Seminario BC3-2020

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BIOLOGIA CELULAR
III UNIDAD ACADEMICA. 
CICLO LECTIVO 2020
SEMINARIO Nº 3 
EL SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS I 
“Sistema de endomembranas” o“Sistema vacuolar 
citoplasmático” (SEM)
• Complejo sistema membranoso formado por:
- vesículas
- cisternas (sacos aplanados)
- túbulos
• Con interconexión funcional
• Determinante de dos compartimentos:
- intramembranoso
- citosólico
Compartimien
to donante
Compartimien
to receptor
vesícula de 
transporte en 
citosol
formación 
de 
vesícula 
El sistema de endomembranas
Micrografía electrónica de un hepatocito.
Organoides membranosos
Figure 15-1 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Componentes del SEM:
• Envoltura nuclear o carioteca
• Retículo endoplásmico (RE)
- granular o rugoso (RER)
- agranular o liso (REL)
• Aparato de Golgi 
• Endosomas
• Lisosomas
• Vesículas secretorias
• Sistema vesicular de tránsito y endocitosis
La comunicación 
por vesículas 
sigue un esquema básico
Figure 15-5 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Transporte 
a través de 
poros 
nucleares
Transporte 
a través de 
membranas
Transporte 
por 
vesículas
Proteínas 
sintetizadas 
en el citosol
núcleo
cloroplasto
mitocondria
peroxisoma
RE
Importación de proteínas 
por compartimientos 
delimitados por membrana
Señal de 
distribución 
específica 
Se excluyen del sistema de 
endomembranas:
• Las mitocondrias
• Los peroxisomas
Compartimiento Función principal
Citosol Vias metabólicas (glucólisis), síntesis de proteinas
(mitocondriales, enzimas peroxisomales, nucleoplasma y 
citosol).
Núcleo Duplicación del ADN, transcripción y procesamiento de 
transcriptos primarios. 
Retículo Endoplasmático (RE) Síntesis de la mayoría de los lípidos, síntesis de proteínas 
(membrana plasmática, envoltura nuclear, membranas de 
endosomas y peroxisomas, enzimas lisosomales, de 
exportación).
Aparato de Golgi Modificación, distribución y empaquetamiento de 
proteínas y lípidos tanto para secreción como para envío 
a otra organela
Endosomas Distribución de material endocitado
Lisosomas (organela constituida como tal de modo 
transitorio)
Degradación intracelular
Organelas de membrana no pertenecientes al SEM
Mitocondria Respiración celular, síntesis de ATP por fosforilación
oxidativa
Peroxisomas Oxidaciones
Principales funciones de compartimientos delimitados por 
membrana de una célula eucarionte
Las proteínas poseen señales de destino o localización
ALGUNAS SECUENCIAS SEÑALES TÍPICAS
Función de la señal Ejemplo de secuencia señal
Importar hacia el RE
Retención en la luz del RE
Importar hacia mitocondria
Importar hacia núcleo
Importar hacia peroxisomas
En Rojo: Aminoácidos (AA) cargados positivamente.
En azul: AA con cargas negativas.
En verde: AA hidrofóbicos.
+H3N: Indica el extremo amino-terminal de las proteinas.
COO-: Indica el extremo carboxi-terminal de las proteinas.
Las proteinas con señal de retención en el RE: se indican con las sigla de los AA constituyentes KDEL.
Table 15-3 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Envoltura nuclear o
Carioteca
Esquema del núcleo
Poro
Figure 12-9a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Los poros nucleares están ocupados por Complejos (NPCs) 
Nucleoprotéicos formados por 30 proteínas diferentes conocidas 
como nucleoporinas o proteínas NPC 
Poros nucleares
Tamaño de moléculas 
que atraviesan la 
envoltura nuclear por 
difusión simple
Tamaño de macromoléculas 
que atraviesan la envoltura 
nuclear por transporte activo
CITOSOL
NÚCLEO
El transporte activo o pasivo a través de los poros nucleares 
depende en parte del tamaño de las moléculas
Transporte de proteínas citosol núcleo
Proteína con Señal de 
Localización Nuclear 
(NSL)
2. La importina transporta la proteína hacia 
el núcleo
3. Ran-GTP se une a la importina y libera la 
proteína en el núcleo
4. La importina vacía unida a Ran-GTP
regresa al citosol
proteína liberada 
en el núcleo
IMPORTACIÓN NUCLEAR
1. El receptor para importación nuclear 
(importina) se une a proteína en el 
citosol
5. Hidrólisis de GTP a GDP. Ran-GDP se 
disocia de la importina
3
1
2
4
5
Importina
Transporte de proteínas y ARNm núcleo citosol. 
