Membranas Internas

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MEMBRANAS
INTERNAS
Células procariotas
Único compartimiento, delimitado por una membrana plasmática.
Material genético disperso por el citoplasma.
No hay sistema de endomembranas
Nucleoide
Membrana Plasmática
Pared Celular
Pill
Capsula
Flagelo
Ribosomas
Células eucariotas
Verdadero núcleo
Subdivididas en organelas
Organelas: Características estructurales y funcionales que le son propias, 
cada una es diferente a la otra.
Tienen enzimas y moléculas especializadas.
Cada compartimento esta rodeado por una bicapa lipídica con 
permeabilidad selectiva. 
O
:
Principales Organelas
Núcleo
Se encuentra la mayor parte del material genético, ocurren los procesos 
de realización y transcripción.
Retículo Endoplasmático
Se relaciona íntimamente con el núcleo, se continua con su membrana 
externa.
Retículo endoplasmático rugoso: Tiene ribosomas adosados. se encarga 
de la síntesis de proteínas.
Retículo endoplasmático liso: No tiene ribosomas adosados. Se encarga 
de la detoxificación de sustancias liposolubles, se sintetizan lípidos, y 
es un repertorio de calcio.
Complejo de Golgi
Asociado al retículo endoplasmático. Forma sacos aplanados, 
Dicteosomas, recibe proteínas y lípidos de retículo endoplasmático, las 
modifica, clasifica y distribuye correctamente. 
Mitocóndrias
Generan la mayor parte de la energía de la célula.
Lisosomas
Pequeños compartimientos, enzimas digestivas, degradación de 
macromoléculas como de partículas endocitadas del exterior. 
Degradación de organelas dañadas. 
Citosol
Medio en el cual se encuentran las organelas. Síntesis y degradación de 
proteínas, ocurren la mayoría de la reacciones del metabolismo 
intermedio
÷
.
:O
Origen evolutivo de membranas internas
Antecesor
Célula procariota con membrana plasmática que 
desarrollaba todas las funciones
Aparición de 
compartimientos
Adaptación de las células procariotas al aumento
del tamaño de la célula
Aparición de núcleo y 
retículo endoplasmático
Evaginación de la membrana procariota que comenzó a rodear 
el material genético 
Teoría 
endosimbióticaOrigen de las mitocondrias
Surgen a partir de las bacterias aeróbicas que fueron fagocitadas
por una célula preeucariota anaeróbica y viven en simbiosis
Célula eucariota ancestral
Transferencia de genes de la bacteria anaerobica al ADN nuclear
Mitocondria endosimbionte
Membrana interna: membrana de la bacteria
Membrana externa: procede de células eucariotas
÷
i :
.
Señales de clasificación
La síntesis de proteínas ocurre en los 
ribosomas el destino depende de la 
presencia de señales de clasificación 
o no 
NO PRESENTAN
Proteínas que cumplen función
en el citosol
PRESENTAN
Proteínas digeridas al núcleo, 
al retículo endoplasmático, a 
los peroxisomas o a las 
mitocondrias.
Secuencia señal
15-60 aminoácidos con localización variable. Generalmente se 
encuentran en el extremo amino terminal. 
Cuando llega a destino la secuencia señal es eliminada por la enzima 
peptidasa señal
Puede estar formada por múltiples secuencias internas alternadas que 
se relaciona cuando la proteína esta plegada, es normal en las 
proteínas del núcleo y este tipo de secuencias no son eliminadas.
Son siempre diferentes en localización y constitución según su destino
Secuencias
 
Importación al núcleo: Secuencia rica en aminoácidos polares 
con carga positiva, básicos ubicados en la región interna.
Importación a peroxisomas: secuencia señal en extremo carbonizo terminal, 
siempre -ser-lys-leu-
Importación a RE: secuencia en amino terminal rico en aminoácidos 
hidrofóbicos
Importación a Mitocondrias: Secuencia en el extremo amino, aminoácidos 
hidrofóbicos y alternados, aminoácidos básicos
÷
-
Mecanismos de desplazamiento
TRASPORTE 
REGULADO
Ocurre entre el citosol y el núcleo. 
Proteínas y moléculas de ARN se 
transportan a través de los poros nucleares, 
son puertas selectivas 
TRANSPORTE 
TRANSMEMBRANA 
Ocurre entre el citosol y la mitocondria, el 
retículo endoplasmático y los peroxisomas. Las 
proteínas se transportan del citosol a un 
compartimiento topológicamente diferente, 
atraviesan la membrana mediante 
translocadores proteicos.
