IF-3 Lisosomas, Vacuolas, Endosomas PDF

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE FARMACIA Y BIOQUIMICA

BIOLOGIA MOLECULAR Y CELULAR IF-3: Lisosomas, endosomas, calciosomas, vacuolas. Tráfico intracelular. Organelos con membrana única: peroxisomas, glioxisomas. Organelos microtubulares: cilios, centriolos y flagelo.- Inclusiones citoplasmáticas. Actividad lisosomal en el pus.

Dra. ANABEL GONZÁLEZ SICCHA

LISOSOMAS  Los

lisosomas son orgánulos relativamente grandes , formados por el retículo endoplasmático rugoso y luego empaquetadas por el complejo de Golgi , que contienen enzimas que se encargan de la digestión celular

ESTRUCTURA 

Tienen una membrana , contienen gran cantidad de enzimas digestivas que degradan todas las moléculas inservibles para la célula

CLASIFICACIÓN 

Lisosomas primarios : Son orgánulos primarios derivados del sistema de endomembranas . Cada lisosoma primario tiene es una vesícula que brota del aparato de Golgi , con un contenido de enzimas hidrolíticas

 Lisosoma

secundario : Contienen una variedad de enzimas hidrolíticas capaces de degradar casi todas las moléculas orgánicas. Estas hidrolasas se ponen en contacto con sus sustratos cuando los lisosomas primarios se fusionan con otras vesículas y el producto de la fusión es un lisosoma secundario.

FUNCIONES :  Participan

en la muerte celular  Intervienen en la digestión de las sustancias ingeridas por endocitosis  Contribuyen a la desintegración de células de desecho

ENDOSOMAS 

Son unos compartimentos membranosos que presentan una forma irregular, generalmente con aspecto de grandes "bolsas", que a veces también forman túbulos membranosos.

CALCIOSOMAS :  El

calciosoma es un tipo particular de orgánulo intracelular, un retículo endoplasmático liso que está lleno de calcio.

FUNCIÓN:  Participa

en la regulación de la concentración de calcio intracelular ,que es un segundo mensajero esencial a la transducción de mensaje en la célula.

VACUOLAS : 

Son compartimientos de la célula vegetal , limitados por 2 membranas esto representa entre el 10% al 90 % del volumen del citoplasma .

FUNCIÓN DE LAS VACUOLAS  Se

comportan como centro de almacenamiento de nutrientes y desechos metabólicos  Sirven para eliminar el exceso de agua del citoplasma  Da el soporte del cuerpo del vegetal

TRÁFICO INTRACELULAR La comunicación entre muchos de los orgánulos celulares está mediada por vesículas, las cuales transportan las moléculas en su interior o incluidas en sus membranas.

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO La principal misión del retículo endoplasmático rugoso es la síntesis de proteínas que irán destinadas a diferentes lugares: el exterior celular, el interior de otros orgánulos que participan en la ruta vesicular, como los lisosomas, o formarán parte integral de las membranas, tanto plasmática como de otros orgánulos de la ruta vesicular

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO REL(retículo endoplasmático liso), está involucrado en una serie de importantes procesos celulares de los que se pueden destacar: • Síntesis lipídica • Detoxificación • Reservorio intracelular de calcio

DEL RETÍCULO AL GOLGI

La mayoría de las proteínas y de los lípidos que abandonan el retículo endoplasmático lo hacen en vesículas que se desprenden del retículo. Tienen como destino inmediato el aparato de Golgi y salen desde regiones especializadas denominadas zonas de transición.

APARATO DE GOLGI

APARATO DE GOLGI Modelos de transporte a través de Golgi: •

Modelo de la maduración de cisternas

•

Modelo de los compartimientos estables

•

Modelo de la conexión de túbulos

EXOCITOSIS Tipos de exocitosis ✓Exocitosis constitutiva: se produce en todas las células y se encarga de liberar moléculas que van a formar parte de la matriz extracelular o bien llevan moléculas en la propia membrana ✓Exocitosis regulada:La exocitosis regulada se produce sólo en aquellas células especializadas en la secreción, como por ejemplo las productoras de hormonas

EXOCITOSIS

Manera de fusión de las vesículas de exocitosis

ENDOCITOSIS

Se incorporan moléculas extracelulares englobadas por membrana plasmática, que al cerrarse quedan en el interior celular, sobre todo en forma de vesículas.

