Retículo Endoplasmático Rugoso

Organelos
Membranosos
Envoltura Nuclear
Retículo
Endoplasmático
Rugoso
Sistema de
Endomembranas
Endosomas
Lisosomas
Retículo
Endoplasmático
Liso
Aparato de
Golgi
Retículo Endoplasmático Rugoso

participa en la síntesis de proteínas

es un organelo prominente en
células secretoras

formado por sacos aplanados
llamados cisternas

las cisternas están comunicadas
entre sí y ubican en forma paralela
cerca del núcleo

presenta polirribosomas

las proteínas son integradas a
organelos, membranas o
secretadas al exterior

realiza el plegado inicial y la
glicosilación de las proteínas

las sustancias sintetizadas pasan
luego al aparato de Golgi
Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)
Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)
retículo
endoplásmico
liso
envoltura
nuclear
retículo
endoplásmico
rugoso
cisternas
ribosomas
Incorporación Traduccional de Proteínas al RER
La PRS lleva al complejo
hasta el RER donde se une
al receptor de la PRS.
Cuando comienza la
síntesis proteica emerge
el péptido señal que es
reconocido por la PRS.





La PRS se libera y el
ribosoma se une a un
complejo de translocación
de
membrana
llamado
Sec61.
Se reanuda la traducción y
la cadena polipeptídica es
traslocada a través de la
membrana.
Se elimina el péptido señal
y se libera el polipéptido en
la luz del RE.
los ribosomas inicialmente se encuentran libres en el citosol
pero existe una secuencia señal que permite unir el ribosoma e insertar la proteína al RE
la señal, llamada péptido señal, es una secuencia compuesta por 6-20 a.a. hidrofóbicos
el PS es reconocido por la PRS (partícula reconocimiento señal), que lleva al ribosoma al RER donde hay
un receptor para la PRS
la PRS es un complejo de ARN y proteínas, que tiene 6 polipéptidos y una molécula de ARN llamada 7SL.
Retículo Endoplasmático Rugoso
Translocación Postraduccional de Proteínas al RER
• Algunas proteínas se sintetizan
en ribosomas libres y se
incorporan después al RER.
• Este proceso no requiere de la
PRS, como en el caso anterior.
• El péptido señal es reconocido
por dos proteínas receptoras
diferentes, que forman el
complejo Sec 62/63, asociadas
al complejo Sec61.
• El complejo Sec62/63 reconoce
el PS y el Sec61 permite
translocar la proteína.
• Este proceso requiere también
de una chaperona llamada BiP
para traslocar la proteína.
Inserción de Proteínas Integrales a la Membrana del RER
• Las proteínas se incluyen en la membrana mediante regiones hidrofóbicas
que atraviesan la bicapa lipídica.
• Las partes que atraviesan la membrana son regiones en hélice alfa
constituidas por 20 a 25 aminoácidos hidrófobos.
• Algunas proteínas atraviesan la bicapa una vez y otras varias veces.
• Pueden estar orientadas con el extremo amino o carboxilo hacia afuera.
• La orientación de las proteínas de membrana se establece a medida que las
cadenas se traslocan al RER.
Inserción de Proteínas Integrales a la Membrana del RER
• El mecanismo más común da como resultado la síntesis de proteínas integrales con sus extremos carboxilo
terminal hacia el citosol.
• La inserción requiere de una secuencia señal amino terminal que inicia la translocación y una secuencia de
detención de la transferencia que ancla la proteína a la membrana.
las
proteínas
tienen
una
secuencia amino-terminal que
es eliminada por la peptidasa
señal durante el pasaje de la
cadena por el canal del
complejo Sec61
luego se anclan a la membrana
por una segunda hélice alfa que
atraviesa la bicapa ubicada en
el centro de la proteína
esta secuencia de detención
de la transferencia, produce
el cierre del canal de la
Sec61 y bloquea el pasaje
de la cadena polipeptídica
así, la porción carboxilo terminal de
la cadena se sintetiza en el citosol
Inserción de Proteínas Integrales a la Membrana del RER
• Otras proteínas pueden anclarse a
la membrana del RE mediante
secuencias señal internas que no
son eliminadas por la peptidasa
señal
• Estas secuencias internas son
reconocidas por la PRS y
trasladadas a la membrana del RE
• Sin embargo, como no son
eliminadas, también actúan como
hélices alfa transmembrana que
permiten el anclaje de las proteínas
a la membrana del RE.
• Las secuencias señal internas
pueden dirigir la translocación por el
extremo amino o bien del extremo
carboxilo terminal de la cadena.
• Por tanto, según la orientación de la
señal, las proteínas pueden tener su
extremo amino o bien su extremo
carboxilo terminal expuesto al
citosol.
Inserción de Proteínas Integrales a la Membrana del RER
• Las proteínas politópicas son insertadas mediante una serie alterna de secuencias señal internas y
secuencias transmembrana de detención de la transferencia.
primero, una secuencia señal interna
da lugar a la inserción de la cadena
polipeptídica en la membrana
luego una secuencia de detención de
la transferencia, por lo cual la cadena
forma un bucle en la luz del RE, y la
síntesis de la proteína continúa hacia
el lado citosólico de la membrana
Inserción de Proteínas Integrales a la Membrana del RER
una segunda secuencia señal, hace que la
cadena en crecimiento se inserte otra vez en
la membrana, dando lugar a otro dominio en
forma de bucle en el lado citosólico de la
membrana
a esto le puede seguir otra secuencia de
detención de la transferencia, y luego otra
