SINTESIS Y SECRECION CELULAR

RIBOSOMASEl ribosoma es una estructura granular de pequeño tamaño que se encuentra en todas las células (procariotas y eucariotas) y a cuyo nivel se produce la síntesis de proteínas. Miden entre 15 y 20 nm y en el microscopios electrónicos se ven casi negrosEstá formado por muchas proteínas diferentes y varias moléculas de ARNrEn las células eucariotas los encontramos

Adheridos a las membranas del retículo endoplásmico rugoso.Otros se encuentran libres en el citoplasma (Unidos en un número de 5 –10 polirribosoma o polisoma)

Los ribosomas son todos iguales. Un mismo ribosoma puede estar sintetizando una proteína unida al retículo endoplásmico rugoso o sintetizando otra proteína en el citoplasma Donde se ubique depende de la proteína que esté sintetizando: Con un péptido señal estará en el retículo endoplásmico rugoso. Sin péptido señal estará en el citoplasma Las subunidades son 40s y 60s están separadas y se unen cuando tienen que traducir un ARNm Los ribosomas están en todas las células, en las procariotas son más pequeños que los eucariotas.Los ribosomas se localizan en:a) Libres en el citosol o asociados en polisomas. b) Adheridos a la membrana externa del RE (RER) y a la membrana externa nuclear. c) Dentro de las mitocondrias y cloroplastos. d) En el núcleo, donde se forman como subunidades separadas.

Los ribosomas están formados por dos subunidades Una subunidad grande de coeficiente de sedimentación 60s Una subunidad pequeña de coeficiente de sedimentación de 40sLa subunidad grande cataliza la unión del aminoácido a la cadena peptídica.En la subunidad pequeña se posicionan los ARNt para poder leer el ARNm

Cuando dos subunidades se unen a un ARNm se traduce la proteína. Cuando llega a un codón STOP la traducción cesa, las subunidades se separan y el ARNm queda libre para ser leído por otro ribosoma. El ribosoma eucarionte incorpora dos aminoácidos por segundo a la cadena polipeptídica, los procariontes 20 aminoácidos por segundoLos ribosomas poseen cuatro sitios de unión a ARN Sitio de unión del ARNm

Sitio P (peptidil) Sitio A(aminoacil) Sitio E(salida) Los sitios A y P están muy pegados para que cuando los ARNt se unan al ribosoma desplacen al otro ARNt la distancia exacta de un codón de tres bases y la lectura se pueda dar sin errores.La síntesis de proteínas es un proceso de alta fiabilidad que posee muy pocos fallos durante la síntesis de los polipéptidos

FUNCION DEL RIBOSOMA

Este es el proceso mediante el cual el mensaje contenido en el ADN nuclear, que ha sido previamente transcrito en un ARN mensajero, es traducido en el citoplasma, juntamente con los ribosomas y los ARN de transferencia que transportan a los aminoácidos, para formar las proteínas celulares y de secreción. El ribosoma lee el ARN mensajero y ensambla la proteína con los aminoácidos suministrados por los ARN de transferencia, este proceso se denomina síntesis de proteínas.Los polisomas se encargan de sintetizar proteínas de localización celular, mientras que los ribosomas del RER se encargan de sintetizar proteínas de exportación, o sea que se irán de la célula hacia otro lugar donde se necesite.  Para la síntesis de proteínas los ribosomas se asocian. Estos ribosomas asociados se denominan polisomas, y suelen adoptar una figura en espiral. La subunidad menor queda hacia el interior de la espiral. Para la síntesis de proteínas, los ribosomas recorren el ARNm desde un extremo a otro. Por cada tres nucleótidos recorridos, incorporan un aminoácido a la cadena de proteínas que están sintetizando; aminoácidos que les proporciona el ARNt . Cuando han completado el recorrido, los ribosomas se liberan del ARNm y suelta la proteína ya terminada. Mientras se esté sintetizando proteínas, por cada ribosoma que abandona el polisoma en el extremo final, otro se incorpora en el inicial, de modo que el ritmo de trabajo del polisoma siempre es complejo

Mecanismo de la traducción

Tres etapas diferentes: Iniciación, Elongación, Terminación. Como paso previo a la traducción se produce en el citosol la activaciónde los aa Diferentes proteínas se asocian temporalmente al ribosoma para queeste pueda realizar su función. (Factores) Este proceso consume mucha energía que la célula suministra en GTP En el ribosoma suelen distinguirse tres lugares: E, P, A.

