SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS PARTE II

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 EXOCITOSIS Y ENDOCITOSIS 
Endocitosis es un proceso donde las células consumen materiales a través 
de la membrana plasmática. Puede ocurrir en tres formas: 
 Pinocitosis: se produce cuando las células ingieren moléculas en 
estado líquido complementando la fagocitosis. Este proceso requiere 
quemar energía en forma de adenosín trifosfato. Es común en las 
células eucariotas. 
 Fagocitosis: proceso mediante el cual las células ameboides o 
fagocitos involucran partículas sólidas y las ingieren. Es utilizado por 
los glóbulos blancos cuando detectan cuerpos extraños en el 
organismo. 
 Endocitosis mediada por receptores: ocurre cuando una molécula es 
ligada a un receptor en la membrana celular. Es utilizado por el virus 
del VIH. 
 
 La exocitosis es la inversa de endocitosis, donde las células eliminan y 
purifican las sustancias a través del cambio que se produjo en la membrana 
plasmática. También se presenta en tres formas: 
 Migración: se produce cuando las sustancias se someten a cambios a 
través del citoplasma. 
 Fusión: se produce cuando las sustancias se mezclan con la 
membrana plasmática. 
 Lanzamiento: se produce cuando las sustancias son arrojadas al 
ambiente externo de la célula. 
La célula produce dos clases de secreciones, una constitutiva y otra 
regulada 
El proceso que provoca la descarga del contenido de las vesículas 
transportadoras en el medio extracelular se denomina secreción. Esta 
puede ser constitutiva o regulada. 
En la secreción constitutiva las moléculas se secretán en forma automática, 
confórme el complejo de Golgi emite las vesículas que las transportan. 
En cambio, en la secreción regulada las moléculas son retenidas en el 
citoplasma —dentro de sus respectivas vesículas transportadoras— hasta 
la llegada de una sustancia inductora u otra señal que ordene su liberación. 
Las vesículas transportadoras que intervienen en las secreciones reguladas 
se denominan vesículas Secretoras o gránulos de secreción. 
 
Algunos polipéptidos se secretan por un mecanismo distinto del anterior 
Como excepción a la regla, existen polipéptidos pequeños fabricados en 
ribosomas libres que son secretados por un mecanismo ajeno a la 
exocitosis. Cruzan la membrana plasmática a través de túneles formados 
por proteínas transportadoras de la familia ABC, presentes normalmente 
en esta membrana. 
 La membrana de los autofagosomas es provista por el REL 
Los organoide envejecidos se eliminan de la célula mediante unos 
organoides especiales llamados autofagosomas, que generan el fenómeno 
biológico llamado autofagia. 
El REL es el principal depósito de Ca2* de la célula 
La concentración de Ca2 en el citosol es muy inferior a la existente en la 
cavidad del retículo endoplasmático y en el líquido extracelular. Las 
diferencias se deben a la actividad de sendas bombas de Ca2 localizadas en 
la membrana del REL y en la membrana plasmática. Ambas remueven el 
Ca2 del citosol, que pasa al REL o al líquido extracelular 
En algunas células el REL cumple funciones especiales 
Además de las actividades mencionadas hasta aquí comunes a todas las 
células, en algunos tipos celulares el REL cumple funciones adicionales, 
como las siguientes: 
 Síntesis de esteroides- En células pertenecientes a las gónadas y a las 
glándulas suprarrenales, el REL contiene varias enzimas que 
intervienen en la síntesis de esteroides. 
 Síntesis de lipoproteínas.-En la sangre los lípidos circulan unidos a 
proteínas, es decir. son parte de lipoproteínas. Ambas moléculas se 
ligan en el REL de los hepatocitos, donde se hallan las enzimas que 
catalizan esa unión. 
 Desfosforilación de la glucosa 6-fosfato- La membrana del REL de 
los hepatocitos posee la enzima glucosa 6-fosfatasa, que extrae el 
fosfato de la glucosa 6-fosfato y la convierte en glucosa. A diferencia 
de la glucosa 6-fosfato, la glucosa puede abandonar la célula y pasar 
a la circulación sanguínea para llegar a los tejidos. donde se la utiliza 
como fuente de energía 
 Destoxificación - En los hepatocitos el REL contiene grupos de 
enzimas que intervienen en la neutralización de varias sustancias 
tóxicas para la célula, algunas derivadas de su metabolismo normal y 
otras incorporadas desde el exterior. 
 
