Composição molecular da célula Da água ao DNA: a química da vida.
degradación molecular en la célula
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DEGRADACIN MOLECULAR EN LA CLULA
En las clulas hay una renovacin permanente de la mayora de las molculas y complejos
macromoleculares. El proceso de biosntesis de molculas est en equilibrio con la degradacin molecular.
DEGRADACIN INTRALISOSOMAL
Se produce en los lisosomas, compartimentos citoplasmticos limitados por endomembranas. Los
lisosomas almacenan alrededor de 40, casi 50, tipos de hidrolasas. Estas enzimas en su conjunto son capaces de
hidrolizar prcticamente cualquier tipo de macromolcula biolgica para convertirlas en productos de bajo peso
molecular que puedan ser transportados a travs de la membrana lisosomal al citoplasma.
La fosfatasa cida sirve como marcador molecular de los lisosomas. Esta se observa como un precipitado
negro en el interior de los lisosomas. Son cidas porque tienen un pH ptimo similar al interior lisosomal (4,6).
Permite la degradacin de molculas que provienen del exterior, heterofagia, o de componentes
intracelulares, autofagia. En el proceso de heterofagia las molculas se incorporan a la clula en endosomas o
fagosomas. Las hidrolasas lisosomales se marcan en la red cis del Golgi por la manosa-6-fosfato (M6P).
En la red trans Golgi, las hidrolasas se unen a un receptor de la membrana para la M6P y se produce la
gemacin de vesculas recubiertas de clatrina. Estas vesculas, conocidas como pre-
lisosomales o lisosomas primarios, transportan hidrolasas inactivas.
Los prelisosomas se fusionan con endosomas tardos y fagosomas para dar lugar a
endolisosomas y fagolisosomas (lisosomas secundarios). En el lisosoma secundario el pH
cido disocia las hidrolasas del receptor, se activan las hidrolasas y se reciclan los receptores
para M6P en vesculas que retornan a la red trans Golgi.
Los lisosomas secundarios se identifican como cuerpos electrodensos de tamao variable y contenido
heterogneo. Estn presentes en todas las clulas, pero son muy abundantes en los fagocitos profesionales.
LISOSOMAS SECUNDARIOS
La cara luminal (interna) de la membrana es muy rica en glicoprotenas y cido lisobisfosfatdoco, que la
protegen de las hidrolasas y fosfolipasas, respectivamente. La membrana tambin contiene las protenas Lamp1 y
Lamp2 y la bomba de protones para mantener el pH interior a 4,5-5.
La hidrlisis intralisosomal de las molculas genera aminocidos, nuclesidos,
monosacridos, colesterol, etc. Estos difunden al citosol por medio de protenas
transportadoras (permeasas o porinas para molculas de menos de 1 kD). Los lisosomas
que han perdido su actividad enzimtica pueden permanecer en la clula como cuerpos o
corpsculos residuales. Frecuentemente tienen una pigmentacin producida por lpidos no digeridos,
granulaciones de lipofuscina. Estas granulaciones presentan una pigmentacin natural de color pardo o
blanquecina. Son muy abundantes en clulas de vida prolongada como son las neuronas.
AUTOFAGIA
Degrada organelas y componentes moleculares de la propia clula para su renovacin. La autofagia se
intesifica en condiciones de ayuno.
MACROAUTOFAGIA
Este proceso es muy importante para la regulacin y renovacin de las estructuras
celualres. Las organelas son englobadas en un compartimento delimitado por cisternas
preferentemente del RE, el autofagosoma. Su formacin est regulada por protenas Apg
(Autophagy proteins). El autofagosoma se fusiona con pre-lisosomas y lisosomas resultando el
autolisosoma.
La membrana externa del RE recibe glicoprotenas de l amembrana lisosomal que la protegen. La interna
se degrada.
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CRINOFAGIALa crinofagia es el proceso de degradacin de vesculas de secrecin. Es muy caracterstica de clulas
endocrinas que secretan hormonas proteicas.