Sitio E _ sitio de unión del ARNtSitio P _ sitio de unión del peptidil ARNtSitio A _ sitio de unión del aminoacil ARNt

Iniciación de la traducción

Es la primera etapa de la biosíntesis de proteínas. El ARNm se une a la subunidad menor de los ribosomas. A éstos se asocia el aminoacil-ARNt, gracias a que el ARNt tiene en una de sus asas un triplete de nucleótidos denominado anticodón, que se asocia al primer codón del ARNm según la complementariedad de las bases. A este grupo de moléculas se une la subunidad ribosómica mayor, formándose el complejo ribosomal o complejo activo. Todos estos procesos están catalizados por los llamados factores de iniciación (FI). El primer codón que se traduce es generalmente el AUG, que corresponde con el aminoácido metionina en eucariotas. En procariotas es la formilmetionina

Elongación de la cadena polipeptídica

El complejo ribosomal posee dos sitios de unión o centros. El centro peptidil o centro P, donde se sitúa el primer aminoacil-ARNt y el centro aceptor de nuevos aminoacil-ARNt o centro A. El carboxilo terminal (-COOH) del aminoácido iniciado se une con el amino terminal (-NH2) del aminoácido siguiente mediante enlace peptídico. Esta unión es catalizada por la enzima peptidil transferasa. El centro P queda pues ocupado por un ARNt sin aminoácido. El ARNt sin aminoácido sale del ribosoma. Se produce la translocación ribosomal. El dipeptil-ARNt queda ahora en el centro P. Todo ello es catalizado por los factores de elongación (FE) y precisa GTP. Según la terminación del tercer codón, aparece el tercer aminoacil-ARNt y ocupa el centro A. Luego se forma el tripéptido en A y posteriormente el ribosoma realiza su segunda translocación. Estos pasos se pueden repetir múltiples veces, hasta cientos de veces, según el número de aminoácidos que contenga el polipéptido. La traslocación del ribosoma implica el desplazamiento del ribosoma a lo largo de ARNm en sentido 5'-> 3'

Terminación de la síntesis de la cadena polipeptídica

Los codones UAA, UAG y UGA son señales de paro que no especifican ningún aminoácido y se conocen como codones de terminación; determinan el final de la síntesis proteica. No existe ningún ARNt cuyo anticodón sea complementario de dichos codones y, por lo tanto, la biosíntesis del polipéptido se interrumpe. Indican que la cadena polipeptídica ya ha terminado. Este proceso viene regulado por los factores de liberación, de naturaleza proteica, que se sitúan en el sitio A y hacen que la peptidil transferasa separe, por hidrólisis, la cadena polipeptídica del ARNt. Un ARNm, si es lo suficientemente largo, puede ser leído o traducido, por varios ribosomas a la vez, uno detrás de otro. Al microscopio electrónico, se observa como un rosario de ribosomas, que se denomina polirribosoma o polisoma.

Una vez finalizada la síntesis de una proteína, el ARN mensajero queda libre y puede ser leído de nuevo. De hecho, es muy frecuente que antes de que finalice una proteína ya está comenzando otra, con lo cual, una misma molécula de ARN mensajero, está siendo utilizada por varios ribosomas simultáneamente

SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS

Es un sistema constituido por distintos Organoides de la célula que poseen dos características en común:• todos poseen membrana• se encuentran íntimamente relacionados entre sí desde el punto de vista funcional. Esta relación se debe a las vesículas que interconectan al resto de los componentes del sistema, llevando y trayendo sustancias de unos a otros Componentes