TRANSPORTE 
VESICULAR
Entre todos los organulos de la vía biosintética 
secretora. Las proteínas se transportan a través 
de vesículas entre comportamientos 
topológicamentes equivalentes
Vesículas
Surgen por gemación a partir de un compartimiento dador y 
transportan el contenido hasta el comportamiento diana donde 
se fusionan ambas membranas y se libera el contenido al 
interior 
compartimiento 
dadorgemación
Vesícula
Fusión
Compartimiento 
Diana
|
TRANSPORTE REGULADO
Núcleo
Envoltura nuclear de dos membranas
ENVOLTURA EXTERNA
Se continua con la del 
RE
ENVOLTURA 
INTERNA
Tapizada 
internamente por 
la lámina nuclear 
formada por 
filamentos 
intermedios da 
soporte 
estructural
Espacio
perinuclear
PORO NUCLEAR
Perforan ambas membranas. 
Lo atraviesan proteínas desde el citosol
y salen moléculas como los ARN.
Ocurren procesos selectivos
PORO NUCLEAR
50-100 proteínas diferentes llamadas nucleoporinas.
Pueden transportar hasta 1000 macromoléculas por segundo en ambos 
sentidos al mismo tiempo
Nucleoporinas
Anulares: Anclan el complejo poro a la envoltura 
nuclear
De andamiaje: Forman anillos. Son la membrana de los 
poros, sobresalen fibrillas que convergen en su extremo 
formando una canasta
De canal: delimitan el poro central. Presentan regiones desorganizadas 
ricas en fenilonina y glicina, es una malla hidrológica que impide que 
pasen grandes macromoléculas
¥
|
-
Importinas
Proteínas receptoras específicas
Ricas en aminoácidos básicos
Presentes en las proteínas que van al núcleo
Reconocen señales de localización nuclear
Se necesita una proteína adaptadora de importación nuclear la cual se 
une a la importuna y a la proteína a transportar
Atraviesa el poro de manera activa
Las seãles de localización no se eliminan en el núcleo fundamentalmente 
para que luego de la división nuclear puedan volver a ingresar
La energía proviene del GTP la cual es activada o desactiva por la 
proteína RAN una GTPasa
IMPORTACIÓN NUCLEAR
1. Proteína con señalización nuclear se debe unir a una importina 
específica
2. Complejo importina + proteína atraviesa el complejo poro por sucesivas 
uniones y disociaciones con los restos de fenilolanina y glicina de la 
membrana
3. Cuando el complejo llega al interior del núcleo se una el complejo RAN-
GTP y se libera la proteína
4. El receptor vuelve vacío al citosol 
5. En el citosol la proteína GAP activa la actividad GTPasa del RAN y el 
RANGTP se transforma en RANGDP y libera un Pi
6. El receptor queda libre para unirse a una nueva proteína
EXPORTACIÓN NUCLEAR
1. RAN-GTP se una a una exportina, induce la unión de la exportan con la 
proteína a transportar
2. EL complejo atraviesa el complejo poro hacia el citosol
3. En el citosol por la inducción de GAP, RAN-GTP se transforma en GDP + 
Pi
4. La proteína se libera por completo de la exportina 
5. El receptor vuelve vacío al núcleo
EXPORTACIÓN DE ARN
Se transportan una vez que completaron su maduración en forma de 
grandes complejos asociados a proteínas
= =
=
:)
TRANSPORTE TRANSMEMBRANA
CITOSOL - MITOCONDRIAS
Las proteínas atraviesan varias membranas con 
la ayuda de translocadores protéicos 
 Mecanismo post-traduccional
MITOCONDRIAS
Membranas
Externa: muy permeable, contiene proteínas PORINAS
Interna: Múltiples invalidaciones: CRESTAS, que 
aumentan su superficie
Espacio intermembrana
Matriz mitocondrial por dentro de la membrana interna
Contiene su propio ADN (doble hebra circular no asociado a histonas)
Sistema completo de replicación, transcripción y traducción
La mayor parte de las proteínas se sintetizan en el ADN nuclear
SECUENCIA SEÑAL DE PROTEÍNAS MITOCONDRIALES
Extremo amino de la proteína
Aminoácidos hidrofóbicas y polares con carga positiva alternados
Adopta comformación alfa hélice y es reconocida por el receptor cuando 
llega ala mitocondria.