 ENDOSOMAS 
 
El endosoma posee una bomba de H+ en su membrana 
Los endosomas son organoides localizados funcionalmente entre el 
complejo de Golgi y la membrana plasmática. Sus formas y dimensiones 
son variadas, aunque por lo general constituyen vesículas o cisternas 
relativamente pequeñas- 
La membrana del endosoma posee una bomba protónica que cuando se 
activa transporta H+ del citosol hacia el interior del organoide, cuyo pH 
desciende a 6,0. 
Los endosomas son organoides complejos 
El endosoma ejerce sus funciones de una manera singular. Tanto recibe el 
material ingresado por endocitosis —traído por vesículas pinocitósicas o 
por fagosomas como incorpora enzimas hidrolíticas traídas por vesículas 
provenientes del complejo de Golgi. 
En el primer caso, el endosoma recibe también porciones de membrana 
plasmática y receptores ,una vez en la membrana plasmática, los 
receptores se pueden volver a utilizar. No obstante, en el endosoma las 
enzimas se mantienen unidas a la membrana sólo transitoriamente. 
En síntesis, el endosoma es el lugar de la célula donde convergen tanto los 
materiales que van a ser digeridos —ingresados por endocitosis— como las 
enzimas hidrolíticas encargadas de hacerlo. 
Existen dos clases de endosomas, los primarios (o tempranos) y los 
secundarios (o tardios) 
 Endosomas primarios se localizan cerca de la membrana plasmática. 
Además de recibir el material endocitado , devuelven a la membrana 
plasmática a través de las vesículas recicladoras analizadas al 
comienzo de la sección anterior las porciones de membrana y los 
receptores traídos por las vesículas pinocitósicas 
Simultáneamente, los endosomas primários trasladados por proteínas 
motoras que se movilizan sobre microtúbulos se dirigen hasta las cercanías 
del complejo de Golgi, en donde adquieren el nombre de endosomas 
secundarios cuando se les unen vesículas transportadoras con enzimas 
hidrolíticas provenientes de dicho complejo. 
 
La digestión se completa en los lisosomas, los cuales se forman a partir de 
los endosomas secundarios cuando la bomba protónica hace caer el pH a 
5,0. Cuando su pH desciende el endosoma secundario se convierte en un 
lisosoma relativamente voluminoso llamado fagolisosoma, cuyas enzimas 
hidrolíticas digieren el material fagocitado. 
En la transcitosis los endosomas cumplen funciones distintas de las 
descritas 
En algunos epitelios se produce un proceso llamado 
transcitosis, mediante el cual materiales ingresados 
por endocitosis por una cara de la célula atraviesan el 
citoplasma y salen por exocitosis por la cara opuesta 
El ejemplo más difundido de transcitosis corresponde a las células 
endoteliales de los capilares sanguíneos, ya que son atravesadas por las 
macromoléculas que pasan de la sangre a los tejidos. 
Otros ejemplos de transcitosis se registran en las 
células secretorias de las glándulas lagrimales y en las 
mucosas de algunos órganos de los tractos digestivo, 
respiratorio y urinário. A través de ellas, ciertos 
anticuerpos las inmunoglobulinas A (IgA) pasan del 
tejido conectivo a la luz de los órganos citados, donde 
ejercen sus funciones defensivas. 
Otro ejemplo de transcitosis se halla en la 
placenta, cuyas células son atravesadas por 
anticuerpos de la familia de las inmunoglobulinas 
G. Al pasar de la sangre materna a la fetal, estos 
anticuerpos le confieren inmunidad pasiva al feto 
y por un tiempo al recién nacido contra varias 
enfermedades infecciosas. 
 
