Intracelulares
(c/u contiene conjunto único de proteínas)
Compartimientos intracelulares =
organelas rodeadas de membrana

4. Células eucariontes animales
Citoplasma = citosol + orgánulos + componentes celulares no
rodeados por membrana (citoesqueleto, ribosomas, etc)

5. Microfilamentos Microtúbulos Filamentos intermedios
Citoesqueleto
• Forma y movilidad celular
• Sostén y desplazamiento de organelas
• Dirigen tránsito de vesículas

6. ¿Cuántos compartimientos intracelulares
poseen las células eucariontes animales?
8
¿Qué volumen celular ocupan en conjunto los
orgánulos delimitados por membrana?
¿Y las células eucariontes vegetales?
9

7. Volúmenes relativos ocupados por los principales compartimientos
intracelulares en una célula hepática (hepatocito)
Compartimiento
intracelular
% del
volumen
celular total
Nº aproximado
por célula
Citosol 54 1
Mitocondrias 22 1700
Retículo endoplásmico 12 1
Aparato de Golgi 3 1
Núcleo 6 1
Peroxisomas 1 400
Lisosomas 1 300
Endosomas 1 200

8. Separan los diferentes procesos intracelulares que se
producen de manera simultánea.
¿Qué ventaja le aporta a la célula eucarionte la
presencia de compartimientos intracelulares?
¿Cómo?
Confinando los diferentes procesos metabólicos, y las
proteínas requeridas para llevarlos a cabo, dentro
de distintos compartimientos celulares.

9. Orgánulos composición y función
PARA SU ESTUDIO aislarlos de otras estructuras
celulares
¿Cómo se aíslan los distintos orgánulos?
Por fraccionamiento celular =
ruptura celular
+
centrifugación diferencial

10. Ruptura celular: métodos
TP 2
hígado
Sonicación Detergentes
Alta presión Homogenizador
Homogeneizado
celular
HOMOGENEIZACIÓN: procedimientos mecánicos
suaves para romper la membrana plasmática y liberar
el contenido de la célula.
RUPTURA DE CELULAS Y TEJIDOS
La homgeneización
deja intactos la mayoría
de los orgánulos
delimitados por
membrana

11. Fraccionamiento celular: Ruptura celular + Centrifugación diferencial
- Centrifugas (hasta 15.000 xg, aprox 15.000 rpm)
- Ultracentrífugas (hasta 1.019.000 xg, más de 100.000 rpm)
ANTES DESPUES
SOBRENADANTE

12. Centrifugación diferencial
CITOSOL
1.000 xg 10.000 xg 100.000 xg 300.000 xg
F. MICROSOMAL: RE, Ap de Golgi, membrana plasmática, endosomas
Centrifugación diferencial:
“Centrifugaciones repetidas
a velocidades cada vez más
elevadas”
Separa los componentes celulares según tamaño y densidad.
Los de mayor tamaño y densidad sedimentan en el PELLET,
mientras los mas pequeños y menos densos se mantienen
en el SOBRENADANTE
Células enteras,
núcleos y citoesqueleto
Mitocondrias, lisosomas,
y peroxisomas
Microsomas y
vesículas pequeñas
Ribosomas,
MM grandes
(Virus)
F. NUCLEAR F. MITOCONDRIAL F. MICROSOMAL

13. CENTRIFUGACION EN GRADIENTE DE DENSIDAD EN EQUILIBRIO
Fracciones obtenidas por
CENTRIFUGACION DIFERENCIAL
contienen una mezcla de organelas:
“fracciones crudas o impuras”
Ej: Fracción Mitocondrial contiene
mitocondrias, lisosomas y peroxisomas
Sus componentes (organelas) pueden separarse
según su densidad por CENTRIFUGACION EN
GRADIENTE DE DENSIDAD EN EQUILIBRIO, y asi
se obtienen “fracciones puras”
Gradiente de una
sustancia densa no iónica
(sacarosa, glicerol) y se
centrifuga a alta
velocidad (40.000 rpm)
por varias horas
Cada organela migra
hasta una posición de
equilibrio donde la
DENSIDAD del liquido
circundante es igual al de
la organela

14. Centrifugación por
gradiente de densidad
FRACCIONES PURAS
Evaluación de la “pureza”:
• Por análisis con microscopía electrónica
• Cuantificar moléculas marcadoras o MARCADORES BIOQUIMICOS
Ej de marcadores bioquímicos:
Citocromo c – Mitocondrias
Catalasa – Peroxisomas
Fosfatasa ácida – Lisosomas
Glucosa-6-P fosfatasa - RE
Un orgánulo o compartimiento aislado constituye un SISTEMA LIBRE DE
CELULAS que permite estudiar procesos característicos de ese orgánulo
SIN la interferencia de otros

15. Separan los diferentes procesos intracelulares que se
producen de manera simultánea.
¿Qué ventaja le aporta a la célula eucarionte la
presencia de compartimientos intracelulares?
¿Cómo?
Confinando los diferentes procesos metabólicos, y las
proteínas requeridas para llevarlos a cabo, dentro
de distintos compartimientos celulares.

