PREZI: ORGANELOS CELULARES

MITOCONDRIAS

Puntos importantes:

• Contiene dos membranas: externa e interna.
• La membrana mitocondrial interna se subdivide en dos:
• Membrana limitante interna: Se encuentra dentro de la membrana mitocondrial y se encarga de importar proteínas mitocondriales
• Crestas: Ayudan en la respiración aeróbica, sirve para la formación de ATP,  y además ayudan a incrementar las áreas de la superficie
• Matriz: mezcla compleja de proteínas y enzimas, esta contiene ribosomas y moléculas de DNA (las mitocondrias tienen su propio material genético) , también codifican 24 RNA
• Espacio intermembranal: espacio existente entre la membrana externa e interna, dentro de una mitocondria.
• La membrana mitocondrial externa sirve como límite externo, esta contiene porinas, cuando los canales de porina están abiertos, la membrana externa es permeable a moléculas como el ATP, NAD y coenzima A, que tienen funciones clave en el metabolismo energético dentro de la mitocondria.
• Generación del ATP
• Síntesis de sustancias, aminoácidos y grupos hemo
• Captación y liberación de iones de calcio
• Regulación de la concentración de Ca2+ del citosol junto con el retículo endoplásmico

Procesos metabólicos

• Glucólisis
• Fermentación en ausencia de oxígeno,
• En presencia de oxígeno, el piruvato se mueve hacia la matriz donde se descarboxila y se une con la coenzima.
• Ciclo del krebs 
• Cadena transportadora de electrones

Cadena transportadora de electrones

Transporte de electrones

• Cinco de las nueve reacciones del ciclo de Krebs son catalizadas por deshidrogenasas.
• 4 de estas reacciones generan NADH 
• 1 de estas reacciones genera FADH2
• Excepto por la ubiquinona, todos los centros de redox dentro de la cadena respiratoria que aceptan y donan electrones son grupos prostéticos

Complejos transportadores de electrones

• Complejo I.- Cataliza la transferencia de un par de electrones del NADH a la ubiquinona para forma ubiquinol
• Complejo II.- Suministra una vía para alimentar al FAD y la ubiquinona con electrones de baja energía
• Complejo III.- Transferencia de electrones del ubiquinol al citocromo c.
• Complejo IV.- Transferencia de electrones del citocromo c reducido al oxígeno.

Reproducción mitocondrial

Existen pruebas de que las mitocondrias se reproducen antes de la mitosis para responder al aumento de las necesidades metabólicas de la célula y para sustituir a mitocondrias viejas, que terminan siendo degradadas en citolisosomas.

Las mitocondrias participan en apoptosis, la esteroidogenia y la termogenia

Las mitocondrias contienen:

• Procaspasas 2, 3 y 9
• Factor de inicio de la apoptosis
• Citocromo c
• Las membranas mitocondriales cuentan con enzimas implicadas en la síntesis de:
• Esteroides
• Aldosterona
• Cortisol
• Andrógenos

PEROXISOMAS

Puntos importantes:

• Son vesículas simples limitadas por membranas con un diámetro de 0.1 a1.0 micrómetros, que pueden contener un núcleo denso y cristalino de enzimas oxidativas.
• La oxidación de los ácidos grasos de cadena muy larga, con sucesiones de 24-26 carbonos
• Síntesis de plasmalógenos (muy abundantes en la vaina de mielina que aíslan los axones del cerebro). El déficit de esto puede causar una disfunción neurológica grave.
• Papel esencial en el metabolismo lipídico
• Son orgánulos celulares que desempeñan una función primordial en la utilización del oxígeno
• Son el sitio donde se degrada y se sintetiza el peróxido de hidrogeno, un agente oxidante muy reactivo y toxico
• La enzima catalasa se encarga de degradar el peróxido de hidrógeno a oxígeno y agua.

Síntesis de peroxisomas:

• Síntesis de Novo.- Nuevos peroxisomas.
• Proliferación.- Nuevos peroxisomas (multiplicación) de los ya existentes.
• Las proteínas implicadas en la biogénesis del peroxisoma y en el transporte de las proteínas peroxisomales se llaman peroxinas, codificadas por los genes PEX, de los cuales se conocen 15 hasta el momento.

Participación de los peroxisomas en el metabolismo

Catabolismo de las purinas

• Los ácidos nucleicos viejos se degradan primero en nucleótidos y después en bases púricas y pirimidinas.
• Estas bases son reutilizan para la síntesis de nuevos ácidos nucleicos.
• En la degradación de las bases púricas intervienen diversas enzimas del peroxisoma. El H2O2 que se libera con estas oxidaciones es descompuesto por la catalasa.
• El ácido úrico se degrada a alantoína, para después ser degradado a ácido glioxilico y urea y finalmente ser convertida en amoniaco.

