AULA 03 COMPLEXO DE GOLJI (26 04 2017)

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UNIDAD II
COMPLEJO DE GOLGI
Cátedra: BIOLOGÍA
Docente: prof. Zunilda Cañete Duarte
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El aparato de Golgi es un orgánulo presente en todas las células eucariotas. Pertenece al sistema de endomembranas.
El aparato de Golgi está compuesto por estructuras denominadas sáculos. Estas se agrupan en número variable, habitualmente de 4 a 8, formando el dictiosoma en las plantas. 
Presentan conexiones tubulares que permiten el paso de sustancias entre las cisternas. Los sáculos son aplanados y curvados, con su cara convexa (externa) orientada hacia el retículo endoplasmático.
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Las vesículas provenientes del retículo endoplásmico se fusionan con el cis-Golgi, atravesando todos los dictiosomas hasta el trans-Golgi, donde son empaquetadas y enviadas al lugar que les corresponda. Cada región contiene diferentes enzimas que modifican selectivamente las vesículas según donde estén destinadas. Sin embargo, aún no se han logrado determinar en detalle todas las funciones y estructuras del aparato de Golgi.
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EL APARATO DE GOLGI PRESENTA TRES REGIONES FUNCIONALES:
Región Cis-Golgi: es la más interna y próxima al retículo. De él recibe las vesículas de transición, que son sáculos con proteínas que han sido sintetizadas en la membrana del retículo endoplasmático rugoso (RER), introducidas dentro de sus cavidades y transportadas por el lumen hasta la parte más externa del retículo. Estas vesículas de transición son el vehículo de dichas proteínas que serán transportadas a la cara externa del aparato de Golgi.
Región medial: es una zona de transición.
Región Trans-Golgi: es la que se encuentra más cerca de la membrana plasmática. De hecho, sus membranas, ambas unitarias, tienen una composición similar.
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Becker,W.M. y col. 2000
El complejo de Golgi está unido física y químicamente al RE.
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TRANSPORTE DEL
ER AL GOLGI
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FUNCIONES DEL COMPLEJO DE GOLGI
Modificación de sustancias sintetizadas en el RER: En el aparato de Golgi se transforman las sustancias procedentes del RER. Estas transformaciones pueden ser agregaciones de restos de carbohidratos para conseguir la estructura definitiva o para ser proteolizados y así adquirir su conformación activa.
Secreción celular: Las sustancias atraviesan todos los sáculos del aparato de Golgi y cuando llegan a la cara trans del dictiosoma, en forma de vesículas de secreción, son transportadas a su destino fuera de la célula, atravesando la membrana citoplasmática por exocitosis. Un ejemplo de esto son los proteoglicanosque conforman la matriz extracelular de los animales. El aparato de Golgi es el orgánulo de mayor síntesis de carbohidratos.Esto incluye la producción de glicosaminoglicanos (GAGs), largos polisacáridos que son anclados a las proteínas sintetizadas en el RE para dar lugar a los proteoglicanos.
Producción de membrana plasmática: Los gránulos de secreción cuando se unen a la membrana en la exocitosis pasan a formar parte de esta, aumentando el volumen y la superficie de la célula.
Formación de los lisosomas primarios.
Formación del acrosoma de los espermios.
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Exportación de proteínas desde el RE al 
aparato o complejo de Golgi
ocurre en sitios discretos, sin ribosomas asociados (tER) 
requiere del reclutamiento transitorio de proteínas citosólicas y del ensamble de un complejo multiproteico
es en gran medida un proceso selectivo 
ocurre en estructuras tubulo-vesiculares cuyo movimiento depende de microtúbulos
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Las vías biosintética/secretora y endocítica unen las endomembranas en una red dinámica interconectada. Los materiales siguen la vía biosintética (o secretora) del retículo endoplásmico, a través del aparato de Golgi y llegan a varios sitios, como los lisosomas, endosomas, vesículas secretoras, gránulos secretores, vacuolas y la membrana plasmática. Los materiales siguen la vía endocítica de la superficie celular hacia el interior mediante endosomas y lisosomas, donde casi siempre se degradan por acción de las enzimas lisosómicas. 
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 Anterogrado
 Retrógrado
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Pasos de la compartamentalización de Glucosilación y posterior Modificación de Proteínas
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Papel del R.E. y C.G.
en Glicosilación 
de proteínas.
Unión N.
 (N-Glicosilación)
Unión O.