 LISOSOMAS 
Los lisosomas son organoides polimorfos 
Todas las células contienen lisosomas, que son los organoides que 
completan la digestión de los materialesincorporados por endocitosis. 
Además, digieren elementos de la propia célula. 
La característica más saliente de los lisosomas es su polimorfismo, no sólo 
porque poseen aspectos y tamaños disímiles, sino también por la 
irregularidad de sus componentes la causa del polimorfismo es doble; por 
un lado se debe a la diversidad del material endocitado y por otro al hecho 
de que cada clase de lisosoma posee una combinación singular de enzimas 
hidrolíticas, de las que existen alrededor de 50 diferentes. 
La membrana del lisosoma se halla protegida del efecto destructor de las 
enzimas hidrolíticas porque su cara luminal contiene una enorme cantidad 
de glicoproteínas,por otro lado, si la membrana del lisosoma se rompiera. 
Algunas sustancias endocitadas no terminan de digerirse y permanecen en 
los lisosomas, que por ello adquieren el nombre de cuerpos residuales. En 
ocasiones, las sustancias no digeridas son expulsadas de la célula mediante 
un proceso comparable a la exocitosis. Si esto no ocurre, con el tiempo se 
convierten en pigmentos de desgaste depositados en el citosol. 
La autofagia es esencial para el funcionamiento de la célula 
La célula elimina organoides envejecidos por un mecanismo denominado 
autofagia, que incluye la formación de autofagosomas, los autofagosomas 
se forman con la ayuda del REL, que aporta una porción de membrana para 
envolver al organoide obsoleto. 
La autofagia es un proceso mediante el cual la célula se como u propio 
contenido. El mecanismo de supervivencia en tiempos de falta de 
nutrientes. Células en ayuno sobreviven del canibalismo de ellas mismas y 
el reciclado del contenido digerido. 
 
A continuación, el autofagosoma sigue el mismo camino que el, es decir, se 
fusiona con un endosoma secundario, el cual se convierte en fagolisosoma 
cuando se activan sus enzimas hidrolíticas. El proceso culmina con la 
degradación del organoide por parte de esas 
En las neuronas, en los hepatocitos y en las células musculares cardíacas, 
los autofagosomas a veces no terminan de digerir algunos componentes de 
los organoides y éstos se convierten en cuerpos residuales. Con el avance 
de la edad dichos cuerpos se acumulan en el citosol como pigmentos de 
desgaste. 
La autofagia se incrementa en ciertas condiciones. Por ejemplo, ante un 
ayuno prolongado aparecen numerosos autofagosomas en los hepatocitos, 
Tienen por objeto convertir a componentes de la célula en alimento para 
prolongar la supervivencia del organismo. 
 
 
Existen enfermedades producidas por alteraciones lisosómicas 
Diversas enfermedades congénitasse producen por mutaciones de los 
genes que codifican a las enzimas lisosórnicas. Se caracterizan por la 
acumulación intracelular de las sustancias que esas enzimas degradan. 
Por ejemplo, en la enfermedad de Tay-Sachs algunas neuronas aparecen 
repletas de un gangliósido. El defecto se debe a la ausencia de la enzima 
hexosaminidasa A. que cataliza la hidrólisis parcial del glicolípido. Por 
consecuencia, éste se acumula en las neuronas, lo que lleva a graves 
alteraciones neurológicas. 
La enfermedad de Gaucher se caracteriza por la acumulación de 
glucocerebrósido en varios tipos celulares debido a la ausencia de la 
glicosidasa que cataliza la hidrólisis del glicolípido en ceramida y glucosa. 
La enfermedad de Niemann-Pick muestra una acumulación de 
esfingomielina en varios tipos celulares a consecuencia de la falta de 
esfingomielinasa, que es la enzima que hidroliza al esfingofosfolípido en 
ceramida y fosforilcolina. 
 
 VESICULAS TRANSPORTADORAS 
Durante su formación, las vesiculas transportadoras se envuelven con una 
cubierta proteica 
Con excepción de los fagosomas, que suelen ser mucho más grandes, las 
vesículas transportadoras tienen un diámetro que fluctúa entre los 50 y los 
250 nm. La medida mayor corresponde a las vesículas secretorias. 
La figura muestra que las vesículas transportadoras se originan en la 
membrana plasmática y en las membranas de los organoides del sistema 
de endomembranas. 
 