secuencia señal y así sucesivamente
ello genera dominios en forma de bucle expuestos
tanto a la luz del RE como a lado citoplásmico de la
membrana
Procesamiento de Proteínas en el RER
1. Rotura proteolítica del péptido señal a medida que la cadena polipeptídica se transloca a
través de la membrana del RE.
2. Plegamiento de las cadenas polipeptídicas.
3. Ensamblaje de proteínas formadas por varias subunidades (cuaternarias).
4. Formación de los puentes disulfuro.
5. Agregado de hidratos de carbono a las glucoproteínas (glicosilación).
Procesamiento de Proteínas en el RER
• las proteínas se translocan a través de la membrana del RE a modo de cadenas polipeptídicas sin plegar
mientras prosigue su traducción.
• estos polipéptidos se pliegan en forma tridimensional en el RE por medio de chaperonas moleculares
que facilitan el plegamiento de las cadenas polipeptídicas.
una de las proteínas principales
en la luz del RE es un miembro de
la familia de las chaperonas
Hsp70 llamado BiP
BiP se une a la cadena sin plegar
cuando atraviesa la membrana y
luego pliega la proteína y ensambla
las proteínas oligoméricas en el RE
las proteínas bien ensambladas se
separan de BiP y pasan al aparato
de Golgi
Glicosilación de Proteínas en el RER
• El proceso comienza con la transferencia de un oligosacárido común compuesto por 14
monosacáridos a un residuo de asparagina de la cadena polipeptídica en crecimiento.
El oligosacárido está
compuesto siempre por 2 Nacetilglucosaminas, 3
glucosas y 9 manosas
El oligosacárido se localiza en la
membrana del retículo endoplásmico
unido a un lípido transportador
llamado dolicol fosfato.
La enzima encargada de agregar el
oligosacárido es llamada
oligosacariltransferasa.
Procesamiento de Proteínas en el RER
• La oligosacariltransferasa reconoce una secuencia especial de 3 aminoácidos de la cadena polipeptídica
y une el oligosacárido a uno de estos tres aminoácidos de la secuencia que es la asparagina.
Una vez unido a la proteína, el oligosacárido inicial
sufrirá modificaciones posteriores.
Se eliminan tres residuos de glucosa y uno de
manosa mientras la proteína está en el RE.
Posteriormente las glicoproteínas pasarán al aparato
de Golgi donde sufrirán modificaciones adicionales.
Retículo Endoplasmático Liso
Retículo Endoplasmático Liso
Funciones
1. síntesis de lípidos
2. síntesis de hormonas esteroides
3. detoxificación
4. movilización de glucosa
5. almacenamiento y liberación de calcio
Síntesis de Lípidos
• los fosfolípidos son sintetizados en
la cara citoplásmica de la
membrana del RE, a partir de
precursores citosólicos
hidrosolubles
• en primer lugar, dos ácidos grasos
unidos a la coenzima A se combinan
con glicerol-3-fosfato mediante una
enzima unida a la membrana
• el fosfolípido resultante, ácido
fosfatídico, se inserta en la
membrana
• luego, las enzimas de la cara
citoplásmica de la membrana
adicionan diferentes grupos a las
cabezas polares
• ello da lugar a la fosfatidilcolina,
fosfatidilserina, fosfatidiletanolamina
o fosfatidilinositol.
Síntesis de Lípidos
• la síntesis de fosfolípidos en la cara
citosólica de la membrana del RE
permite que las cadenas hidrófobas de
los ácidos grasos permanezcan ocultas
en la membrana
• eso permite que las enzimas unidas a la
membrana catalicen sus reacciones con
los precursores hidrosolubles del citosol
• sin embargo, la síntesis de estos
fosfolípidos en la cara citoplásmica
hace que los fosfolípidos nuevos sólo
se inserten en la cara citosólica de la
membrana del RE.
Síntesis de Lípidos
• Para mantener una membrana estable,
algunos de estos fosfolípidos de nueva
síntesis deben transferirse a la otra monocapa
del RE.
• Esta transferencia no tiene lugar
espontáneamente ya que requiere el paso de
un grupo polar a través de la membrana.
• Por ello existen enzimas que trasladan a los
lípidos y que son denominadas flipasas.
• Estas catalizan la translocación de fosfolípidos
a través de la membrana del RE, dando lugar
a un crecimiento uniforme de las dos partes
de la bicapa.
Síntesis de Esteroides
Detoxificación o inactivación de drogas
• Fase I: se produce la oxidación de las drogas por medio de un “sistema
oxidativo de función mixta”
comprende dos cadenas transportadoras de electrones formadas por:
flavoproteínas (citocromo c reductasa y citocromo b5 reductasa)
hemoproteínas (citocromo b5 y citocromo P450)
• Fase II: las moléculas oxidadas son unidas a moléculas hidrofílicas que
inactivan a la droga y forman compuestos solubles y fáciles de eliminar
por el organismo.
Las enzimas que participan en esta fase se llaman transferasas y las más
importantes son las que transfieren grupos sulfato.
Movilización de Glucosa
glucógeno-fosforilasa
1. Glucógeno
Glucosa 1-fosfato (G1P)
glucogenólisis
fosfoglucomutasa
2. Glucosa 1-fosfato
Glucosa 6-fosfato (G6P)
glucosa 6-fosfatasa
3. Glucosa 6-fosfato
Glucosa libre
membrana plasmática
4. Glucosa libre
en el REL
espacio extracelular
por difusión facilitada
Almacenamiento y Liberación de Calcio
• se mantiene una baja concentración citosólica de Ca mediante transporte activo (tipo P) hacia
vesículas del REL llamadas calciosomas.
• las vesículas tienen canales iónicos especiales que se abren cuando el citosol necesita calcio en
forma transitoria.
Aparato de Golgi

