Lisosomas:

Organelos, concentran enzimas hidrolasas acidas (que funciona a pH 5-5.5) Tamao variable 0.05 0.5 micras, depende su tamao a las molculas que tenga En su membrana se localizan sistema de transporte de Monmeros Posee una membrana altamente glicosilada, las cuales le brindan proteccin

contra sus propias hidrolasa Los lisosomas poseen bombas de protones en su membrana las cuales ayudan a

tener su pH optimo (ocupan ATP) Con gran heterogeneidad morfolgica, consecuencia de los diferentes

sustratos de degradacin. Hidrolasas: nombre genrico a enzimas que son capaces de romper molculas mediante la adicin de agua, degrada molculas para generar monmeros para la sntesis de otras.

pH optimo: es el pH en el que su efectividad es mximas

Hay cuarenta tipos de hidrolasa diferentes dentro del lisosoma

Hidrolasas que encontramos en los lisosomas: glucosidasas, lipasas, proteasas, fosfotasas (sacan grupos fosfatos), sulfatasas.

Procedencia de los sustratos a degradar:

1) Endocitosis: la clula invagina su membrana almacenado componentes en una vescula que va luego al lisosoma.

El componente que se quiere endocitar, se forma una cubierta de clatrina formando una vescula, esta vescula se fusiona con otras vesculas formando un endosoma temprano, el endosoma temprano comienza a acidificarse y luego se transforma en un endosoma tardo (agrupacin de endosomas que han cambiado su pH interno, para poder fusionarse al los lisosomas), se funciona con el lisosomas y se comienza con la degradacin.

Endocitosis: el flujo de vesculas necesariamente implica mantener el tamao de la clula (cambios de tamao se relacionan con cncer)

2) Fagocitosis: es una endocitosis especializada, fagocitan solo las clulas capaces de reconocer agentes externos (ejemplo macrfagos que reconocen bacterias y virus), la clula fagocitica reconoce a un patgeno que va a fagocitar envolvindolo en una vescula que ira al lisosoma para degradarlo.

3) Autofagia: degradacin de compuestos propios de la clula, el organelo se rodea de una vescula de doble bicapa lipdica (llamada vescula autafagica, la doble bicapa es propia de la autofagia) la cual se fusionara al lisosoma para degradar al organelo

Ejemplos: una mitocondria recin nacida, cumple su funcin, con el paso del oxigeno y del tiempo la mitocondria se oxida, genera un estrs oxidativo, entonces la mitocondria se rodea de una doble bicapa y se funciona a lisosomas, y se comienza a degradar en un proceso de atufagia celular.

*en todas las endocitosis que van al lisosoma sufren un proceso de acidificacin

El lisosoma recibe constantemente molculas que va a degradar y molculas que van a ayudar a degradar

Las molculas que ingresan al lisosoma y que ayudaran a ejercer su funcin, tales como transportadores y enzimas hidroliticas (solubles), provienen de la red trans del Golgi (TGN), o tambin puede provenir de la membrana plasmtica

Las molcula que van a ser degradas en el lisosoma ingresa por la membrana plasmtica o por vesculas autafagica

Seales de destinacin al lisosoma: es una excepcin a los tipos de seales que destinan las protenas a un compartimento, ya que no es una secuencia de aminocidos, sino que la seal es una azcar (manosa-6-fosfato), por lo tanto es una seal que se adquiere, se adquiere de una n-acetilglucosamina fosfotranferasa (transferasa), esta reconoce a la protena que debe ir al lisosoma por su forma (seal parche, seal

conformacional), entonces n-acetilglucosamina fosfotranferasa le coloca un fosfato (fosforila) en la manosa terminal.

Ahora la proteina posee la seal que la llevara al lisosoma la cual es una monosa-6-fosfato.

Todo esto ocurre en el golgi (via secretora), la protena se une a un receptor Man-6P (se encuentra en la TGN y en la membrana plasmatica) y sale a travs de una vescula con una cubierta de clatrina y va a dar al lisosoma.