Metabolismo de los lípidos

• Los peroxisomas de las células animales intervienen en el metabolismo de los lípidos realizando procesos que tienen lugar en otros orgánulos.
• Entre un 10 y un 25% de los ácidos grasos se degradan en peroxisomas y el resto, en mitocondrias y este proceso de degradación se denomina  β-oxidación y conduce a la formación de acetil-CoA.
• En células animales (el colesterol, el dolicol y los ácidos biliares) pueden ser sintetizados en los peroxisomas, además de en el REL.

Metabolismo del ácido glicólico.

• El ácido glicólico es un subproducto de la fotosíntesis de los cloroplastos, producido por la fijación de O2 en la enzima RUBISCO.
• El ácido glicólico entra en los peroxisomas y es oxidado a ácido glioxílico, el cual se convierte en glicina, que pasa de los peroxisomas a las mitocondrias donde se transforma en serina y CO2

Los peroxisomas comparten varias propiedades con las mitocondrias:

• Ambos se forman por la división de organelos prexistentes
• Los dos importan proteínas preformadas al citosol
• Ambos participan en tipos similares de metabolismo oxidativo.

LISOSOMAS

Puntos importantes:

• Los lisosomas son organelos digestivos ricos en enzimas como proteasas (involucradas en la hidrólisis de cadenas peptidicas), nucleasas (hidrolizan ácidos nucleídos), glicosidasas (involucradas en la degradación de cadenas glicosidicas en gicoproteinas, esfingolipidos, glucógeno o mucopolisacaridos), lipasas (hidrolizan esfingolipidos, esteres de ácidos grasos y fosfogliceridos) y fosfolipasas (hidrolizan grupos fosfato presentes en ácidos nucleídos, proteínas, lípidos o carbohidratos).
• Se encarga de la degradación de macromoléculas derivadas de los mecanismos endocíticos y de la célula misma en un proceso conocido como autofagia.
• Las enzimas alcanzan su actividad óptima en un pH ácido próximo a 4.6, por lo que son hidrolasas acidas.
• Su función recae en la degradación de materiales que entran a la célula, cuando entran bacterias estas se desactivan por el pH bajo y luego se someten a la digestión.
•  Tienen una estructura fosfolipidica inusual que contiene colesterol y ácido lisobifosfatídico, las proteínas en la membrana se pueden clasificar: proteínas de membrana asociadas con lisosomas, glicoproteínas de membrana lisosómica y proteínas integrales de membrana lisosómica
• Transportan productos finales de la digestión hacia el citoplasma para utilizarlo en procesos sintéticos o sufren exocitosis.
• Los lisosomas primarios son vesículas que se forman en el aparato de Golgi, solo contiene hidrolasas acidas y tienen la propiedad de fusionarse con vesículas fagociticas;
• Los lisosomas secundarios contienen tanto las hidrolasas ácidas como los materiales que van a ser degradados, son lisosomas primarios fusionados con otras sustancias, se pueden dividir en vesículas heterofagicas y autofagicas. Las vesículas autofagicas se forman en el retículo endoplasmatico donde contiene fosfatasa acida. Las vesículas heterofagicas o fagolisosomas se encuentras en células fagociticas como monocitos, macrófagos, etc.
• La autofagia es un mecanismo celular por el cual varias proteínas citoplasmáticas, orgánulos o estructuras celulares son degradadas en los lisosomas, el cual permite eliminar orgánulos innecesarios o no deseadas, se pueden dividir en tres.

APARATO DE GOLGI

Puntos importantes:

• Orgánulo presente en todas las células eucariotas. Pertenece al sistema de endomembranas. Es conocido como “aparato reticular interno”
• Esta localizado cerca del núcleo celular y cercano a los centrosomas.
• Formado por diminutos sáculos envueltos por una membrana, aplanados y apilados a modo de platos.
• Cada sáculo se denomina cisterna.
• El número de cisternas apiladas del AG varía dependiendo del tipo celular.
• Tiene 2 caras funcionales CIS y TRANS.
• Formado por lamelas, vesículas y vacuolas
• Entre ambas regiones cis y trans existen cisternas centrales o medias que pueden variar en número.
• La cisterna más cercana al retículo endoplásmico es generalmente fenestrada y presenta continuidad con la red cis-Golgi (RCG).
• En la región trans, el AG se extiende y forma una red de estructuras tubovesiculares conocida como red trans-Golgi (RTG).
• Las cisternas cis, media y trans representan una serie de subcompartimentos enriquecidos con enzimas específicas que llevan a cabo modificaciones postraduccionales a proteínas recién sintetizadas
• Glucosilacion: La función de este organelo esta relacionada con la adición de moléculas de azúcar a los péptidos en transito para la formación de glicoproteínas
• Formación de la pared celular en vegetales
• Transporte de materiales a través de vesículas
• Es el sitio donde se sintetiza la mayor parte de los polisacáridos complejos de la célula, incluidas las cadenas de glucosaminoglucanos del proteoglucano
• Participa activamente en el ensamblaje de diversas envolturas de adenovirus y herpesvirus.

