UNIDAD VI.

MECANISMOS PARA EL

METABOLISMO CELULAR.

SISTEMA LISOSÓMICO

Y

VACUOLAS VEGETALES

- Los lisosomas son orgánulos celulares que presentan una gran diversidad y polimorfismo, rodeados por una membrana que posee especiales características, ya que evitan la destrucción de la misma por las enzimas que alberga.

- En su interior poseen más de 40 tipos diferentes de enzimas hidrolíticas ácidas (hidrolasas), entre las cuales destaca la fosfatasa ácida. (Las enzimas son sintetizadas en el RER y se transportan a través del Golgi).

- Para que las hidrolasas sean activas es necesario que el interior del lisosoma tenga un pH ácido (de 3 a 5). Para ello existe una bomba de protones en su membrana que transporta hidrogeniones hacia el interior.

-Son especialmente abundantes en macrófagos y leucocitos (no existen en hematíes de mamíferos), y se originan en el aparato de Golgi.

-Función: se encargan tanto de la digestión intracelular de macromoléculas como de la digestión extracelular por el vertido de las enzimas que contienen.

1) Lisosomas primarios:

Son los recién producidos por el Golgi y que aún no participan en ningún proceso de digestión intracelular.

Pueden verter sus enzimas al medio extracelular lisándolo, destruyendo células lesionadas o muertas (digestión extracelular)

2) Lisosomas secundarios:

Resultan de la fusión de un lisosoma primario con material de naturaleza variable, y están implicados en la digestión intracelular.

Tipos de Lisosoma

1. HETEROFAGIA.

2. AUTOFAGIA.

- Microautofagia.

- Crinofagia.

- Autofagia clásica.

Mecanismos de

Degradación

Lisosomal

-Son estructuras celulares variables en número y forma, y que en general están constituidas por una membrana y un contenido interno.

-Hay diferencias entre las vacuolas de las células vegetales y las de las células animales. Las células vegetales es frecuente que presenten una única o unas pocas vacuolas de gran tamaño. Las células animales, en el caso de tener vacuolas, son de pequeño tamaño.

-Se originan por la agregación de las pequeñas vesículas formadas a partir de los dictiosomas del Golgi o por invaginación de la membrana plasmática (endocitosis).

-Las vacuolas, en general, tienen función de almacenamiento de sustancias de reserva y, en ciertos casos, de almacenamiento de sustancias tóxicas.

Vacuolas

MITOCONDRIA Y

CADENA RESPIRATORIA

Características generales:

su forma varía de unas células a otras de acuerdo con el estado funcional.

el número depende de la actividad celular y puede oscilar entre unas mil y hasta 300.000 (ovocitos, por ejemplo).

especializados en la obtención de grandes cantidades de energía (ATP) mediante el proceso de la respiración celular.

se desplazan por el citoplasma (asociadas a los microtúbulos del citoesqueleto), ocupando posiciones próximas a los lugares donde se requiere energía (ATP).

Origen: por segmentación de otras preexistentes.

Tienen su propio DNA y síntesis de proteínas.

Las tres etapas de la respiración:

1. El carbono de los

combustibles metabólicos se incorpora al acetil-CoA.

2. La oxidación del carbono produce CO2, transportadores electrónicos reducidos y una pequeña cantidad de ATP.

3. Los transportadores electrónicos reducidos se reoxidan, aportando energía para la síntesis de más ATP.

Localization of respiratory processes in the mitochondrion.

MEMBRANA EXTERNA. Elongación de los ácidos grasos. Desaturación de los ácidos grasos. Síntesis de fosfolípidos. Monoamino oxidasa. MEMBRANA INTERNA. Transporte electrónico. Fosforilación oxidativa. Transhidrogenasa. Sistemas de transporte. Transporte de ácidos grasos. MATRIZ. Complejo piruvato deshidrogenasa. Ciclo del ácido cítrico. Glutamato deshidrogenasa. Oxidación de los ácidos grasos. Ciclo de la urea. Replicación. Transcripción. Traducción.

Función

-La principal función es la oxidación respiratoria. Su objeto es la obtención de energía (ATP) (fosforilación oxidativa).

-Una función secundaria es la de la síntesis de constituyentes mitocondriales a través del ADN, ARN y ribosomas (que elaboran proteínas propias de las mitocondrias).

CLOROPLASTOS

Y FOTOSÍNTESIS

Características generales:

Los cloroplastos son orgánulos exclusivos de las células vegetales, capaces de realizar la fotosíntesis y producir gran parte de la energía química (ATP) que necesitan.

Su forma es, generalmente, ovoide; su número es variable (hasta 20-50 por célula).

Localización: cerca del núcleo o junto a la pared celular.

Origen: por división a partir de otros preexistentes.

Estructura

Los cloroplastos están constituidos por tres elementos estructurales: envoltura, estroma y tilacoides.