Permite ajustar rpidamente la cantidad de vesculas de secrecin a la demanda del
producto hormonal. Las vesculas de secrecin se fusionan con pre-lisosomas o lisosomas para
degradar su contenido hormonal.
MICROAUTOFAGIA
Permite la incorporacin al lisosoma de determinadas protenas solubles en el citosol. Las
protenas se incorporan en invaginaciones vesiculares de la membrana lisosomal. Otras protenas citoslicas se
incorporan por autofagia mediada por chaperonas.
Estas protenas tienen una secuencia (KFPRQ) de transferencia al lisosoma. Son reconocidas en el citosol
por una chaperona (Hsp70) que las acompaa a la membrana lisosomal. La glicoprotena Lamp2 reconoce la
protena y, con la asistencia de un translocador de protenas, la transfiere a la luz donde se degradan.
PROTEOLISIS EXTRALISOSOMAL
VA UBIQUITINA-PROTEASOMA
Degrada protenas solubles del citosol y nucleoplasma. El 80% de la fraccin de protenas se degrada por
esta ca. la protelisis se produce en unas partculas en forma de barril y con un canal central: los proteasomas
26S. Cada proteasoma est formado por un complejo cataltico 20S, donde se produce la protelisis, flanqueado
por dos complejos reguladores 19S.
Las protenas destinadas a la protelisis por el proteasoma son reconocidas por una
protenas de pequeo tamao, la ubiquitina. Varias ubiquitinas se unen de manera lineal
(cadena) a la protena para sealizar su degradacin. Esto se conoce como
poliubiquitinacin.
La protena con la cadena de ubiquitinas es reconocida por el complejo regulador, donde
pierde las ubiquitinas y adopta una configuracin lineal. La protena se transfiere al canal
central y se proteoliza en el complejo cataltico para dar lugar a pptidos muy pequeos que se liberan al citosol.
Endopeptidasas y aminopeptidasas citoslicas degradan os pptidos a aminocidos.
PEROXISOMAS
Los peroxisomas son organelas universales (excepto en hemates) delimitadas por endomembranas y de
0,2 a 1m de tamao. Son muy abundantes en hepatocitos. Contienen una matriz de densidad variable. Catalizan
reacciones de oxidacin no acopladas a la produccin de ATP. El marcador molecular es la catalasa. Con frecuencia
contienen un ncleo cristalino denso consistente en una enzima oxidativa.
Los peroxisomas son "fbricas" metablicas muy verstiles, con enzimas que participan en actividades tan
diversas como oxidacin de cidos grasos de cadena muy larga (ms de 18 carbonos); sntesis heptica de
colesterol y cidos biliares; y sntesis de plasmalgenos, un tipo importante de fosfolpidos del tejido cerebral, un
cido graso se une al glicerol mediante una unin ter.
Sus enzimas principales, oxidasas y catalasas, est implicados en estas reacciones:
RH2 + O2=H2O2 + R (oxidasas)
2H2O2=2H2O + O2 y RH2 + H2O2=2H2O + R (catalasa)
Intervienen en la oxidacin de varios sustratos orgnicos, especialmente en la -oxidacin de cidos
grasos de cadena larga, aminocidos y alcohol. Participan en la sntesis de plasmalgeno, un fosfolpido de la
mapa de mielinas de las fibras nerviosas.
TRANSLOCACIN DE PROTENAS A LOS PEROXISOMAS
La mayor parte de las protenas se producen en polirribosomas libres. Estn sealizadas con una
secuencia de tres aminocidos (PTS1 peroxisome targeting signal). Las protenas peroxisomales se unen a un
receptor citoslico que las acompaa a la membrana del peroxisoma.
En la membrana hay translocadores de protenas formados por subunidades de peroxinas (ATP
dependiente). La peroxina Pex5 acompaa la protena a la matriz. Los peroxisomas se forman en el REG por
gemacin vesicular (pre-peroxisomas). La membrana concentra peroxinas. En una segunda etapa se incorporan
las protenas enzimticas. Hay procesos de fisin de peroxisomas.
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