modifica, clasifica y traslada las proteínas
hacia su destino final (lisosomas, membrana
plasmática o secreción)

sintetizan glucolípidos y esfingomielina

en plantas sintetizan los polisacáridos de la
pared celular

se encuentra presente en todas las células
eucariotas

se ubica entre el RE y la MP, cerca del
centrosoma
Aparato de Golgi







formado por subunidades
menores llamadas dictiosomas,
que miden  1 µm
los dictiosomas están formados
por cisternas y vesículas
las cisternas son discoidales,
aplanadas, se disponen en forma
paralela y están separadas por
20 a 30 nm
el número de cisternas varía
entre 3 y 7 según el tipo de
célula
cada dictiosoma tiene una cara
proximal (cis) y otra distal
(trans)
la cara cis es convexa y mira
hacia la envoltura nuclear
la trans es cóncava y da hacia la
membrana plasmática
Aparato de Golgi


la cis presenta de vesículas de transición que vienen del RE y traen
la mayoría de las proteínas sintetizadas
a su vez hay transporte de vesículas de una cisterna a otra, que llevan
las proteínas que se van modificando en las diferentes cisternas
Aparato de Golgi

la cara cis del dictiosoma
recibe las vesículas del
RER y comienza a
modificar las proteínas

las cisternas intermedias
continúan la maduración
de las glucoproteínas por
acción de complejos
enzimáticos

las cisternas distales
terminan el procesamiento
seleccionan y separan los
distintos tipos de proteínas
Glicosilación