 (O-Glicosilación)
Asparagina 
Serina 
Treonina 
Hidroxilisina 
Hidroxiprolina 
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Secreción Constitutiva
Ejemplos de proteínas liberadas al espacio extracelular por esta secreción continua se incluyen la producción de colágeno por los fibroblastos, la secreción de proteínas del suero por los hepatocitos en el hígado y anticuerpos (inmunoglobulinas) por linfocitos B activados (células plasmáticas)
En la exocitosis constitutiva, las vesículas secretorias están continuamente produciéndose, y llevándose desde la red trans del Golgi (TGN en la sigla inglesa) a la membrana plasmática, donde se fusionan rápidamente con la misma; como resultado de la fusión su contenido es descargado y liberado en el medio extracelular. En esta vía las vesículas secretorias llevan como cargo generalmente proteínas que son continuamente secretadas por la célula. Muchas proteínas no relacionadas pueden ser empaquetadas en las vesículas constitutivas secretorias.
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Becker,W.M. y col. 2000
Secreción Regulada:
Liberación de
neurotransmisores
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Secreción 
Regulada:
Liberación de
Insulina
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LISOSOMAS
Los lisosomas son orgánulos relativamente grandes, formados por el reticulo endoplasmatico rugoso (RER), que contienen enzimas hidrolíticas y proteolíticas que sirven para digerir los materiales de origen externo (heterofagia) o interno (autofagia) que llegan a ellos. Es decir, se encargan de la digestión celular. Son estructuras esféricas rodeadas de membrana simple. Son bolsas de enzimas que si se liberasen, destruirían toda la célula. Esto implica que la membrana lisosómica debe estar protegida de estas enzimas. El tamaño de un lisosoma varía entre 0,1-1,2 μm. Los lisosomas fueron descubiertas por el bioquímico belga Christian de Duve en 1974.
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El pH en el interior de los lisosomas es de 4,8 (bastante menor que el del citosol, que es neutro) debido a que las enzimas proteolíticas funcionan mejor con un pH ácido. La membrana del lisosoma estabiliza el pH bajo bombeando iones (H+) desde el citosol, asimismo, protege al citosol e igualmente al resto de la célula de las enzimas digestivas que hay en el interior del lisosoma.
Las enzimas lisosomales son capaces de digerir bacterias y otras sustancias que entran en la célula por fagocitosis, u otros procesos de endocitosis.
Los lisosomas utilizan sus enzimas para reciclar los diferentes orgánulos de la célula, englobándolos, digiriéndolos y liberando sus residuos en el citosol. De esta forma, los orgánulos de la célula se están continuamente reponiendo, a través del proceso de digestión de los orgánulos se llama autofagia. Por ejemplo, las células hepáticas se reconstituyen por completo una vez cada dos semanas.
Las enzimas lisosomales
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Enzimas más importantes del lisosoma
Lipasas, que digiere lípidos;
Glucosidasas, que digiere carbohidratos;
Proteasas, que digiere proteínas;
Nucleasas, que digiere ácidos nucleicos.
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Los lisosomas primarios son orgánulos derivados del sistema de endomembranas. Cada lisosoma primario es una vesícula que brota del aparato de Golgi, con un contenido de enzimas hidrolíticas (hidrolasas). Las hidrolasas son sintetizadas en el retículo endoplasmático rugoso y viajan hasta el aparato de Golgi por transporte vesicular. Allí sufren una glicosilación terminal (proceso químico en el que se adiciona un carbohidrato a otra molécula) de la cual resultan con cadenas glucídicas ricas en manosa-6-fosfato (manosa-6-P). La manosa-6-P es el marcador molecular, la «estampilla» que dirige a las enzimas hacia la ruta de los lisosomas. Se ha estudiado una enfermedad en la cual las hidrolasas
no llevan su marcador; las membranas del aparato de Golgi no las reconocen como tales y las empaquetan en vesículas de secreción para ser exocitadas, de modo que, quienes padecen esta enfermedad, acumulan hidrolasas en el medio extracelular, mientras sus células carecen de ellas.
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Son enfermedades causadas por la disfunción de alguna enzima lisosómica o por la liberación incontrolada de dichas enzimas en el citosol, lo que produce la lisis de la célula.
En algunos casos, la liberación de las enzimas cumple un papel fisiológico, permitiendo la reabsorción de estructuras que ya no son útiles, por ejemplo la cola de los renacuajos durante la metamorfosis.
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Los lisosomas secundarios 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. Por lo tanto, la digestión de moléculas orgánicas se lleva a cabo en los lisosomas secundarios, ya que estos contienen a la vez los sustratos y las enzimas capaces de degradarlos.