Cuando llega la proteína a la mitocondria la secuencia señal es eliminada 
=
TRANSLOCADORES
Cuando llega la proteína a la mitocondria comenzará a 
translocarse
MEMBRANA MITOCONDRIAL EXTERNA
COMPLEJO TOM: Tiene dos dominios uno es receptor de la secuencia señal 
y el otro es un canal para el paso de la proteína 
COMPLEJO SAM: ocurre la translocación de las porinas
MEMBRANA MITOCONDRIAL INTERNA
COMPLEJO TIM 23: Proteínas que van a la matriz mitocondrial y ayuda a 
otras proteínas a insertarse en la matriz mitocondrial interna.
COMPLEJO TIM 22: Inserción de proteínas en la membrana mitocondrial 
interna.
COMPLEJO OXA: Inserción de proteinas en la membrana interna 
provenientes de ribosomas de la matriz mitocondrial. 
Para que la proteína se pueda translocar deben estar desplegada, para ello 
las CHAPERONAS interacciones y las mantienen desplegadas hasta que llegan 
a la mitocondria. 
Una vez que son reconocidas por el complejo TOM las chapetonas se libera
Los receptores del complejo TOM reconocen la secuencia señal de la 
proteína y esta se trastoca
Luego la secuencia señal es reconocida por el complejo TIM23 y comienza 
a traslocarse por este complejo hasta llegar a la matriz mitocondrial 
El peptido señal es eliminado por la peptidasa señal 
La proteína queda soluble en la matriz
ENERGÍA
Cuando se liberan las chapetonas se requiere energía de la hidrolisis del 
ATP.
Cuando la proteína llega al complejo TIM para traslocarse utiliza energía 
del potencial de la membrana interna.
En la matriz mitocondrial hay chapetonas que forman un complejo ATPasa 
importador el cual se une a la cadena proteica e la matriz arrastrando 
hacia ella a través del canal de traslocaccion con la energía de la 
hidrolisis del ATP
PROTEÍNAS INTERMEMBRANA/ANCLADAS A LA MEMBRANA INTERNA
La proteína se trastoca por el complejo TOM y solo la secuencia señal se 
transloca por el complejo TIM para ser eliminada. 
Queda expuesta otra secuencia de detención en el complejo TIM, queda 
en el espacio intermembrana anclada a la membrana interna.
Proteína atraviesa el complejo TOM, luego atraviesa el complejo TIM. En 
la matriz mitocondrial se elimina el peptido señal quedando expuesta 
una secuencia hidrofóbica reconocida por el complejo OXA el cual ancla 
la proteína a la membrana interna. 
En algunos casos las proteínas ancladas pierden la secuencia de anclaje 
y quedan liberadas al espacio intermembrana
Proteínas ricas en grupos siteinas (grupos SH), atraviesan el complejo TOM. 
Forman puentes disulfuro con la proteína Mia 40 por reacciones REDOX 
quedando solubles en el espacio intermembrana.
PROTEÍNAS MULTIPASO: La secuencia señal interna no se elimina, atraviesa 
complejo TOM, se une a chapetonas en el espacio intermembrana que la 
guían a TIM22, el cual la inserta en membrana interna.
CITOSOL - PEROXISOMAS
PEROXISOMA
Son orgánulos en forma de vesícula con membrana única.
Cuentan con numerosas enzimas oxidativas
Es el sitio donde se genera Peroxido de Hidrogeno a través de las 
Oxidasas
Se encuentran en gran cantidad en las células hepáticas y los riñones
El peroxido de hidrogeno es utilizado por la catalasa para 
detoxificar sustancias hidrosolubles, proceso llamado peroxidación
FUNCIONES
Detoxificación de sustancias hidrosolubles
Acortamiento de ácidos grasos de cadena muy larga (B-oxidación), 
generando aceite-coa que se exporta al citosol
Biosíntesis de ácidos biliares y plasmalógeno (fosfolípido de la vaina de 
mielina)
SECUENCIA DE IMPORTACIÓN: Se encuentra en el extremo carboxilo. siempre 
es SER-LYS-LEU-. Es reconocida por el receptor Peroxina 5, el cual lleva a la 
proteína a la membrana del peroxisoma.