2. La exportina transporta la proteína hacia 
el citosol
3. Hidrólisis de GTP a GDP
4. Disociación de la exportina, la carga y la 
Ran-GDP
5. Regreso de la exportina y la 
Ran-GDP al núcleo
Carga liberada en el 
citosol
Proteína con Señal de 
Exportación Nuclear 
(NES)
EXPORTACIÓN NUCLEAR
Exportina
1. El receptor de exportación nuclear 
(exportina) se une a proteína y a Ran-
GTP en el núcleo.
1
2
3
4
5
El GTP es hidrolizado por una GTPasa: Ran
CITOSO
L
NÚCLEO
Ciclo de la carioteca y de la lámina nuclear 
a través del ciclo celular
Interfase
Profase
Telofase 
temprana
Telofase
tardía
Retículo endoplásmico rugoso o 
granular 
(RER o REG)
Funciones: 
Síntesis de proteínas.
Y muchas otras …
Figure 12-34a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Retículo endoplásmico (RE) de una célula en cultivo.
Inmunofluorescencia
Sustancia de Nissl: acumulación de RER 
y ribosomas en una neurona
Nucléolo evidente
MET de Plasmocito:
citoplasma con RER muy desarrollado
RER
Nucléolo
Sacos
Cisternas aplanadas 
Ribosomas
REG: Síntesis de proteínas de membrana y de exportación
Ribosomas libres: Síntesis de proteínas citosólicas, nucleares.
polisomas
Ribosomas libres
Lisosomas
Membrana Plasmática Endosomas
Membrana Nuclear
Vesículas de Secreción
Membrana de 
Peroxisomas
Nucleoplasma Mitocondria
Citosol
Peroxisomas
(Lumen)
Ribosomas Libres 
en el Citosol
Ribosomas asociados a
Cisternas del RER
Distribución de las proteínas
Unión de la Partícula de Reconocimiento de la Señal (PRS)
a la subunidad mayor del ribosoma
La PRS está 
constituida por un 
ARN pequeño 
citoplasmático y un 
complejo de proteínas
El péptido Señal y la PRS
Translocación de una proteina a la luz de la cisterna del RER
Translocación de una proteina de paso único de membrana en el 
RER
Translocación de una proteina transmembranosa de doble paso en 
la membrana de la cistena del RER
Proteinas con anclaje GPI (Glicerilfosforilinositol)
Control de calidad en el RER
N-Glicosilación y O-Glicosilación
Agregado de oligosacáridos a las proteínas
Detalle de la N-Glicosilación en el RER
N-glicosilación
RER - Funciones
Síntesis de proteinas
Membrana plasmática, membranas del sistema vacuolar, de exportación.
N-Glicosidación
Formación del oligosacárido de 14 monómeros
Primeras modificaciones del esqueleto oligosacarídico (las 3 glucosas y entre
1 a 4 manosas). Es transferido al Aparato de Golgi.
Plagamiento de las cadenas polipeptídicas en sus 
conformaciones tridimensional
Ensamblaje de polipéptidos en proteinas constituidas 
por diversas subunidades
Formación de puentes disulfuro entre cadenas laterales de 
residuos de cisteína
RER - Funciones
Glicosaminoglicanos (GAGs)
La xilosa del tetrasacárido se une OH de una serina de una proteina de membrana 
del RER. Al extremo del tetrasacárido correspondiente al ácido glucurónico se
agregan sucesivamente los disacáridos que forman el GAG.
Síntesis de Proteoglicanos
Procesamiento de prohormonas o preprohormonas (insulina)
Agregado del anclaje GPI
Control de calidad del plegamiento de las protenas 
(ERAD: degradación asociada al RE)
Figure 15-18 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
El RER envía las proteínas al Golgi
envoltura nuclear
retículo 
endoplasmáti
co
lisosoma
endosoma 
tardío
endosoma 
temprano
vesículas de 
transporte
aparato de 
Golgi
membrana 
plasmática
CITOSOL
ESPACIO 
EXTRACELULAR
Aparato de Golgi
Funciones
Distribución de las moléculas a sus 
sitios específicos
Figure 13-25a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Organización estructural del dictiosoma
Retículo Endoplasmático Rugoso
Membrana Plasmática
Comunicación RER – Aparato deGolgi
Tinción argéntica.