El Golgi se protege de la actividad de las hidrolasas por el pH, ya que las hidrolasas necesitan pH 5 para funcionar pero el Golgi posee pH 7

La hidrolasas inmadura se separa del receptor y el receptor se recicla, mientras que la hidrolasas pierde el fosforo y la hidrolasas se convierte en madura lista para la accin

Las protenas para poder llegar al lisosoma necesitan estar fosforiladas en la manosa terminal ya sea si provienen del golgi o de la membrana.

Peroxisomas:

Caractersticas:

Organelo intracelular. Posee 45 protenas de membrana y 60 en la matriz. Rodeado por una bicapa lipdica No contienen ADN propio No posee ribosomas propios Importacin selectiva de

protenas Su proliferacin es en

respuesta a necesidades metablicas.

Gran sitio de utilizacin de Oxgeno

Funciones:

Degradacin b-oxidativa de lpidos, como en la mitocondria Sntesis inicial de glicerolipidos (plasmalogenos, tienen importancia en la

membrana) Formacin de cidos biliares, dolicol y colesterol Catabolismo de purinas y aminocidos En plantas funcin en la fotorespiracion (compuesto carbonado a partir de de

luz) Destoxificacion de especies rectivas de oxigeno

Catalasa: oxida sustratos con peroxido de hidrogeno y tambin lo degrada, este se forma por alta presencia de oxigeno generando especies reactivas de oxigeno, las cuales son nocivas para la clula.

La celula forma peroxido de hidrogeno para reaccionar con una molcula formando, agua, el exceso de peroxido se elimina con la catalasa formando agua y oxigeno (la reaccin que forma oxigeno es mas escasa)

Obtiene peroxido as: RH2 + O2 R + H2O2 (R: fenol, cidos, alcohol)

Oxida sustratos as: H2O2 + RH2 R + 2 H2O

Elimina el exceso de peroxido asi: H2O2 2H2O + O2 (ocurre con menor frecuencia)

Como llega la catalasa al Peroxisomas:

Genes pex: genes que codifican para peroxinas, protenas del peroxisoma

Formando

Canales:

Receptoras: las cuales estn regadas en el citoplasma, guan protenas al Peroxisomas

catalasas

Seales de localizacin peroxisimal: las protenas son sintetizadas en el citoplasma, posee dos seales de localizacin y son particulares

Pts1: tres aminocidos que se encuentra en el carboxilo terminal, estas son reconocidos por el receptor protena pex, la cual localiza a la protena que debe ingresar para translocarla, serina triptfano y lisina.

Pts2: podra estar en el amino terminal o entre medio, pero a ciencia cierta no se sabe, en otras palabras si la protena no tiene seal ptc1 deber tener la seal ptc2 (seal ambigua)

La protena se sintetiza completa y luego son translocadas

SEALIZACIN CELULAR 1

La sealizacin celular se basa en la comunicacin de clulas iguales o distintas, mediante emisin y/o recepcin de informacin, acompaada de respuestas y cambios en las mismas.

Los procesos de sealizacin celular radican de lleno en lo que es la fisiologa de las clulas, es decir, la importancia de su funcionamiento ms que de su morfologa.

TRANSDUCCIN DE SEALES

La transduccin de seales comprende la recepcin y traduccin (entindase por asimilacin) de estmulos dentro de una clula, que por medio de procesos determinados desembocan en una respuesta celular. La clula posee receptores especficos, los cuales al interactuar con una molcula de seal permiten la activacin de protenas celulares, cuya accin gatilla en una respuesta biolgica por parte de la clula.

Al recibir una seal, se lleva a cabo una cascada de sealizacin dentro de la clula, la cual comprende cambios ya sea metablicos, estructurales, movimiento, regulacin de expresin gnica, entre otros.

SEALES

Las seales son molculas que recepta la clula. Son de composicin qumica variable, lo cual es clave en la especificidad que se da entre seal y receptor (relacin similar a la de enzima-sustrato)

Existen seales hidroflicas que se captan a nivel de membrana, pues no pueden atravesarla y entrar al citoplasma (por la presencia de las colas hidrofbicas de la misma). La existencia de seales hidroflicas nos da a entender que deben de haber necesariamente receptores en la membrana plasmtica. Ejemplos de seales hidroflicas son hormonas peptdicas, citoquinas, factores de crecimiento, entre otros.