TRANSLOCADOR: La membrana del peroxisoma presenta un translocador 
formado por peroxinas que forman un poro que se adapta a la proteína y 
permite que entren plegadas.
Luego de que la proteína ingrese el receptor Peroxina 5 vuelve vacío al 
citosol.
ORIGEN
El peroxisoma tiene la capacidad de dividirse y reproducirse por fisión 
binaria.
Pudo haber derivado de un compartimiento especializado del RE.
Se desprenden por gemación como vesículas e incorporan proteínas hasta 
convertirse en un peroxisoma maduro.
CITOSOL - RETICULO 
ENDOPLASMATICO 
Es co-traduccional, se va translocando a medida que se va traduciendo 
la proteína.
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
Organela mas grande de las células eucariotas
Es una red de túbulos y sacos aplanados que se extiende por todo el 
citoplasma.
FUNCIONES
Síntesis de proteínas
Síntesis de lípidos
Almacenamiento de Cálcio
Detoxificación de sustancias liposolubles
RETICULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO 
Ribosomas adosados a la cara externa de la membrana
Síntesis de proteínas
Está muy desarrollado en células pancreáticas 
RETICULO ENDOPLASMÁTICO LISO
Carece de ribosomas
Síntesis de lípidos 
Almacenamiento de Calcio
Detoxificación de sustancias liposolubles
Muy abundantes en células ováricas y hepáticas
TRANSLOCACIONES
SECUENCIA SEÑAL: Amino terminal, rica en aminoácidos hidrofóbicos.
Ni bien se sintetiza la secuencia señal es reconocida por el complejo SRP 
(formada por seis cadenas polipeptidicas unida a una pequeña cadena de 
arn). Posee un bolsillo con metionina donde se une la secuencia señal en 
un extremo y en el otro se une un dominio de pausa de la traducción que 
bloquea en el ribosoma la síntesis proteica.
La pausa en la traducción es transitoria sirve para que la secuencia señal 
logre llegar a la membrana del RE antes de que se sintetice la proteína 
asegurando de que esta no se libere al citosol.
En la membrana del RE el receptor de SRP se una al SRP y sufre un 
cambio comformacional haciendo que este se libere.
Se reanuda la síntesis y comienza a traslocarse la proteína a travez de un 
traslocador proteico.
TRASLOCADOR: Es un canal acuoso formado por tres subunidades proteícas 
que forman el complejo SEC 61.
Su apertura y cierre está regulado por una hélice que se une o no cuando 
hay presencia o no de una cadena peptídica.
Es un canal dinámico. 
Cuando la proteína ya se trastocó lo suficiente, la secuencia señal es 
eliminada por la peptidasa señal.
Por último se libera la proteína al RE, estas proteínas pueden ser 
recidentes del RE o exportadas al exterior, al Golgi o a los lisosomas
Si las membranas van a la membrana del RE, se adosan inicialmente a 
esta.
INSERCIÓN DE PROTEÍNAS EN LA MEMBRANA DEL RE
UNIPASO 
La proteína se transloca por el canal.
La peptidasa señal elimina la secuencia señal.
Cuando una secuencia de paro entra en la translacación esta se frena, se 
abre el translocador y la proteína queda anclada a la membrana por esta 
secuencia. Queda el extremo amino hacia el lumen y el extremo 
carbonizo hacia el citosol. 
MULTIPASO
La secuencia señal es interna y no se elimina, hay una secuencia de paro 
de la translación.
La proteina queda anclada a la secuencia señal y a la de paro.
Si pasa varias veces por la membrana habrá varias secuencias de paro.
PROTEÍNAS RESIDENTENES EN EL RE
Contienen en el extremo carbonizo una señal de retención en el RE: Lys-
Asp-Glu-Leu
CHAPERONAS BIP: reconocen las proteínas plegadas incorrectamente y las 
desplegan. 