 
 La cubierta de COP (por coat protein) se forma mediante la 
asociación ordenada de múltiples unidades proteicas. Existen dos 
clases de cubienas de COP, las cuales se diferencian no sólo porque 
Se componen de unidades pmteicas distintas — denominadas COPI y 
COPI]— , sino también porque generan vesículas en lugares 
diferentes del sistema de endomembranas. 
 La cubierta de COPII genera las vesículas que se forman en el RE y Se 
dirigen a la cara de entrada del complejo de Golgi, mientras que la 
cubierta de COPI genera tanto las vesículas que se forman en la cara 
de entrada del complejo de Golgi y retornan al RE como las que 
interconectan a las cisternas del compiejo de Golgi. 
 la cubierta de clatrina resulta de la asociación de múltiples unidades 
proteicas llamadas trisqueliones . 
Las proteina SNARE aseguran la llegada de las vesículas transportadoras a 
sus puntos de destino 
Cada compartimiento del sistema de endomembranas posee en su 
membrana y en su interior moléculas distintas a las de los otros 
compartimentos, esos compartimientos junto con la membrana plasmática 
y la matriz extracelular intercambian algunas de sus moléculas mediante 
 
c
vesículas transportadoras, las cuales se trasladan por el citosol movidas por 
el citoesqueleto. 
Cuando una vesícula transportadora emerge de uno de los 
compartimientos donantes y se dirige hacia el compartimiento receptor con 
el que habrá de fusionarse. 
Debe avanzar por el camino 
adecuado y no extraviarse 
en medio de las múltiples 
membranas que atraviesan 
el citoplasma. 
Debido a que este 
mecanismo requiere 
especificidad, por cada pareja de compartimientos donante y receptor 
existe una pareja particular de proteínas v-SNARE y t-SNARE 
complementarias. 
El retorno de una vesícula recicladora al compartimiento donante 
apropiado y no a otro se debe a que su membrana recupera la v-SNARE 
original y a que la membrana del compartimiento de origen posee una t-
SNARE idéntica a la de la membrana del compartimiento receptor. Por 
consecuencia, durante el reciclaje de las vesículas transportadoras los 
compartimientos invierten sus comportamientos, pues el donante se 
conduce como receptor y éste como donante. Al ligarse la v-SNARE con la 
t-SNARE, las 
membranas 
interactuantes e 
colocan a una 
distancia que 
hace posible el 
proceso de 
fusión. 
En ese proceso 
interviene un 
conjunto de proteínas fusógenas que se localizan en el citosol 
 
El ingreso del colesterol en la célula y su destino ulterior se conocen 
detalladamente 
En virtud de que son moléculas muy hidrofóbicas, el colesterol y sus ésteres 
circulan por la sangre como lipoproteínas. El ejemplo más conocido 
corresponde al colesterol-LDL (por Iow-density lipoprotein), que es un 
compuesto lipoproteico originado en el REL de los hepatocitos . El 
colesterol-LDL ingresa en las células por endocitosis , esta unión atrae a 
trisqueliones libes en el citosol, los cuales por intermedio de adaptinas 
específicas se conectan con los receptores en el lado citosólico de la 
membrana y generan una cubierta de clatrina . 
La hipercolesterolemiafamiliar es una enfermedad causada por una 
mutación del gen que codifica al receptor del colesterol-LDL, que resulta 
defectuoso o está ausente. Como consecuencia, el colesterol no ingresa en 
células y su concentración se eleva en la sangre, lo que lleva a la aparición 
de cuadros tempranos de arteriosclerosis. 
 En las membranas plasmáticas de algunas células existen invaginaciones 
llamadas caveolas 
En la membrana plasmática de muchos tipos de células se desarrollan 
invaginaciones muy pequeñas llamadas caveolas cuya presencia es 
particularmente abundante en las células endoteliales, musculares lisas y 
adipocitos. 
Las caveolas se forman a partir de circunscritas de membrana plasmática 
llamadas balsas lipídicasque son ricas en colesterol y esfingofosfolípidos. 
La fuerza mecánica que invagina a estas áreas para que se formen las 
caveolas no es generada por una cubierta proteica (como ocurre con las 
vesículas de endocitosis) sino por proteínas que se distribuyen entre los 
fosfolípidos de la propia membrana. Así, en cada área de invaginación, en 
la monocapa citosólica de la membrana se ubican múltiples unidades de 
una proteína integral de 21 kDa llamada caveolina, que es la que produce 
la invaginación. La caveolina tiene forma de horquilla y sus dos extremos se 
orientan hacia el citosol. 
Las caveolas sirven también para internar permeasas y canales iónicos hacia 
el citoplasma y "acorralar" solutos en las cercanías de esos transportadores. 
El mecanismo que interna solutos y sus transportadores mediante 
caveolas y permite que los primeros ingresen masivamente en la célula se 
denomina pinocitosis.