Por otra parte, tambin existen seales hidrofbicas, las cuales son capaces de atravesar la membrana plasmtica y unirse a receptores intracelulares. Ejemplos de seales hidrofbicas son gases (NO, CO), hormonas esteroideas de origen lipdico, etc.

Es fundamental entender como ley principal que toda seal necesita un receptor.

Una molcula de seal puede provenir de diversas partes, como el sistema endocrino (hormonas), secreciones paracrinas, en las cuales se da un traspaso de sustancias a distancias muy cortas entre clulas distintas, interacciones de tipo contacto-contacto, en que las molculas de seal son protenas de membrana.

*Un ejemplo de sealizacin tipo contacto-contacto es la interaccin entre el FAS Receptor y el FAS Ligando (entindase ligando como sinnimo de seal), la cual se da en la membrana plasmtica y desencadena el proceso de apoptosis.

Existe otro tipo de sealizacin que es la sinptica, en la cual las seales son recibidas solo por clulas nerviosas cercanas a los terminales axnicos de las clulas pre-sinpticas. No es como la

sealizacin endocrina, pues en esta una glndula emite un bao de seales para muchas clulas simultneamente.

Un tipo particular de sealizacin es la autocrina, la cual comprende una autoestimulacin celular por seales propias. Este tipo de sealizacin tambin es capaz de estimular clulas vecinas, siempre y cuando sean todas idnticas.

La sealizacin celular tambin puede efectuarse entre clulas unidas por canales GAP.

RECEPCIN DE SEALES

Las clulas responden de una manera muy especfica a los estmulos que reciben. Son capaces de recibir mltiples seales e integrarlas o combinarlas, lo cual genera respuestas diferentes a nivel celular. Por ejemplo, una clula efecta una respuesta determinada al recibir las seales A y B, pero responder de manera distinta al recibir simultneamente las seales A y C. Una clula que nunca recibe seales est destinada a morir.

Diferentes tipos de clulas responden de manera distinta a una misma seal. Por ejemplo, el neurotransmisor acetilcolina en el msculo cardiaco estimula la relajacin, en msculo estriado la contraccin, y en glndulas salivales la secrecin.

Existen muchsimos elementos que pueden actuar como seales para las clulas, de los cuales podemos nombrar antgenos, glicoprotenas superficiales, componentes de matriz extracelular, luz, hormonas, factores de crecimiento, estrs mecnico, neurotransmisores, olores, feromonas, gusto, entre otros.

RECEPTORES

Un receptor siempre reconoce por especificidad y afinidad a una molcula de seal, lo cual como se dijo anteriormente, es una relacin muy similar a la que se da entre enzimas y sustratos.

Los receptores se activan al interaccionar con una molcula de seal, y esta activacin desemboca una amplificacin de la seal dentro de la clula, lo cual se suele denominar cascada de sealizacin. Pero no es ideal que un receptor est activado permanentemente y que as la cascada de sealizacin de la clula no se termine nunca (es como si en una clula se tocara el timbre y este timbre nunca dejara de sonar). Lo que sucede en estos casos es una desensibilizacin o inactivacin del receptor una vez que la seal ya ha sido amplificada en el interior. Esta inactivacin puede suceder de dos maneras:

1. Inactivacin directa del receptor, en la cual simplemente se inhibe su actividad sin efectuar mayores alteraciones

2. Inactivacin por endocitosis, que consiste en endocitar un receptor de membrana, proceso que va acompaado de una degradacin de la molcula de seal. Este mtodo de inactivacin de receptor es el ms frecuente entre las clulas.

Existen diversos tipos de receptores, y suelen dividirse en:

a) Receptores Intracelulares: Se caracterizan por recibir seales hidrofbicas. Existen dos posibilidades de activar estos receptores: - Va de xido ntrico: Permite la activacin de una va de sealizacin (PD: suena

ambiguo, pero en clases no se dijo ms que eso) - Unin de hormonas lipdicas a receptores nucleares. Estos receptores nucleares son

factores de transcripcin, los cuales junto a sus ligandos se unen al DNA para regular la expresin de genes.

b) Receptores de Membrana

- Receptores Canales: La recepcin de seales por medio de canales desembocan respuestas biolgicas muy rpidas, pues dichos canales se abren y permiten el paso de seales (por ejemplo iones) que permiten cambiar, por ejemplo, el potencial de membrana.

