¡Descarga transports cel·lular y más Apuntes en PDF de Biología Celular solo en Docsity!
BIOLOGIA CEL·LULAR
T-
Orgànuls i compartiments cel·lulars
1. TAULES
Volums relatius dels diferents orgànuls cel·lulars. Els mitocondris, tot i ser molt petits, ocupen el segon lloc en el volum cel·lular, n’hi ha molts a l’interior del citosol.
Aquesta taula ens mostra les superfícies
2. COMPARTIMENTS
Aquest esquema de la dreta és un esquema ultraestrucutral que ens dóna el microscopi electrònic. Aquesta imatge ens pot donar una idea errònia de la cèl·lula, donat que sembla una estructura estàtica; tanmateix dins de la cèl·lula pràcticament no hi ha res estàtic. Sempre hi ha un transport entre els diferents orgànuls. El nostre objectiu és estudiar aquest transport intracel·lular, que existeix principalment entre les membranes i les proteïnes.
En les darreres classes hem vist les dinàmiques del citoesquelet, tant la polimerització com la despolimerització. Aquí el que hem de demostrar és el transport de materials, concretament de proteïnes d’un orgànul cap a altres, concretament d’una `cèl·lula secretora, com pot ser la pancreàtica.
Per tant, què hem de tenir clar per entendre aquest tema?
En primer lloc, no hem d’oblidar que la cèl·lula eucariota, està formada per elements orgànuls separats del citosol per una membrana, i els quals es diferències sobretot per les seves característiques funcionals pròpies que els defineixen. Cada un d’aquests elements diferenciats, s’anomenen orgànuls, cada un d’aquest es caracteritza per presentar un tipus diferenciat d’enzims, i altres molècules especialitzades.
Per entendre la cèl·lula eucariota, es fonamental que s’entengui com i perquè la cèl·lula no només crea, sinó que també manté aquest orgànuls o compartiments, a més a més de què passa en cadascun d’aquests, i com les molècules es mouen a través.
2.1 EXPERIMENT CLASSIC
Transport de proteïnes a través dels orgànuls. Hem de marcar alguna cosa (fluorescència). [Els paper serveixen per provar el que els autors pensen]. Per tant, la idea d’aquest experiment és marcar alguna cosa que segueixi la ruta de la dinàmica secretora, marcar alguna cosa, que em demostri que existeix una dinàmica intracel·lular.
Concretament, en aquest experiment, ens transportem als anys 60 principis dels 70. Una primera etapa va ser demostrar la dinàmica cel·lular. El disseny experimental és molt senzill, va agafar llesques de pàncrees exocrí (bocinets), mostres molt petites [ cèl·lules que secreten enzims digestius = proteïnes ] Al ser proteïnes, alhora de sintetitzar-se incorporen aminoàcids, amb uns ribosomes que estan adherits a la membrana del reticle endoplasmàtic. Aleshores, aquesta llesca la posem al mitjà de cultiu, per fer que funcionin. Aleshores el que posem és un aminoàcid radioactiu, en aquest caus LEUSINA (Leu* = leucina titriana).
Tenim una escala temporal, en una primera etapa de l’experiment posem aquestes llesques en aquest espai de cultiu amb la leucina titriana. Aquest mitjà és el mitja que se li diu, el mitjà calent ; el qual mitjà calent inclou *la Leu , i això ho fem amb un temps, i aquest temps en que la meva mostra la tinc en aquest mitja calent és el que es coneix com TEMPS POLS (de l’ordre d’uns quants minuts uns 5-10 minuts). Per tant, el que passa en aquests 5-10 minuts, l’aminoàcid entra dins de la cèl·lula pels seus transportadors específics i s’incorpora dins de la meva mostra.
Després d’aquest temps pols, agafo una mostra de les que tinc i comença el PROCESSAMENT PER MICROSCÒPI ELECTRONIC [ passos, inclusió deshidratació etc .] Aleshores posem aquestes reixetes i faig el que s’anomena AUTORADIOGRAFIA. Per veure la marca radioactiva, per veure l’aminoàcid radioactiu, haig de fer això, que consisteix en una emulsió fotogràfica de la mostra. Allà on tingui l’aminoàcid radioactiu allà hi haurà un depòsit de placa metàl·lica. (Agafo la reixeta, agafo un tall, veig la imatge estructural, i l’emulsió fotogràfica em permetrà veure gràcies al dipòsit de plata on està aquest aminoàcid radioactiu. Quan hem deixat la reixeta en emulsió fotogràfica (pot durar dies). Aleshores faig un rentat, i utilitzo el TEM.
El que veurem serà (a les reixetes), les imatges de sota. Aleshores veurem on estan els dipòsits de plata, i veurem que estan al reticle endoplasmàtic. Per tant, el grànuls de plata estan al reticle endoplasmàtic, cosa que em suggereix que després del temps pols , la leucina es localitza dins del reticle endoplasmàtic Això m’ha d’indicar un moviment del aminoàcid, una dinàmica intracel·lular.