el procesamiento de glucoproteínas se produce a partir del oligosacárido de 14 monosacáridos
que fue agregado a la proteína en el RER
Glicosilación
•
este proceso origina miles de
oligosacáridos específicos para cada
tipo de proteína
•
a veces se agregan tantos que los
glúcidos son más abundantes que la
proteína
Síntesis de Polisacáridos de la Pared Celular
Pared Celular
Celulosa
es un polímero de glucosa sintetizado en la superficie
celular por enzimas de la membrana plasmática.
Hemicelulosa
son moléculas complejas de cadena ramificada que se
sintetizan en el aparato de Golgi y son transportadas
mediante vesículas a la superficie celular.
Pectinas
• La síntesis de estos polisacáridos de la
pared celular es una función importante para
la célula vegetal.
• Hasta el 80 % de la actividad metabólica del
aparato de Golgi de las células vegetales se
dedica a la síntesis de polisacáridos.
Mecanismo de transporte de las Vesículas
invaginación de
la membrana
formación de la
vesícula
Proteínas de revestimiento y gemación de Vesículas
• La superficie de las vesículas está recubierta por proteínas de revestimiento que dirigen la
gemación de las vesículas permitiendo la distorsión de la membrana.
• Se han caracterizado tres tipos de vesículas revestidas de proteínas que intervienen en
diferentes tipos de transporte vesicular.
Vesículas revestidas COP
COPII: se originan a partir del RE y transportan su
carga hasta el aparato de Golgi.
COPI: se originan a partir del compartimento intermedio
RE-Golgi o del aparato de Golgi, y participan en las
vías de recuperación que sirven para retener a las
proteínas residentes en el Golgi y en el RE.
Vesículas revestidas de clatrina: permiten la captación
de moléculas extracelulares desde la membrana
plasmática mediante endocitosis y del transporte de
moléculas desde el Golgi a los lisosomas.
Vesículas Revestidas por Clatrina
• Las vesículas revestidas por clatrina están compuestas por dos clases de complejos proteicos, clatrina y
proteínas adaptadoras, que se unen al lado citosólico de las membranas.
• La clatrina desempeña un papel estructural, forma una estructura semejante a la red de basket que
distorsiona la membrana y dirige la gemación de las vesículas.
• La unión de la clatrina a las membranas está mediada por proteínas adaptadoras, pero actúan diferentes
proteínas adaptadoras en la formación de vesículas en la membrana plasmática y en el Golgi.
Vesículas COP
• Están constituidas por
complejos proteicos
diferentes, que
funcionan como la
clatrina y las proteínas
adaptadoras.
• El ensamblaje de la
cubierta de la vesícula
requiere de proteínas
de unión a GTP, que
regulan la unión de las
proteínas de
revestimiento a la
membrana.
Fusión de Vesículas
La fusión de una vesícula de transporte implica dos tipos de acontecimientos:
1. En primer lugar, la vesícula de transporte debe reconocer específicamente la
membrana diana correcta; por ejemplo, una vesícula que transporta enzimas
lisosómicas tiene que llevar su carga sólo a los lisosomas.
2. En segundo lugar, la membrana de la vesícula y la membrana diana deben
fusionarse, entregándose el contenido de la vesícula al orgánulo diana.
Según el modelo actual, el reconocimiento
entre una vesícula y su blanco está
mediado por la interacción específica entre
pares de proteínas transmembrana,
seguido por la fusión entre las bicapas
lipídicas de la vesícula y de la membrana
diana.
Fusión de Vesículas – Hipótesis SNARE
• la fusión de las vesículas está mediada por la
interacción entre un par específico de proteínas,
denominadas SNAREs, que se ubican en la
membrana de la vesícula y en la membrana
diana.
• Además de las SNAREs, la fusión de vesículas
requiere otro tipo de proteína llamado Rab, que
son una familia de proteínas de unión a GTP
(existen más de 30 tipos diferentes y se ha
demostrado que intervienen en procesos
específicos del transporte de vesículas).
Fusión de Vesículas – Hipótesis SNARE
• Tras la unión de las SNAREs y la fusión de las
membranas, se requiere un complejo de otras
dos proteínas (el complejo NSF/SNAP) para
completar el proceso del transporte de vesículas.
• Las proteínas NSF/SNAP no se requieren la fusión
de las membranas, sino que actúan después de la
fusión de la membrana para desmontar el
complejo SNARE, y permitir que las SNAREs se
puedan reutilizar en ciclos posteriores.