1) Envoltura:

Formada por dos membranas separadas por una cámara externa o espacio intermembranal:

a) Membrana plastidial externa:

Muy permeable y que presenta, al igual que la interna, muchas proteínas translocadoras y canal que facilitan el transporte de metabolitos tanto hacia el interior como hacia el exterior del cloroplasto.

b) Membrana plastidial interna:

Menos permeable y que, a diferencia de lo que ocurre en las mitocondrias, no está replegada hacia el interior, ni contiene la cadena de transporte electrónico.

2) Estroma:

Coloide con gran cantidad de enzimas responsables de la fase oscura de la fotosíntesis, y en el que también se hallan ADN y plastorribosomas.

3) Tilacoides:

Son sacos membranosos aplanados (dentro del estroma), que se apilan en número variable (hasta 50), constituyendo los grana. Los tilacoides se hallan comunicados internamente, de modo que se puede hablar de un espacio tilacoidal.

En las membranas tilacoideas (impermeables a la mayoría de iones y moléculas) se encuentran todos los elementos responsables de la fase luminosa de la fotosíntesis:

· los pigmentos fotosintéticos o clorofilas, agrupados en los complejos PSI y PSII,

· los transportadores de electrones y otras enzimas, y

· los complejos ATP-sintetasa, necesarios para la fotofosforilación.

Función

-Realizar la fotosíntesis.

The two subprocesses of

photosynthesis.

Reacciones luminosas de los dos fotosistemas. a) Representación esquemática del trayecto que siguen los electrones. b) Energética de las reacciones luminosas de los dos fotosistemas.

Schematic view of the Calvin cycle.

Ribulosa 1,5-Bifosfato Carboxilasa (RuBisCo)

Ciclo de Hatch-Slack

Fotosíntesis C4

METABOLISMO ÁCIDO DE

LAS CRASULACEAS (CAM)

PEROXISOMAS

• Los peroxisomas son organelos

pequeños y esféricos, limitados

por membranas, muy parecidos

a los lisosomas, aunque se

distinguen de éstos porque

disponen de contenidos

enzimáticos muy diferentes:

– El análisis bioquímico

muestra un contenido de

peroxidasa, catalasa,

uratooxidasa y

aminoacidooxidasa, es

decir, enzimas totalmente

diferentes de las que se

encuentran en los

lisosomas.

• Estas vesículas en su matriz contienen enzimas (oxidasas) relacionadas con diversas vías metabólicas oxidativas (aminoácidos, ácido úrico).

• Como producto secundario de sus procesos proporcionan un sustrato para reacciones en las cuales se genera peróxido de hidrógeno, cuya acumulación en la célula puede resultar perjudicial.

– Por ello, en los peroxisomas está presente otra enzima, la catalasa, que se encarga de catalizar la ruptura de peróxido de H dando como resultado oxígeno más agua.

• Llevan a cabo reacciones oxidativas de degradación de ácidos grasos y aminoácidos

• La presencia de catalasa y peroxidasa son las que usan los peroxisomas en el hígado para descomponer las moléculas de alcohol en sustancias que puedan ser eliminadas del organismo.

– Aproximadamente una cuarta parte del alcohol que entra en el hígado se procesa en los peroxisomas.

Funciones:

• La oxidación de los ácidos grasos en los peroxisomas es de importancia particular ya que por esta vía se obtiene la mayor fuente de energía metabólica.

• En las células animales los ácidos grasos son oxidados tanto en los peroxisomas como en las mitocondrias

• En levaduras y plantas la oxidación de los ácidos grasos está restringida a los peroxisomas

EL CITOSOL Y SU PAPEL EN EL

METABOLISMO CELULAR

Citoplasma-citosol

• El citoplasma es toda la célula con excepción del núcleo.

• En las células eucariontes el citoplasma comprende el citosol

o parte líquida de la célula; los organelos, membranosos y no

membranosos y las inclusiones.

• El citosol representa del 50% al 60% del volumen celular

total.

• Si tomamos el 60% como un todo (100%), estará formado

por:

- 70 % a 85% de agua.

- 20% de proteínas involucradas en los procesos enzimáticos.

- 2% a 3% de lípidos.

- El restante incluye glúcidos, iones (Na, K Ca, Mg); y aniones

(fosfatos PO4, bicarbonatos HCO3) responsables de la

electronegatividad interna.

Las proteínas del citosol intervienen en muchos procesos: - Glucólisis.

- Ciclo de las pentosas.

- Parte de la gluconeogénesis.

- Síntesis y degradación de glucógeno.

- Síntesis de ácidos grasos.

- Síntesis de aminoácidos y nucléotidos.

- Parte del ciclo de la urea.

-Los organelos presentes en el citosol dependen los unos de los otros, y el citosol les provee de los elementos necesarios para que funcionen.

- En el citoplasma de las células vegetales y animales se observa la presencia de corrientes, que son aprovechadas para transporte de partículas y sustancias citosólicas.

- Las corrientes citoplasmáticas son de gran importancia en las células con movimiento (ameboides) que deben su movimiento a las mismas corrientes citoplasmáticas, entre éstas se pueden mencionar a las amibas y a los leucocitos.