Per veure com es segueix això, haig de fer un nou procediment anomenat TEMPS CACERA , (que es pot dividir en diversos temps 0, 40 minuts, 80 minuts i 120 minuts). Això són els temps cacera. Aquesta és la qüestió. Com aconsegueixo jo que durant aquest temps no hi hagi l’aminoàcid radioactiu.
- Agafar les mostres i posar-les en un medi noi radioactiu. On no hi hagi leucina radioactiva (per veure en una cèl·lula alguna cosa, he d’estar totalment concentrada)
- (^) Diluir el medi amb leucina radioactiva, de tal forma que no pugui entrar a la cèl·lula.
La majoria de proteïnes de la cèl·lula es queden al citoplasma, i no tenen cap tipus de senyal per ser transportada, ja que es queden en el citoplasma. La seva funció la fan allà, proteïnes com l’actina, la tubulina, etc. I després són degradades pels proteosomes.
Aquestes senyals són NECESSÀRIES I SUFICIENTS. Per exemple, una proteïna que no te res a veure amb el mitocondri. Suposem que volem sintetitzar una proteïna , i la hibriditzem amb una senyal d’entrada al mitocondri. Doncs bé, aquesta senyal que li hem posat, ja és suficient perquè aquesta proteïna entri al mitocondri. Essent una proteïna que no té res a veure amb aquest orgànul.
En la imatge veiem tot això.
Aquí veiem diferents senyals i en funció de on porten el final de la síntesi de les proteïnes. Són curtes o llargues, i bé poden ser amino com carboxi terminal. Les proteïnes que van cap al nucli, són senyals internes. Per tant, aquesta taula, ens il·lustra res més que algunes seqüències especifiques de senyals. Com s’han descobert on es troben i quines són? Doncs pels experiments del tipus que acabem de veure, és a dir, experiments en que un pèptid es transferit d’una proteïna a una altra mitjançant enginyeria genèrica, les quals han demostrat la importància de les seqüencies pel que fa el marcatge de les proteïnes.
Que implica tenir aquestes senyals? Doncs que aquestes han de ser reconegudes per receptors complementaris a aquestes senyals, els quals guien a les proteïnes a les seves destinacions apropiades, on els receptors deixaran anar aquestes càrregues o seqüències de proteïna de les que estem parlant.
Els receptors, com veurem funcionen cataliticament. Després de haver transportat la seqüència de mRNA al seu lloc de destí, marxen un altre cop a la seva zona d’inici per poder tornar a ser utilitzats. La gran majoria de d’aquests tipus de proteïnes, tenen més afinitat per reconèixer a un grup de proteïnes que un tipus de proteïna molt concreta.
Aquest experiment mosta una immunolocalització d’una proteïna citoplasmàtica, concretament la piruvat quinasa , que és una proteïna citoplasmàtica, no entra dins del nucli. Tota la seva vida té lloc dins del citoplasma. A la dreta, el que veiem és una transfecció d’un cDNA, per exemple un plasmidi.
- Piruvat quinasa—SV40—NLS (Nuclear location signal ).
Aquesta construcció, la posem el plasmidi dins de la cèl·lula. Deixem passar un temps, i fem la mateixa immuno que a l’altre cèl·lula. Els anticossos, ara reconeixen la proteïna a l’interior del nucli, i veiem que el nucli està ple de piruvat quinasa. Per tant, aquestes senyals són suficients a més a més de necessàries, per introduir les proteïnes als diferents orgànuls.
4. TIPUS DE TRANSPORT INTRACEL·LULAR
Hi ha diversos transports de les proteïnes cap al diferents compartiments cel·lulars. Totes parteixen del citosol.
- (^) Senyal transmembrana : A través de canals, molt complexos.
■ Peroxisomes
■ Plastidis
■ RER
■ Mitocondris
En el transport de membrana existeixen translocadors de proteïnes , que transporten directament proteïnes especifiques a través de membrana, des del citosol, fins a una zona que considerem que es de topologia diferent. Moltes vegades, les proteïnes que han de passar a través de membrana, s’han de desplegar per passar a traves del translocador.
- (^) Transport vesicular (Tant endocitosi com exocitosi) // Transport passiu
Aquest transport es basa en compartiments membranosos, que han de ser més aviat petits i esfèrics (buscar). Aquest transport és l’encarregat de transportar les proteïnes d’un compartiment cap a un altre.
Un bon exemple d’aquest tipus de transport, seria per exemple, el transport de proteïnes del ER cap a Golgi. Per tant, no són les proteïnes les que travessen les membranes, només el transport vesicular és capaç de moure proteïnes a través dels compartiments.
- Gated transport
Les proteïnes es poden moure entre el citosol i el nucli, a través de complexes nuclears que hi ha a la recoberta nuclear. Aquests complexos funcionen com a portes selectives, que transporten activament macromolècules, però que també permeten la difusió lliure de petites molècules.
Transport d’entrada i sortida del nucli
■ Transport que hi ha receptors, però que no son pantalles que estan a la superfície del nucli. Sinó que les proteïnes entren, després de ser reconegudes per aquests receptors pels porus nuclears. EL receptors són proteïnes solubles. (Estan lliures no estan lligats a la membrana)
■ (Gated) Comportament com una porta.