ENDOCITOSIS

Tipos de endocitosis

ENDOSOMAS

Tipos de endosomas y principales rutas de comunicación

LISOSOMAS Son corpúsculos generalmente esféricos de dimensiones variables, de unos 100 a 150 nm de diámetro, con una unidad de membrana y pueden llegar a representar el 5 % del volumen celular, dependiendo de la tasa de digestión que se esté llevando en la célula. Funciones: ✓ Degradación ✓ Hidrolasa acidas ✓ Sensor metabólico ✓ Exocitosis

ORGANELOS CON MEMBRANA ÚNICA

PEROXISOMAS

GLIOXISOMAS

I. ▪

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PEROXISOMAS

Son organoides que se encuentran en todas las células, su forma es ovoide y está delimitado por una sola membrana. Poseen un diámetro medio de 0.6 μm, y su número varía entre 70 y 100 por célula, aunque en las células hepáticas y renales suelen ser mucho más numerosas. Los peroxisomas contienen catalasa y enzimas oxidativas. Cumplen varias funciones metabólicas y su nombre se debe a que son capaces de formar y descomponer peróxido de hidrógeno (H2O2) en el hígado así como también la detoxificación alcohólica.

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a) En los peroxisomas se genera H2O2, que es neutralizado por la catalasa.

b) La catalasa también degrada al H2O2 producido fuera de los peroxisomas.

c) La catalasa utiliza al H2O2 para neutralizar las sustancias toxicas de la célula

Ejemplos de sustancias toxicas neutralizadas por este mecanismo son los fenoles, el formaldehido, el ácido fórmico y el etanol.

❖ LOS PEROXISOMAS SE REPRODUCEN POR FISIÓN BINARIA. ▪

▪

Se cree que los peroxisomas tiene una vida media de 5 a 6 días, al cabo de los cuales son eliminados por autofagosomas. Su número se restablece mediante la duplicación de peroxisomas “jóvenes”, es decir, por fisión binaria de peroxisomas preexistentes. Como es obvio, antes de la mitosis se produce la duplicación de todos los peroxisomas de la célula. Para que la fisión binaria se concrete previamente deben duplicarse las estructuras que integran el peroxisoma.

❖ ENFERMEDAD POR INEFICACIA DE PEROXISOMAS  La

enfermedad de Zellweger: es una enfermedad extremadamente rara que se caracteriza por asociar alteraciones neurológicas graves con dimorfismo craneocefalia debido a la ausencia de peroxisomas por una anomalía de su biogénesis en las células renales, hepáticas y fibroblastos.

Los son peroxisomas vegetales relacionados con el II. GGlioxisomas LIOXISOMAS metabolismo de los triglicéridos  Los Glioxisomas se encuentran en las células vegetales, particularmente en los tejidos de almacenaje de lípidos de las semillas y también en los hongos filamentosos.  El Glioxisoma posee enzimas que transforman a los ácidos grasos de la semilla en hidratos de carbono por la vía del ciclo del glioxilato, que es una versión diferente del ciclo de Krebs. La ecuación que se verifica al cabo de sus reacciones es: 

CIERTOS PEROXISOMAS VEGETALES INTERVIENEN EN EL PROCESO DE FOTORRESPIRACIÓN

Las células de las hojas verdes poseen un tipo de peroxisoma que mediante una oxidasa específica cataliza la oxidación de una molécula de dos carbonos, el glicato. Este se sintetiza en el cloroplasto en los días secos de sol intenso. La oxidación de glicolato consume O2 y produce H2O2 y glioxilato.  Luego el H2O2 es descompuesto por catalasa del peroxisoma en (H2O y O2) y siempre en el peroxisoma el glioxilato se convierte en glicina, que se metaboliza en la mitocondria y genera CO2.  Este proceso, en el que participan tres organoides el cloroplasto, la mitocondria y el peroxisoma, se denomina fotorrespiración, ya que para la síntesis y la oxidación del glicolato se necesita luz y O2 y se libera CO2. 

Varillas rígidas huacas de 24nm de diámetro

ESTRUCTURA

Son dinámicas que están continuamente ensamblándose y desamoblándose en la célula Se componen de la proteína globular tubulina Determinan la forma celular

FUNCION

Transporte intracelular de orgánulos La separación de cromosomas durante la mitosis

ORGANIZACIÓN

Centrosoma

Por un par de centriolos (diplosoma) orientados perpendicularmente entre si y rodeados por un material pericentriolar amorfo

Se extienden a partir de un centro

Formado por nueve tripletes de microtúbulos que unidos forman un circulo

ESTRUCTURA

Los microtúbulos de los tripletes se designan con las letras A, B y C, A lo largo de la pared que pone en contacto los microtúbulos corre un filamento delgado formado por la proteína TECTINA Determinación de la forma celular

Movimientos celulares

FUNCIONES

Polimerización de microtubulos Participacion en la mitosis mediante la formación del hueso mioico

nuclear y anclar los microtúbulos que se extienden así desde el centrosoma hacia la periferia celular.