- Receptores unidos a Protenas G: Estos receptores se caracterizan por tener siete dominios de transmembrana, y se unen a la Protena G Trimrica (posee subinidades alfa, beta y gama, de las cuales la alfa es la unidad cataltica y activadora). Cuando se une una seal a la protena G, esta protena libera su subunidad alfa, y esta subunidad estando libre es capaz de activarse al unir gtp. Esta subunidad al activarse es capaz de modificar protenas qumicamente, generando as una cascada de sealizacin rio abajo.

- Receptores asociados a enzimas: Este tipo de receptores pueden tener actividad enzimtica intrnseca, es decir, ser receptor y enzima a la vez (como el receptor tirosina quinasa) o bien asociarse a las mismas (receptor asociado a tirosina quinasa). Estos receptores son capaces de realizar diversas modificaciones para activar una va de sealizacin, como por ejemplo unir gtp, fosforilar, desforforilar (inactivar protenas), acetilar, metilar, ubiquitinar, etc. Las enzimas que fosforilan se denominan quinasas, mientras que las que desfosforilan se denominan fosfatasas.

Las protenas internas de la membrana se activan al fosforilarse y se desactivan al desfosforilarse. Los mismo pasa con el intercambio de gdp por gtp, en este caso, al estar con gtp estn activadas, pero este gtp al hidrolizarse y pasar a gdp, hace que la protena vuelva a su estado normal inactivo.

CICLO CELULAR

El ciclo celular dura aproximadamente 24 horas. Presenta dos procesos principales

Interfase; 95% del ciclo celular Fase M: 5% del ciclo celular

Interfase:

G1: Constante crecimiento (duplica su tamao), mediante sintesis de proteinas en los ribosomas. Punto de Control: Se controla el crecimiento celular, si el entorno es favorable y si el DNA no ha sufrido algn dao

S: Se duplica el DNA, para dar la misma informacin genetica en las clulas hijas. Punto de Control: Aqui, se pone especial enfasis en revisar si en el DNA se ha producido algn dao.

G2: La clula se prepara para la divisin, mediante, nuevamente, sintesis de proteinas. Punto de Control: Se revisa el crecimiento celular, el entorno y si la maquinaria ha replicado todo el DNA, para que esta clula pueda entrar a mitosis.

*En G1 hay un punto de

control en el que la clula retrasa su progresin y entra en una etapa de reposo, en la que al finalizar pasa a G0, como las neuronas, o pasa a etapa S.

MITOSIS

*En la mitosis, tambien hay un checkpoint, que revisa si todos los cromosomas estan anileados en el huso

Profase:

Los nucleosomas se compactan densamente, (ya que si vemos el ADN, antes de la fase M, esta disperso por el ncleo) y se estructuran cromosomas

Cada cromosoma esta duplicado, y consiste en dos cromatidas hermanas unidas por la proteina cohesina(Centromero)

Los dos centrosomas se desplazan hacia polos opuestos de la clula y desde ah organizan los microtubulos que forman el huso mitotico

Prometafase:

La membrana nuclear comienza a desaparecer definitivamente

Proteinas se unen a los centromeros, y forman dos cinetocoros uno unido a cada cromatida, estos son los que se enganchan al huso mitotico. Y los cromosomas comienzan a alinearse.

Metafase:

Los cinetocoros y mircotubulos del huso alinean a los cromosomas en la placa metafasica en el plano medio del ncleo

Aqu hay un punto de control de los cinetocoros ordenados por pares.

La clula se asegura de que en la transicion a anafase, las dos copias de cada cromosoma se dirijan hacia centrosomas opuestos(polos de la clula)

Anafase:

La proteina separina libera la cohesina(centromero) y las cromatidas hermanas se separan, hacia los polos de los cinetocoros.

Los cinetocooros remolcan a los cromosomas hermanos, que ya nos son cromatidas hermanas, hacia los centrosomas, guiados por los microtubulos del huso mitotico.