• Retículo endoplasmático• Complejo de Golgi• Endosomas• Lisosomas• Vesículas

RETICULO ENDOPLASMÁTICO Es una red muy fina de membranas que forman cisternas, sáculos y tubos aplanados. Delimita un espacio llamado lúmen del retículo y se halla en continuidad con la envoltura nuclear, con la membrana de otros organelos y se contínúa con el ectoplasma y con la misma membrana celular. · Tipos de Retículo Endoplasmático Retículo e. Rugoso y Retículo e. Liso Retículo Endoplasmático Liso: Es muy abundante en células que intervienen en la síntesis de lípidos, como las glandulares que producen hormonas esteroides y células hepáticas · Estructura del REl : carece de ribosomas por lo que también se le llama “agranulares una extensa red tubular y por pequeñas vesículas esféricas, mantiene una estrecha relación con el retículo endoplasmático rugoso, también con los peroxisomas y con el aparto o complejo de golgi. · Funciones participa en la síntesis u origen de la membrana celular. Favorece el crecimiento y deasarrollo de las células. Ayuda a la recuperación de áreas que degeneran y almacenan iones de calcio. También favorece la síntesis de lípidos y la conversión de colesterol a diversas hormonas esteroides. Interviene en la degradación hepática del glucógeno a glucosa. Retículo Endoplasmático Rugoso Es una extensa red de espacios o “cisernas” rodeado de membranas. Se llama rugoso o granuloso debido a la presencia de ribosomas (gránulos de arn) unidos a su membrana. · Funciones es donde se realiza la síntesis o producción de proteínas, las cuales sintetizadas por los ribosomas pasan al lumen del retículo para llevar a cabo funciones de sulfatación, glucolización y fosforilación. El sitio del citoplasma donde se localiza el rer suele denominarse “ergastoplasma” porque es un sitio típico de trabajo y producción de elementos formadores y auxiliares energéticos

Retículo endoplasmático rugoso El dominio rugoso del retículo endoplasmático se caracteriza por organizarse en una trama de túbulos alargados o sacos aplanados y apilados, con numerosos ribosomas asociados a sus membranas. 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 que formarán parte integral de las membranas, tanto plasmática como de otros orgánulos de la ruta vesicular. Además, el retículo endoplasmático rugoso tiene que sintetizar proteínas para sí mismo, denominadas proteínas residentes. Las proteínas integrales de la membrana plasmática se sintetizan en el retículo endoplasmático.. Cualquier proteína que se secrete empieza su proceso de síntesis en el citosol pero terminará en el interior de una cisterna del retículo o formando parte de sus membranas. El proceso comienza con la unión de los ARNm, localizados en el citosol, uniéndose en primer lugar a una subunidad pequeña ribosomal y posteriormente a una subunidad grande ribosomal para comenzar la traducción. Lo primero que se traduce de estos ARNm es una secuencia inicial de nucleótidos a partir de la cual se sintetiza una cadena de unos 70 aminoácidos denominada péptido señal. Una molécula conocida como SRP (sequence recognizing particule), reconoce al péptido señal y enlentece el proceso de traducción.

El complejo formado por ribosoma, ARNm, péptido señal más SRP difunde por el citosol hasta chocar con las membranas del retículo endoplasmático, a las cuales se une gracias a la existencia de un receptor de membrana que reconoce al SRP. Todo el complejo anterior interacciona con un translocador, que es una proteína integral que forma un canal por el cual penetra la cadena polipeptídica naciente hacia el interior de la cisterna del retículo endoplasmático. El péptido señal queda unido al translocador mientras que el resto de la cadena que se va traduciendo y liberando hacia el interior. Una vez completada la síntesis, la cadena de aminoácidos adopta su conformación tridimensional y el ribosoma se libera de la membrana. Las proteínas que se sintetizan en los ribosomas adosados a la membrana del retículo endoplasmático son modificadas conforme van siendo sintetizadas. a) Hay una glucosilación (N-glucosilación) de los aminoácidos asparragina. b) Se da hidroxilación sólo en algunas proteínas, sobre todo en aquellas que van a formar parte de la matriz extracelular. c) Algunas proteínas asociadas a la membrana plasmática están unidas covalentemente a lípidos de la membrana, esta unión también se produce en este compartimento. Existen unas proteínas denominadas chaperonas, encargadas de detectar errores y marcar las proteínas defectuosas para su degradación.