Aparato de Golgi en una célula epitelial 
cilíndrica.
Localización supranuclear.
Mayor aumento de la fotografía anterior:
Localización supranuclear del dictiosoma en una célula polarizada.
Figure 13-26a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Aparato de Golgi en una célula en cultivo.
Inmuofluorescencia.
Figure 13-25b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
MET – Aparato de Golgi
Figure 13-28 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Modificaciones de 
las glicoproteínas 
originadas en el RER, 
en su paso por el 
aparato de Golgi
Aparato de Golgi
Resumen de funciones
Distribución de moléculas a sus sitios específicos de destino
Síntesis de Glicolípidos
Cerebrósidos (Agregado de Glucosa cara citosólica)
Gangliósidos (cara luminal)
Síntesis de Esfingomielina (cara luminal)
Foforilación de manosa en posición 6.
La manosa 6-fosfato conduce a la enzima hidrolítica al sitio de salida 
del trans Golgi correspondiente a endosomas.
Síntesis de oligosacáridos ligados a proteinas:
Enlaces O-Glicosídicos
Monosacárido inicial una N-acetilgalactosamina, otros monosacáridos
sucesivamente y ácido siálico.
Aparato de Golgi
Resumen de funciones
N-Glicosidación
(Remoción y transferencia de monosacáridos a las glucoproteínas
recibidas desde el RER).
Remoción de manosas
Fosforilación de glúcidos
Agregado de grupos sulfato
Agregado de residuos de ácido siálico
Papel en la estructura y función de
-lisosomas
-endosomas
Foforilación de manosa en posición 6.
-gránulos o vesículas secretorias
Procesamiento de prohormonas y preprohormonas (ej.insulina) en 
forma conjunta con el RER
Aparato de Golgi
Resumen de funciones
Retículo endoplásmico liso (REL)
Funciones:
Biosíntesis de lípidos
REL
REL
REG
REL: síntesis de lípidos
• Biosíntesis de lípidos en monocapa citosólica del REL
- fosfolípidos
- esfingolípidos y ceramidas
Biogénesis de membranas
• Se reciclan membranas de la célula
Figure 11-18 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
CITOSOL
LUZ DEL REL
bicapa lipídica 
del REL
nuevos fosfolípidos se 
agregan a la monocapa 
citosólica de la bicapa
la flipasa trasfiere 
fosfolípidos a la otra 
cara de la bicapa
crecimiento 
simétrico de 
ambas caras de la 
bicapa
REL: Almacenamiento y liberación de Ca++
Ca++ ATPasa
Luz del REL
citosol
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Ca2+
Na+ Ca2+ antiport
REL - Funciones
Síntesis de Triacilglicéridos 
(citosol y REL cara citosólica a partir del Acído Fosfatídico, 
Síntesis de Glicerofosfolípidos
Cara citosólica del REL
Flipasas catalizan translocación de la fosfatidilcolina a la cara luminal
Síntesis de esfingolípidos (Esfinglomielina)
Ceramida en la cara citosólica del REL, transportada x vesículas a la cara 
citosólica del Golgi donde se combina con la fosforilcolina.
Síntesis de colesterol
Biogénesis de membranas
Formación del autofagosoma al proporcionar la membrana
REL - Funciones
Síntesis de hormonas esteroides 
(ovario, testículo, corteza suprarenal).
Síntesis de lipoproteinas 
(hepatocitos).
Depósito de calcio
Desfosforilación de la glucosa 6-fosfato 
(hepatocitos)
Detoxificación (hepatocitos)
Complejo tráfico de vesículas entre los 
compartimientos del sistema de endomembranas
Método de Estudio
FRACCIONAMIENTO CELULAR
Permite separar los distintos componentes celulares y
mantener al mismo tiempo sus funciones.
Existen distintas técnicas para romper las células:
• Shock osmótico.
• Vibración con ultrasonido.
• Pasaje por un pequeño orificio.
• Homogeneizador
HOMOGENATO (Sistema libre de células)
• Según la velocidad de 
centrifugación las organelas se 
depositan en distintos niveles 
según su peso, produciendo un 
sedimento o pellet.
• A velocidades relativamente 
baja sedimentan los núcleos y 
células rotas, a mayor velocidad 
las mitocondrias y con mayor 
tiempo de centrifugación, los 
ribosomas.
Centrifugación diferencial
o dinámica.
Figure 12-37b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
Fraccionamiento de los diferentes componentes del 
Sistema de Endomembranas
Figure 12-37a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
MET de la fracción microsomal