Telofase:

Se forman nuevas membranas nucleares, para cada clula hija, a partir de fragmentos de la membrana nuclear de la clula madre.

Los cromosomas se desempacan y los nucleosomas se extienden parcialmente. Las fibras del huso se dispersan.

Citosinesis:

Es un proceso que generalmente comienza con la telofase, y tecnicamente no es proceso correspondiente a la mitosis, sino ms bien un proceso accesorio en el que la clula se divide en dos para completar la celula nuclear.

En clulas animales un anillo de proteina actina contrae la membrena plasmatica en el plano medio, en donde estaba la placa metafasica, y divide a la clula en dos clulas hijas, cada una con su ncleo y 46 cromosomas.

*En la fase M participan dos maquinarias del citoesqueleto:

1. Los microtubulos del huso mitotico 2. El anillo contractil de Actina

APOPTOSIS

Es un proceso de muerte celular programada fundamental para un organismo. Por ejemplo durante el proceso embrionario la apoptosis regula el crecimiento celular y fisular, en cambio en el organismo adulto ayuda a mantener constante el volumen celular que compone un tejido u organo.

Una de las caracteristicas de la apoptosis es que la membrana plasmatica no se destruye impidiendo la salida al espacio extracelular del contenido de la clula (Organelos, etc).

Via Extrinseca

En un procesos inflamatorio los linfocitos T sitotoxicos activados expresan proteinas inductoras de la apoptosis, como el ligando de fas. Estas seales externas son capatadas por las clulas blanco mediantes receptores como la proteina fas, conocidos como receptores de muerte, los que al ser activados desencadenan la via extrinseca de sealizacin. Este ligando trimerico al interactuar con su receptor fas, conlleva a la oligomerizacin del receptor. Los receptores de muerte poseen tambien un dominio intracelular, denominado dominio de muerte, el proceso de trimerizacion del receptor lleva a la union de porteinas adaptodaras como FAT en la region intracelular.

El complejo FAS y FAT atrae a este sitio a una CASpasa iniciadora inactiva llamada PROCASPASA8, activada producto de un corte proteolitico.

En una vision de la hoja interna de la Membrana plasmatica, se observa la formacin de varios de estos complejos dentro de la clula. Las CASPASAS son un grupo de cistein proteasas que median la ruptura de otras proteinas o de si mismas en un residuo de aspartato de donde deriva su Nombre (Cisteinil ASPartato proteASAS). Las proteolisis de PROCASPASA8 separa el prodominio generando CASPASA8, una nueva ruptura produce un fragmento grande y otro pequeo, los cuales se asocian para formar un tetramero las CASPASA8 activa. El proceso de activacin se amplifica por el gran numero de CASPASA8 que se activa. Estas moleculas conllevan a muerte celular producto del procesamiento directo de otras proteasas de la misma familia, como CASPASA3.

Via Intrinseca

La muerte apoptotica tambien puede ser desencadenada por seales intracelulares originadas por estrs biologico, lo que provoca una respuesta de la mitocondria activado la via intrinseca de la apoptosis. En ella las proteinas de la familia Bsl2 regulan la apoptosis ejerciendo su accin xobre la mitocondria. Las proteinas de la familia Bsl2 se agrupan en tres categorias:

FAMILIA ANTIAPOPTOTICA

FAMILIA PROAPOPTOTICAS DE TIPO MULTIDOMINIO

PROTEINAS PROAPOPTOTICAS DE

TIPO BH-3 ONLY Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-W, MCL-1,

BCL2A1, BCL-B

Bax, Bak, Bok

Bad, Bid, Bik, Blk,

BimL, PUMA,

Seales de muerte intracelulares o intrinsecas pueden ser activadas por ejemplo en condiciones en que el DNA ha sido irreversiblemente daado como en clulas irradiadas por luz UV. En este caso, el factor de respuesta al dao, la proteina P53 reconoce la ruptura del DNA, se activa y une a promotores de genes que codifican para proteinas proapoptoticas centinelas de la subfamilia Bh-3 only, como puma y noxa .

Puma en el citoplasma interactua con proteinas proapoptoticas como Bax.