Retículo endoplasmático liso Es un entramado de túbulos membranosos interconectados entre sí y que se continúan con las cisternas del retículo endoplasmático rugoso. No tienen ribosomas asociados a sus membranas, de ahí el nombre de liso, por tanto la mayoría de las proteínas que contiene son sintetizadas en el retículo endoplasmático rugoso. Es abundante en aquellas células implicadas en el metabolismo de grasas, detoxificación y almacén de calcio.

Síntesis lipídica

Las membranas del retículo endoplasmático liso producen la mayoría de los lípidos requeridos para la elaboración de las nuevas membranas de la célula, incluyendo glicerofosfolípidos y colesterol. Gran parte de la síntesis de los esfingolípidos se lleva a cabo en el aparato de Golgi, pero su estructura básica, la ceramida, se sintetiza también en el retículo. Los ácidos grasos se sintetizan en el citosol y son insertados posteriormente en las membranas del retículo endoplasmático liso donde son transformados en glicerofosfolípidosEl colesterol es otro importante componente de las membranas, sobre todo de la plasmática, que se sintetiza mayoritariamente en el retículo endoplasmático liso. Desde aquí es transportado por la vía vesicular o por transportadores proteicos solubles. Estos transportadores son diversos y sus movimientos son independientes de ATP. Las mitocondrias y los peroxisomas no forman parte de la ruta vesicular por lo que sus lípidos de membrana deben ser importados. Para ello utilizan los transportadores de lípidos. Por ejemplo, para los glicerofosfolípidos existen unas proteínas solubles llamadas intercambiadoras de glicerofosfolípidos que tienen la habilidad de transportarlos a través del citosol. Los toman en la membrana del retículo endoplasmático liso y los sueltan en las de estos orgánulos. En las células de los tejidos fotosintéticos son los cloroplastos los encargados de sintetizar sus propios glicerofosfolípidos y glucolípidos

En el retículo endoplasmático liso también se sintetizan lípidos como los triacilgliceroles que serán almacenados en el propio retículo. Este proceso es muy activo en los adipocitos, células que almacenan grasa, con dos funciones: reserva alimenticia y aislamiento térmico. También es el principal responsable de la síntesis de la parte lipídica de las lipoproteínas, de la producción de hormonas esteroideas y de ácidos biliares. La necesaria comunicación entre los orgánulos está mediada por vesículas, las cuales transportan las moléculas en su interior o incluidas en sus membranas. A estas comunicaciones es a las que se denominan en conjunto tráfico vesicular. Hay dos grandes rutas de comunicación entre los orgánulos. La primera se inicia en el retículo endoplasmático y envía vesículas al aparato de Golgi, el cual envía también vesículas a la membrana plasmática en un proceso denominado exocitosis. Ésta es la ruta exportadora, es decir, la que liberará moléculas producidas por la célula al exterior. La otra gran ruta es la importadora y comienza en la membrana plasmática donde se forman vesículas por un proceso denominado endocitosis. Estas vesículas se fusionan con los endosomas, los cuales terminan convirtiéndose en lisosomas donde se degradan las moléculas incorporadas del medio extracelular.

DEL RETÍCULO AL GOLGI

La mayoría de las proteínas y de los lípidos que abandonan el retículo endoplasmático lo hacen en vesículas o en otros compartimentos membranosos con formas tubulares que se desprenden del retículo. Tienen como destino el aparato de Golgi y se exportan desde regiones especializadas del retículo endoplasmático denominadas zonas de transición o dominios de exportación reticular, cuyas membranas carecen de ribosomas.. .