16. crece
Célula eucarionte:
se divide
Orgánulos crecen por
incorporación de nuevas
moléculas
se dividen
se distribuyen
entre las células
hijas

17. ¿ Cómo adquiere cada orgánulo
su conjunto único de proteínas?

18. Proteína
sintetizada
en el citosol
DESTINO
Depende de una
secuencia
definida de
aminoácidos
(aa)
Señal de
distribución
¿Qué ocurre con las proteínas que carecen de “señal de distribución”?
Permanecen
en el citosol

19. Las diferentes “señales de distribución” dirigen las proteínas hacia:

20. Lugar de síntesis y distribución de
las proteínas
Destino Lugar de síntesis
Núcleo Ribosomas libres en el citosol
Mitocondrias Ribosomas libres en el citosol
Peroxisomas Ribosomas libres en el citosol
Ap Golgi Ribosomas adheridos al RE
RE Ribosomas adheridos al RE
Lisosomas Ribosomas adheridos al RE
Endosomas Ribosomas adheridos al RE
Membrana nuclear Ribosomas adheridos al RE
Membrana plasmática Ribosomas adheridos al RE

21. ¿Cómo hace un orgánulo rodeado de membrana para importar
desde el citosol una proteína hidrofílica?
Transporte a
través de los
POROS
NUCLEARES
Transporte a
través de la
MEMBRANA
Transporte a
través de
VESICULAS
Traslocadores
proteicos

22. Señal de distribución o
código señal
¿Qué ocurre con la señal de distribución una vez que la proteína ha sido
distribuida?
Depende de la organela
(KDEL)
Fig 4.3 pag 122 ver las
características de los aa)
secuencia continua de 15 a 60 aa

23. Los “códigos señal” (o señales de distribución) son
necesarios y suficientes para conducir una proteína hacia
un orgánulo en particular
Secuencia señal
intercambiada
Normal
PROTEINA CITOSOLICA
sin secuencia señal
PROTEINA de RE con
secuencia señal eliminada
Secuencia señal del RE Proteína citosólica con
secuencia señal del RE

25. Transporte de proteínas al interior del Núcleo
Puertas de entrada y salida del
núcleo

26. Complejo del poro nuclear: 100 proteínas distintas

27. Código señal citosol núcleo: señal de localización nuclear
1 o 2 secuencias de aa cortas con varias
Lys o Arg (aa con carga +)
Mecanismo de traslocación:
•La proteína se une a un receptor
de transporte nuclear citosólico
•Una vez ingresada, la proteína
conserva su código señal
• Es transportada en su
conformación plegada
• La energía es aportada por
hidrólisis de GTP
• El receptor de transporte
regresa al citosol
Señal de
localización
nuclear Receptor de transporte
nuclear
Figure 15-9 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Futura proteína nuclear

28. Figure 15-10 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)

30. Transporte de proteínas al interior de las mitocondrias
Proteínas sintetizadas dentro de la mitocondria
importadas desde el citosol desplegada
Código señal: en el amino terminal con aa cargados +
chaperonas
Peptidasa señal
Pelicula
15.2
Alberts
3er Ed

31. Transporte de proteínas al interior de los peroxisomas
- Presentes en todas las células eucariontes
- Contienen enzimas que usan O2 para oxidar moléculas y dar H2O2 : ej.
urato oxidasa
- Contienen catalasa que degrada el H2O2 a H2O
- Reacciones de detoxificación (ej: alcohol)
- Reacciones de beta-oxidación: hidrólisis de ácidos grasos
¿Dónde se sintetizan las proteínas del peroxisoma? En el citosol, y la
traslocación es
postraduccional
Ser-Lys -Leu (SKL) en el COOH terminal “Señal de direccionamiento
peroxisomal 1” (PTS1: peroxisomal- targeting sequence 1)
¿Cuál es la señal de importación para proteínas de la matriz peroxisomal
(Ej. catalasa, urato oxidasa)?
(Lodish Cap 16 pag 693-695)

32. Receptor citosolico del péptido señal (PTS1R)
Receptor de PTS1R
PTS1R regresa al citosol luego de la
traslocación de la proteína
Canal de traslocación
Traslocación de una
proteína de la matriz del
peroxisoma
Lodish, Fig 16.32
- Ingresan plegadas
- El código señal PTS1 se conserva
Pex5
Pex14