Durante el proceso de división de la célula, los centríolos se desplazan hasta colocarse a lados opuestos de la célula, es entonces cuando de cada uno surge un racimo de filamentos radiales al que se le denomina áster(se refiere al aspecto estrellado de esta estructura microtubular). Posteriormente, se forma un huso entre ambos centríolos por medio de los filamentos

Los cromosomas se adhieren a estos filamentos por el centrómero y entonces son empujadas unas a un lado de la célula, y otras al lado contrario. La función principal de los centríolos es la formación y organización de los filamentos que constituyen el huso acromático cuando ocurre la división del núcleo celular.

ESTRUCTURA

TALLO O AXONEMA Rodeado por la membrana plasmática que tiene en su interior 2 microtubulos centrales rodeados por vaina de nexina y 9 pares (dobletes) de microtúbulos periféricos rodeando al par central.En cada par Microtúbulo B: con 10 protofilamentos, comparte 3 con el A.

Microtúbulo A :salen dos brazos de la proteína dineína hacia el microtúbulo B de la pareja vecina

ZONA DE TRANSCION Desaparecen los dos microtubulos centrales, y los dobletes periféricos pasan a ser tripletes CROPSCULO BASAL Esta en la base debajo de la membrana carace del par central de microtubulos

RAICEZ CIILIARES : Salen del cropusculo y tienen función contráctil que coordina el movimiento

CILIOSbaten como un remo, son

inmóviles y crean un vórtice

se mueve dando un golpe rápido de barrido, en un solo plano, proyectándose hacia adelante al flexionar su región basal, describiendo un ángulo de 90º;

MOVIMIENTO

También existen microvellosidades Utilizan una ATPasa EUCARIOTA

FLAGELO Manera ondulante, similar a un látigo los flagelos son S coordinados

Se produce en tres dimensiones y varía de unos a otros.

En las bacterias son helicoidales Utiliza la fuerza protón-motriz PROCARIOTA

CILIOS

Los cilios móviles intervienen la limpieza de las vías respiratorias y el desplazamiento de los gametos en la trompa de falopioRegulan el balance hídrico en los órganos excretores

Los cilios sensoriales reconocen individuos compatibles en el apareamiento de protistas, mecanorrecepción en artrópodos y anclaje de parasitos en el hospedador

FUNCIONES

Los flagelos solo están relacionados con la locomoción FLAGELOS

Se encargan del desplazamiento de varios tipos de protozoos y de los espermatozoides

INCLUSIONES CITOPLASMÁTICAS

DEFINICIÓN: 

Cuando se acumulan en el citosol en grandes cantidades, ciertas macromoléculas forman estructuras detectables con el microscopio denominadas inclusiones que carecen de membrana.

CARBOXISOMAS  Son

acumulaciones de la enzima 1,5-di fosfato carboxilasa/oxigenasa (RuBisCO) empleada por los microorganismos autótrofos para fijar 𝑪𝑶𝟐 mediante el Ciclo de Calvin.

GRÁNULOS DE POLISACÁRIDOS 

Unidades de glucosa que son reserva de carbono y energía que se forma en un exceso de carbono.

INCLUSIONES LIPÍDICAS 

Polímeros de reserva de carbono y energía, su nombre genético es poli-β-hidroxialcanoatos (PHA) que se forman en exceso de carbono. Pueden observarse al microscopio electrónico de transmisión o con colorantes solubles en aceites.

GRÁNULOS METACROMÁTICOS (VOLUTINA) 

Reserva de fosfato que se ponen en evidencia con una tinción con el azul de toluidina, al combinarse con el polifosfato da un color violeta rojizo. Este fenómeno se denomina metacromasia y los gránulos que así se tiñen se denominan generalmente gránulos metacromáticos.

GRÁNULOS DE AZUFRE 

Bacterias quimiolitotrofas y fototróficas que oxidan el 𝑯𝟐 𝑺 a 𝑺𝟎 , este último forma acumulaciones refringentes y visibles al microscopio. El 𝑺𝟎 puede ser oxidado nuevamente para producir 𝑺𝑶𝟐− 𝟒 y las inclusiones desaparecen.

CIANOFICINAS 

Polímero de carbono y nitrógeno que se forma en cianobacterias. Es el único material de reserva conocido de nitrógeno y no es sintetizado en los ribosomas.