Existen diversas formas de lisosomas secundarios, según el origen de la vesícula que se fusiona con el lisosoma primario:
Fagolisosomas: se originan de la fusión del lisosoma primario con una vesícula procedente de la fagocitosis, denominada fagosoma. Se encuentran, por ejemplo, en los glóbulos blancos, capaces de fagocitar partículas extrañas que luego son digeridas por estas células.
Autofagolisosomas: que son el producto de la fusión entre un lisosoma primario y una vesícula autofágica o autofagosoma. Algunos orgánulos citoplasmáticos son englobados en vesículas, con membranas que provienen de las cisternas del retículo endoplasmático, para luego ser reciclados cuando estas vesículas autofágicas se unen con los lisosomas primarios.
Lo que queda del lisosoma secundario después de la absorción es un cuerpo residual. Los cuerpos residuales contienen desechos no digeribles que en algunos casos se exocitan y en otros no, acumulándose en el citosol a medida que la célula envejece. Un ejemplo de cuerpos residuales son los gránulos de lipofuscina que se observan en células de larga vida, como las neuronas.
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LISOSOMAS
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El complejo de Golgi es una serie de cisternas de membrana aplanada, su forma es de discos que están amontonados. La serie de cisternas también es llamada: Pila Golgi, la cual es denominada en células vegetales como: Dictiosoma. En el interior de la cisterna se encuentra el lumen y el conjunto de cisternas, junto con las vesículas que se desprenden de ellas, forman parte del sistema de endomembranas.
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El movimiento del material sintetizado en el RE y modificado en el AG y que fluye hacia la membrana plasmática, es denominado: Anterogrado (antero deriva del latín “en frente” y grade “ir”). Además de los lípidos y proteínas llevados por vesículas, están las moléculas esenciales para el envase y carga de vesículas que serán dirigidas a sus destinos.
Cada vez que un gránulo de secreción se fusiona con la membrana plasmática y descarga su contenido al exterior por exocitosis, un trozo de membrana RE se convierte en parte de la MP. Para balancear el fluído de lípidos hacia la MP y para asegurar un suplumento de componentes para formar nuevas vesículas, la célula recicla lípidos y proteínas no mas grandes de lo necesario durante los últimos estados del transporte anterogrado.
Acompaña al movimiento anterogrado el transporte Retrógrado (retro del lat. “regresar”), donde el fluído de vesículas desde las cisternas del Golgi regresan hacia el RE.
En el modelo de cisterna estacionaria el fluído retrógrado facilita la recuperación de lípidos y proteínas que pasan desde el RE a la cara Cis del AG, o el retorno de proteínas específicas de compartimentos regresa de diferentes cisternas medias de los sacos de Golgi al RE, aún no es claro.
En el modelo de maduración de cisternas, el fluído retrógrado lleva material de regreso hacia compartimentos que se forman nuevamente, después de que receptores y enzimas no son tan necesarios en los compartimentos mas maduros.
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Dado el papel del A G en la glicosilación hay dos importantes enzimas: las glucan sintetasas y las glucosil transferasas.
Las sintetasas catalizan la formación de oligosacaridos a partir de monosacaridos y las glucosil transferasas adicionan los grupos carbohidratos a la proteína, de estas hay > 200 enzimas diferentes en Re y AG, un indicador de la complejidad del oligosacarido.
Estas enzimas se distribuyen en las regiones cis, Med y Trans de tal forma que hay paso de procesamiento enzimático.
La glucosilación sólo ocurre en el lumen, constituyendo las glucoproteínas y los glucolípidos la asimetria de la membrana.Cuando las vesícula nacientes viajan a otras membranas, constituyen la asimetria de ellas. Ya que el lumen es topológicamente similar a la superficie externa de la célula, es fácil ver por que todas las glucoproteínas de la MP se encuentran en el lado extracelular de la membrana.
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Muchas de las proteínas procesadas en RE y AG experimentan Glucosilación.
Subsecuentes reacciones catalizadas por enzimas, modifican los oligosacaridos que fueron adicionados a la proteína.
Hay 2 tipos de Glicosilación:
Glicosilación unión N (N-Glicosilación). Es la adición de un oligosacarido específico unido al grupo amino terminal de residuos de asparagina.
Glicosilación unión O (O-Glicosilación). Es la adición de oligosacaridos a grupos –OH de serina o treonina.
La glicosilación depende de modificaciones presedentes. Un error un paso como una enzima defectuosa probablemente bloqeará modificaciones del carbohidrato guiando a severas consecuencias para el metabolismo celular.
P.ej. Enzimas aberrantes implicadas en la glucosilación han sido relacionadas a carcinogénesis.