33. ¿Cómo se generan nuevos peroxisomas?
a) Por incorporación de nuevas proteínas y membrana a
peroxisomas existentes, y luego fisión
b) Por generación de novo: primero se dirigen proteínas de
membrana peroxisomal a membranas precursoras, y esto
permite el ingreso posterior de proteínas de la matriz
Tiolasa: proteína de matriz peroxisomal
• Señal de importación esta en el NH2 terminal PTS2
• El receptor citosólico de PTS2 es diferente a Pex5
• El mecanismo de translocación es similar
Inserción de proteínas de membrana peroxisomal:
- Participan proteína diferentes (Pex19, Pex3, Pex16)

35. Transporte de proteínas hacia el interior del RE
RE para él mismo
punto de entrada para proteínas destinadas a otros
orgánulos:
Ap de Golgi, endosomas, lisosomas, y superficie celular
Código señal para el RE: 8 o más aa hidrófobos
en el extremo amino terminal
La traslocacion es cotraduccional (ocurre mientras la
proteína se esta sintetizando)

36. Dos clases de proteínas se transfieren desde el citosol al RE:
1) Proteínas hidrosolubles que se liberan en la luz del RE
 para la luz del RE
 para ser secretadas por liberación en la superficie celular
 para la luz de un orgánulo (Ap Golgi, lisosomas, endosomas)
2) Proteínas transmembrana (quedan incluidas en la membrana del
RE)
 para la membrana del RE
 para la membrana de otro orgánulo
 para la membrana plasmática

37. Existen 2 poblaciones de ribosomas:
• LIBRES EN EL CITOSOL
• ADHERIDOS A LA MEMBRANA DEL RE (REG) Y A LA ENVOLTURA NUCLEAR
EXTERNA
ARNm que codifica una proteína citosólica
que permanece LIBRE en el CITOSOL Polirribosoma libre en el
citosol
Conjunto común de subunidades de
ribosomas en el citosol
ARNm que codifica una proteína
destinada al RE que permanece
unido a la membrana
Polirribosoma unido a la
membrana del RE por múltiples
cadenas peptidicas nacientes
Secuencia
señal de
RE
Luz del RE

39. 1- Proteína hidrosoluble destinada a la luz del RE
El código señal del NH2 terminal es guiado hacia el RE por 2 componentes:
• SRP (“signal recognition particle”: partícula de reconocimiento de la señal presente
en el citosol, que se une al código señal cuando es expuesto sobre el ribosoma y
hace que se retarde la sintesis proteica hasta su union con:
• RSRP: receptor de SRP presente en la membrana del RE, que reconoce a SRP
• Código señal abre el canal de traslocación en la membrana del RE
Película 15.4 Alberts 3er Ed

40. Proteína
hidrosoluble
en el lumen
del RE
Pelicula
15.4Alb
erts 3er
Ed
Corta el
código o
péptido señal

41. 2- Proteínas transmembrana :
• Una secuencia de comienzo de transferencia (8 aa hidrófobos)
del NH2 terminal, en el extremo de la cadena
• Una secuencia de detención de transferencia (aa hidrófobos) mas
internamente
Pelicula
15.4
Alberts
3er Ed
Proteína
transmembrana
de un paso:
Proteína
transmembrana
de dos pasos:

42. La ubicación de las secuencias de comienzo y de
detención de transferencia determinan la disposición
de una proteína transmembrana en la bicapa lipídica:
a) Secuencia de comienzo de
transferencia:
• en el extremo de la cadena
• más internamente
b) Secuencia de detención de
transferencia

43. 2.1) Proteína de membrana de RE de un solo paso:
Pelicula
15.4
Alberts
3er Ed

44. a) Secuencia de comienzo de
transferencia:
• en el extremo de la cadena
• más internamente
b) Secuencia de detención de
transferencia
Otra opción seria:

45. 2.2) Proteína de membrana de RE de doble paso:
• secuencia de comienzo de transferencia (ubicado mas internamente en el
NH2 terminal) que no se elimina de la proteína
• secuencia de detención de transferencia
Pelicula
15.4
Alberts
3er Ed

46. Responder la pregunta 15.4 del libro (pag 509)
A- Prediga la orientación en la membrana de una proteína que se sintetiza con
un código señal interno no eliminado (se muestra como código de comienzo
de transferencia, en rojo en la Fig 15.16) pero que no contiene un péptido de
detención de transferencia.
B- Del mismo modo, prediga la orientación en la membrana de una proteína que
se sintetiza con un código señal N terminal eliminado, seguido por un código
de detención de transferencia seguido por un código de comienzo de
transferencia