Transporte vesicular en el aparato de golgi

• El transporte de macromoléculas entre los diferentes compartimentos es mediado por la formación y fusión de vesículas.
• Estará mediado por pequeñas vesículas que geman desde un compartimento de membrana (donador) que es el que produce las vesículas para fusionarse con un compartimento (aceptor) que recibe la vesícula y su contenido. 

RETÍCULO ENDOPLÁSMICO LISO Y RUGOSO

Puntos importantes:

REL

• Carece de ribosomas
• Elementos membranosos curvos y tubulares
• Vesículas de superficie lisa
• Presenta proteínas para la flexión de la membrana (reticulones)
• Síntesis de hormonas esteroideas en células endocrinas de las gónadas y la corteza suprarrenal
• Desintoxicacion en el hígado de compuestos orgánicos
• Metabolismo de lípidos y esteroides
• Metabolismo de glucógeno
• Formación y reciclaje de membranas
• Asociada con metilasas, hidrolasas, glucosa 6-fosfatasa y oxidasas de lípidos

RER

• Investigaciones realizadas en células que secretan grandes cantidades de proteínas (Células acinares del páncreas o células secretoras de moco del tubo digestivo)
• El retículo endoplásmico rugoso es el punto inicial de la vía biosintética.
• Sus membranas son el sitio de producción de todas las proteínas transmembranales y de secreción.
• Las proteínas precursoras son dirigidas desde el citosol a la membrana del RER (targeting) e insertadas o transportadas a través de la membrana al lumen durante o inmediatamente después de su síntesis en el proceso conocido como translocación.
• Sitio de “control de calidad” en donde las proteínas procesadas erróneamente son enviadas al citoplasma y degradadas en los proteosomas.

Síntesis de proteínas en ribosomas

• La tercera parte de las proteínas codificadas por el genoma de mamíferos son sintetizadas en los ribosomas unidos a la superficie citosólica de las membranas RER. (Proteínas que secreta la célula, proteínas integrales y proteínas solubles)
• Otros se sintetizan en ribosomas “libres”, los que no están incluidos en el RER, y luego se liberan al citosol estas incluyen:
• Proteínas destinadas a permanecer en el citosol (enzimas de glucólisis y proteínas de citoesqueleto)
• Proteínas periféricas (Espectrinas y Anquirinas)
• Proteínas que se transportan al núcleo.
• Proteínas que se incorporan a los peroxisomas,cloroplastos o mitocondrias.

Targeting

• Transporte de las proteínas precursoras desde el citosol a la membrana del RER
• Los elementos moleculares requeridos para dirigir una cadena polipeptídica (unida a un ribosoma) a la membrana del RER son:
• La partícula de reconocimiento de la señal (SRP):es un complejo ribonucleoproteico soluble que comprende seis polipéptidos y un RNA de 300 nucleótidos, dirige proteínas secretoras y de membrana al RE.
• El receptor de la partícula de reconocimiento de la señal (SRPR) en mamíferos sólo se ha encontrado en la membrana del RE y es una proteína integral de membrana compuesta de las subunidades SRα y SRβ. Ambas subunidades son GTPasas
• La secuencia señal (SS): Localizada en el extremo amino-terminal de las proteínas nacientes, contiene un núcleo de 8 a 30 aminoácidos hidrofóbicos y que se encuentra en las proteínas que siguen la ruta secretora.

Biosíntesis de membrana en el RE

• Las membranas no surgen de novo, sino que surgen de membranas preexistentes.
• Las membranas crecen conforme las proteínas y lípidos recién sintetizados se insertan en las membranas existentes en el ER.
• Los componentes de la membrana pasan del RE a todos los demás compartimientos de la célula.
• Cuando la membrana se mueve, sus proteínas y lípidos se modifican por efecto de las enzimas que residen en los diversos organelos de la célula.
• Las membranas celulares son asimétricas.