VACUOLAS DE GAS 

Son estructuras formadas por dos diferentes proteínas: GvpA y GvpC. Estas vesículas permiten a los microorganismos flotar en los sistemas acuáticos. Hay desplazamiento vertical en una columna de agua en respuesta a cambios ambientales. Las producen las cianobacterias, las bacterias fototróficas verdes y púrpura, y algunas aqueobacterias.

CARBOXISOMAS 

Son acumulaciones de la enzima 1,5-di fosfato carboxilasa/oxigenasa (RuBisCO) empleada por los microorganismos autótrofos para fijar 𝑪𝑶𝟐 mediante el Ciclo de Calvin.

ACTIVIDAD

LISOSOMAL EN EL PUS

ENZIMAS LISOSOMALES Digieren partículas grandes y otras sustancias que entran en la célula por fagocitosis o endocitosis. Reciclan los orgánulos y organelas de la célula dirigiéndolas y liberando sus componentes en el citosol. Hacen que el interior de la célula se repongan continuamente. Este proceso se llama autofagia.

Digieren los detritus extracelulares en heridas y quemaduras, preparando y limpiando el terreno para la preparación del tejido. Los lisosomas participan en la muerte celular. Contribuyen a la desintegración de células de desecho.

LISOSOMAS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS La fusión de un endosoma con un lisosoma primario forma un lisosoma secundario. En el caso de la fagocitosis, los fagosomas también se unen con lisosomas primarios para dar secundarios. Esto permite la digestión del material digerido y por ello, el lisosoma secundario también se llama VESÍCULA DIGESTIVA. Posteriormente se produce la absorción en el citoplasma. Los productos no degradados quedan en un cuerpo rodeado de membrana que pueden ser defecados por unión de la membrana de la vacuola a la plasmática y libera el contenido al exterior o bien quedan retenidos en el interior de la célula

FAGOCITOSIS Es una de las vías por la cual llegan a los lisosomas las moléculas que se tienen que degradar. Las partículas como bacterias o restos celulares quedan en el interior celular englobadas por membrana formando un compartimento que madurará y se convertirá en el denominado fagosoma. La degradación de estas partículas se produce cuando se fusionan los fagosomas con los lisosomas.

La fusión de los lisosomas induce la eliminación de los microorganismos fagocitados de las siguientes maneras: Se liberan hacia el fagolisosoma endopeptidasas, enzimas que catalizan el corte de proteínas del microorganismo para destruirlo. Al fusionarse los lisosomas con el fagosoma, estas endopeptidasas pasan a un pH ácido y se activan. En la membrana de los lisosomas existen dos enzimas que catalizan la producción de sustancias tóxicas para el microorganismo: • NADPH oxidasa: es una enzima que se activa al formarse el fagolisosoma y cataliza la producción de radicales libres del oxígeno. • Sintasa de óxido nítrico inducible (iNOS): Cataliza la síntesis de óxido nítrico, otro compuesto tóxico para el microorganismo. La transcripción de su gen está inactiva antes de la fagocitosis y se induce por el proceso fagocítico y la activación de la célula por PRRs.

FAGOCITOSIS: Degranulación de los granulocitos Los granulocitos (neutrófilos, eosinófilos y basófilos) y células cebadas tienen gránulos donde almacenan péptidos antimicrobianos (defensinas, lisozima), enzimas (hidrolasas, endopeptidasas), la NADPH oxidasa y otros mediadores de la inflamación. Luego de la activación, estas células liberan el contenido de los gránulos por exocitosis al espacio extracelular donde están los microorganismos.

FAGOCITOSIS: Degranulación de los granulocitos

Neutrófilos: importantes en todo tipo de inflamación, pero son particularmente importantes en la defensa contra bacterias extracelulares como estreptococos, estafilococos, pneumococos y varios bacilos gram negativos.

Las defensinas y la lisozima son péptidos capaces de alterar la estructura de la membrana o pared de los microorganismos.

Eosinófilos: Contienen endopeptidasas, proteína básica mayor, proteína catiónica, histamina y enzimas. Estos compuestos son tóxicos para los parásitos helmintos y participan en la inflamación alérgica.

La mieloperoxidasa, enzima que cataliza la producción de compuestos halogenados como el hipoclorito a partir de radicales libres del oxígeno. Esta enzima contiene heme y es de color verde. Por esta razón, el pus, que contiene gran cantidad de neutrófilos y se forma en infecciones por bacterias que colonizan el espacio extracelular, es de color verde.

Basófilos y células cebadas: Contienen histamina, heparina y endopeptidasas que también participan en respuestas contra helmintos y alergias.