Recapitulem tot el que hem vist fins ara:
Totes les proteïnes comencen a traduir-se en els ribosomes citosòlics, excepte les poques que ho fan sobre els ribosomes que es torben a sobre del REr. Els mecanismes bàsics que governen la posteriors distribució de les proteïnes a tots els orgànuls intracel·lulars es basen en quatre principis.
■ Proteïnes solubles, que no estan agafades a cap membrana.
■ (^) Bicapa lipídica, amb la qual també transportem
■ Proteïnes de membrana
Aquesta vesícula, es fusiona amb el compartiment diana, deixen anar tots els components solubles, així com les proteïnes de membrana. Sempre que hi ha un moviment d’entrada de vesícules, també hi ha un moviment de sortida de vesícules. A tot moviment d’arribada de vesícules correspon un moviment de sortida de vesícules.
La gran majoria de vegades, l’especificitat s’aconsegueix mitjançant una polimerització reversible de subunitats proteiques sobre la membrana, per formar un revestiment o coberta proteica a la vesícula.
COM ES FA LA SECRECIÓ?
Generalment, hi ha un reconeixement, de tot el material que es va transportant. Com tota la cèl·lula s’ha de reconèixer tot el que es transporta.
Pel que fa el components solubles, tinc que empaquetar una colla de proteïnes, la membrana de l’orgànul donador, té uns components solubles que són reconegut per proteïnes receptores de la mateixa vesícula.
Alhora de formar una vesícula, alhora de formar una membrana, es forma la vesícula , hi ha un recobriment el que em reconeix els dominis citoplasmàtics de la membrana citoplasmàtics. Per tant hi ha un reconeixement dels dominis citoplasmàtics de la vesícula. Tot això reconegut pel recobriment.
Reconeixement doble:
■ Òrgan receptor, reconeixen proteïnes de la membrana de vesícula.
■ Dominis del lumen de proteïnes de membrana que formen les vesícules, reconeixen la càrrega soluble que porten al seu interior.
Formació de la vesícula = direccionalment// Vesícula formada, direccionalment, mitjançant el citoesquelet. Aleshores també hi ha un reixo
GOLGI
MODEL DE CISTERNES ESTABLES
Els enzims estan dins de Golgi
Model de transport en el Golgi que es coneix amb el nom de model de saltació de vesícules. Les vesícules salten d’un compartiment a un altre. Aquestes vesícules, salten a les diverses cares, que tenen enzims que modifiquen , maduren, les proteïnes que porten aquestes vesícules. Per tant, les proteïnes maduren a mesura que es va donar aquesta saltació. Modificacions a nivell de oligosacàrids, ja que els enzims són glicosiltransferases, o glucosidases, que són enzims que posen o treuen glúcids. Per tant, a base es substituir sucres entre d’altres funcions. Aleshores aquesta proteïna es va transformar, va madurant, a base de posar i treure els diferents monosacàrids. Això implica:
■ Vesícules mòbils
■ Proteïnes que han de madurar
■ Cisternes estàtiques
■ Enzims
En altres paraules, els elements que venen del reticle endoplasmàtic s’uneixen al lloc cis d’aquestes cisternes, i ds d’aquestes cisternes surten vesícules que transporten el material a la següent cisterna, i així successivament fins arribar a trans on són empaquetades pel seu posterior repartiment.
MODEL PER A PROTEÏNES GRANS
Les vesícules segueixen la direcció ANTERÒGRADE.
Però, això només es cert per proteïnes que tenen una certa mida. Recorda, per exemple els proteoglicans, que pesen 300-400 kDa. Aquest model de saltació de vesícules no em serveix, són proteïnes massa grans. Per això fem servir la dreta de la diapo que és la maduració de cisternes (maduració = transgressió)
En aquest cas, són les cisternes les que es mouen anterògredament. Que transporten proteoglicans. Conseqüències:
- Cisternes que es fan mitjançant la fusió de vesícules. Molta fusió de vesícules. En aquest cas, es donaria la formació d’una vesícula a cis, la qual aniria madurant al llarg del recorregut, fins arribar a trans, en el qual es disgrega en vesícules per portar ja els components madurats a les membranes target d’altres orgànuls o zones de la cèl·lula.
Al final també es disgregarà en vesícules, és a dir al final es desfan
- On estan els múltiples enzims? Doncs aquests enzims, són molècules relativament més petites. La proteïna ara és el que va a través de la cisterna, i els enzims i les glicosiltransferases es torben diferents vesícules. Sempre vesícules que es tan al costat del Golgi, les quals porten els enzims, i que van processant aquesta proteïna gegant. Quan he acabat una maduració, aquests enzims surten, i marxen cap al darrera. Per tant les vesícules, porten el enzims, i tenen una reacció Retrògrada.
Aquest segon model està recolzat pel fet que existeixen molècules molt grans, com les de col·lagen, les quals no hi caben en vesícules petites; en canvi si que poden viatjar a través de cisternes.
Enzims