Bax se activa producto de un cambio conformacional insertandose en la membrana mitocondrial para formar un poro en la membrana externa de las mitocondrias.

Esto permite la liberacin de numerosas moleculas del espacio intermebrana(Mitocondria), entre ellas el Citocromo-C y otros promotores de apoptosis, como SMACK DIABLO, IA Y F. La salida del Citocromo-C hacia el citoplasma es fundamental para la activacin de la apoptosis y constituye el punto de no retorno de la muerte celular. El citocromo C, una vez en el citosol, induce la formacin de un complejo llamado apoptosoma, formado por la oligomerizacin de la proteina de tres dominios APAF-1.

APAF-1, Citocromo-C y ATP forman este complejo proteico que se ordena en forma de rueda. A travez de uno de los dominios de APAF-1, el complejo une Procaspasa-9, que es una CASPASA iniciadora activada por autoprocesamiento proteolitico a CASPASA-9

Esta, ya activada, lleva el procesamiento de CASPASAS efectoras, como la CASPASA-3, desencadenando las ultimas fases de la apoptosis.

En condiciones como el cancer la apoptosis esta inhibida por la expresin de proteinas anti-apoptoticas, como Bsl-2, esta secuestran proteinas Pro-Apototicas como Puma, impiendo la activacion de Bax y la apoptosis.

De esta manera es el balance entre proteinas pro y anti. Apoptoticas lo que determinara el destino final de una clula. Si el balance favorece a Bax, esta formara un poro en la membrana mitocondrial, y se activara la salida de Citocromo C, ocasionando la muerte de la clula.

EN ciertas condiciones, clulas en las que se ha activado la via extrinseca, los receptores oligomerizados forman el complejo con FAT y ProCASPASA-8, pero solo generan una cantidad total de CASPASA-8 Activa muy baja. En estos casos la CASPASA-8 procesa proteoliticamente a la proteina Bh3 only Bid. De manera similar al proceso mostrado para Puma, Bid provoca la abertura del poro mitocondrial y salida del Citocromo-C, formando el Apoptosoma que activara Procaspasa-9 y 3. En este caso la via extrinseca gatillada por receptores de muerte activa la CASPASA-3 indirectamente a travez de la via intrinseca mitocondrial. Uno de los blancos mas importantes de la CASPASA-3 es la proteina IKB, inhibidora de una DNAsa localizada en el ncleo. CASPASA-3 entra al ncleo a travez del poro nuclear y degrada a IK, liberando de este modo a la DNAsa Kad. Kad Activa rompe al DNA en fragmentos internucleosomicos daando irreversiblemente a la clula. CASPASA-3 en el ncleo , tambien degrada la lamina nuclear, proteina que forma los filamentos intermedios que recubren por dentro la envoltura del ncleo. Las CASPASAS degradan esta matriz por ruptura proteolitica, y esto ayuda a promover la condensacion de la cromatina y la ruptura nuclear.

Las CASPASAS Efectoras, tambien degradan proteinas importantes en la polimerizacion de la Actina, como la Gelsolina. Por lo tanto al degradarse Gelsolina, se pierde la regulacion que ejerce sobre la dinamica de los filamentos de actina, desmantelandose el citoesqueleto.

Las clulas en proceso de apoptosis se caracterizan por diferentes cambios morfologicos y bioquimicos, como la disminucion del volumen celular, la compactacin de la clula y organelos, junto a su fragmentacin para formar los cuerpos apoptoticos. Estos cambios producto de la degradacion del DNAgenomico, el desmantelamiento de la lamina del ncleo y el desensamble del citoesqueleto, son gatillados en gran parte por la CASPASA-3.

Por seales presentes en sus membranas plasmaticas estos cuerpos apoptoticos pueden ser eficientemente eliminados via fagocitocis, y consecuentemente sus componentes son reutilizados por macrofagos o por clulas del tejido adyacente.

La apoptosis es un fenomeno altamente regulado por diversas vias muy complejas u por mecanismos promotores o inhibidores. La desregulacin de este proceso resulta en la alteracin de la homeostasis en los tejidos, generando condiciones patologicas como Cancer, autoinmunidad y muchas otras enfermedades.