Modificaciones de proteínas en el RE
N-GLICOSILACIÓN: agregado y procesamiento de Hidratos de carbono
FORMACIÓN DE PUENTES DISUFLURO
PLEGADO APROPIADO DE PROTEÍNAS Y ENSAMBLAJE DE PROTEÍNAS 
MULTIMÉRICAS
CORTES PROTEOLÍTICOS ESPECÍFICOS
N-GLICOLISACIÓN
Forma glucoproteínas
Se agrega un oligosacárido de 14 residuos de N-acetilglucosamina, manosa 
y glucosa al N de la cadena lateral de la aspargina de la proteína
Primero sintetiza el oligosacarido y luego se transfiere a la proteína
OLIGOSACÁRIDO
En el citosol sobre la molécula de Dolicol (lípido de membrana del RE), 
primero se fosforíla y luego se le van agregando monosacaridos 
(previamente activados con UDP o GDP) mediante enlaces fosfatos de alta 
energía.
Cuando el Dolicol está unido a 2 N-acetilglucosaminas y 5 manosas salta 
de la membrana a la matriz. 
En el interiordel RE se transfiere en bloque a la aspargina por el N 
gracias a la Oligosacárido transferasa que está asociada a los 
traslocadores en el lumen. 
TRANSFORMACIÓN DEL OLIGOSACÁRIDO: se eliminan tres glucosas y una 
manosa el resto se modifica en el Golgi.
Sirven para la detención del estado de plegamiento de la proteína. 
PLEGAMIENTO INCOMPLETO: EL oligosacarido con glucosa terminal es 
reconocida por chaperona calnexina que la pliega correctamente. Luego es 
liberada de la chaperona por una glucosidasa. 
Si logro plegarse correctamente sale del RE, si no la reconoce la 
glucosiltransferasa y le agrega una glucosa previamente activada y se repite 
el ciclo.
ESTRES DEL RE: nunca se pliega bien la proteína y se desencadenan 
mecanismos que tienen el fin de evitar su mal plegamiento
INDUCCIÓN DE CHAPERONAS
FRENAR LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
SE EXPORTA AL CITOSOL PARA SER DEGRADA POR PROTEOSOMAS
SI TODO FALLA, APOPTOSIS 
L
DEGRADACIÓN POR PROTEOSOMAS
La proteína se une a una chaperona para mantenerla desplegada para 
atravesar el traslocador y llegar al citosol
En el citosol la N-gluconasa elimina los restos del oligosacárido
Se le adicionan ubiquitinas que le indican a la proteína que se dirija al 
proteosoma 
PROTEÍNAS ANCLADAS A LA MEMBRANA DEL RE
Un glicolípido con un grupo amino en su extremo perteneciente a una 
etanolamina.
Estas proteínas en un primer momento se encuentran ancladas a la 
membrana por su extremo C terminal
Una enzima corta la proteína, el extremo C terminal se une 
covalentemente al grupo amino del glucosilfosfatidilnositol y queda 
anclado a la membrana por anclaje GPI.
Queda ubicado en la cara externa de la membrana plasmática.
SÍNTESIS DE FOSFATIDILCOLINA EN EL REL
Ocurre sobre la capa externa de la membrana del REL.
Actúa una aciltransferasa la cual le da dos ácidos grasos que estaban 
unidos a COA a una molécula de glicerol, se forma un ácido 
fosfatídico.
Una fosfatasa elimina un grupo fosfato del glicerol formando un 
diacilglicerol 
Se transfiere un grupo polar al grupo OH expuesto quedando formado 
una fosfatidilcolina
FLIPASAS
Son enzimas inexpecificas.
Translocan a los fosfolípidos que no pueden ir a la bicapa interna 
debido a sus grupos polares
Equilibran las concentraciones de fosfolípidos en ambas 
monocapas del retículo endoplasmático.
En la membrana plasmática actúa la flipasa especifica, reconoce 
aquellos fosfolípidos con grupos amino libres y los trastoca de la 
cara externa a la citplasmáticas. Estas llegan por vesículas
A la mitocondria llega por transportadores (no comparten 
topografía)
DETOXIFICACIÓN DE SUSTANCIAS
Ocurre en células hepáticas. 
Esta acción está catalizada por un conjunto de hemoproteínas: 
citocromo P450. El cual está anclado a la membrana exterior del 
RE.
Convierte a los fármacos en moléculas hidrosolubles para poder ser 
eliminados a través de la orina.
Es una reacción de mono oxidación 
Se utiliza O2, el cual actua en la oxidación o se convierte en H20 
por la oxidación de NADH
ALMACENAMIENTO DE CALCIO
Toda la entrada de calcio en el citosol induce grandes cambios en la 
célula.
Se utiliza la energía de la hidrolisis del ATP.