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TRABAJO PRÁCTICO Nº 9
MEMBRANAS INTERNAS
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2022
OBJETIVOS
- Comprender que los procesos biomoleculares de la célula ocurren en
compartimientos especializados que se interrelacionan e interconectan directa e
indirectamente generando en la célula un sistema interno de continuidad estructural y
funcional.
- Analizar las relaciones topológicas y el movimiento de macromoléculas/moléculas
entre los distintos compartimentos.
UNIDAD DE CONOCIMIENTO
TEMARIO
- Compartimiento citosólico: Organización. Relaciones topológicas entre los distintos
compartimentos.
- Movimiento de proteínas entre los distintos compartimentos vía citoplasmática y vía
retículo endoplasmático (RE). Señalización del destino de las proteínas. Transporte
regulado, transmembrana y vesicular.
- Transporte de macromoléculas a través de la membrana nuclear: poros nucleares,
transporte activo de proteínas hacia el núcleo y de ácidos ribonucleicos fuera del
mismo.
- Transporte de proteínas a través de las membranas mitocondriales: transporte hacia
los distintos compartimentos mitocondriales.
- Peroxisomas: Funciones. Transporte de proteínas a través de su membrana.
- Retículo endoplasmático liso (REL) y rugoso (RER). Unión de ribosomas al RE.
Péptidos señalizadores/secuencias señales. Procesamiento postraduccional de las
proteínas sintetizadas en el RER: glicosilación, formación de puentes disulfuro.
Funciones del REL.
VOCABULARIO ESPECÍFICO DEL TEMA
Compartimentación - dolicol - glicosilación - detoxificación - lumen - secuencia
señal - peroxidasas - proteínas chaperonas - proteosomas - síntesis de novo -
translocaciones.
BIBLIOGRAFÍA
- Alberts, B. y otros. Biología molecular de la célula. Ed. Omega. Barcelona, (la edición
más actual que consiga, la última edición disponible es la 6ta).
- De Robertis, E.; Hib, J. y Ponzio, R. Fundamentos de Biología celular y molecular.
Editorial El Ateneo. 2004.
MATERIAL MULTIMEDIA SUGERIDO:
https://www.youtube.com/watch?v=gWxEzfLf0VA
https://www.youtube.com/watch?v=2BwhpNcxLwE
https://www.youtube.com/watch?v=6_i58faa08Y
https://www.youtube.com/watch?v=98q7146_5_k
https://www.youtube.com/watch?v=G-bGxXVCnaU&t=25s
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UNIDAD DE ACCION
En su casa: el estudiante deberá investigar usando como base el temario
propuesto y contestar el cuestionario guía de estudio a los efectos de
autoevaluar si ha adquirido los conceptos fundamentales requeridos para el
abordaje del trabajo práctico. Utilizando los conocimientos teóricos adquiridos
intentará plantear una solución de los ejercicios de aplicación.
Podrá además ejercitarse luego de la clase resolviendo los problemas
adicionales.
En clase: el estudiante deberá participar en la discusión del temario y resolver
con la ayuda del docente los problemas de aplicación, con el fin de reafirmar
los conceptos teóricos estudiados en su casa y evacuar las posibles dudas.
CUESTIONARIO GUIA DE ESTUDIO
1- a) ¿Cuáles son los principales compartimentos intracelulares en las células
eucariotas?
b) ¿Cuál es el significado biológico de la existencia de compartimentos
celulares?
c) ¿Cuál es la diferencia entre citosol y citoplasma? Describa dónde se
sintetizan y cómo se produce la degradación de las proteínas citosólicas.
d) ¿Cuál es el destino de las proteínas sintetizadas en ribosomas libres en el
citosol?
2- a) ¿A qué se denomina sistema de endomembranas? ¿Qué orgánulos
forman parte de la vía biosintética-secretora y endocítica?
b) Explicá cómo se interrelacionan los componentes del sistema de
endomembranas.
c) ¿A qué espacio es topológicamente equivalente el interior del RE, del Golgi y
de los lisosomas?
3- a) ¿Cómo se define el destino de las proteínas sintetizadas en los ribosomas
libres y adheridos al RER?
b) ¿Qué es una secuencia señal? Describí las características particulares de
los diferentes tipos de secuencias señal.
4- Explicá el mecanismo de transporte de proteínas desde el citosol al núcleo.
¿Se trata de un proceso co o post-traduccional? ¿Se trata de un proceso activo
o pasivo?
5- ¿Cómo se originan las mitocondrias y los peroxisomas? ¿Qué elementos
avalan el origen endosimbiótico de las mitocondrias?
6- Explicá el mecanismo de translocación de proteínas al interior de las
mitocondrias. ¿Se trata de un proceso co o post-traduccional?
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7- ¿Cómo se define el destino final de las proteínas mitocondriales?
8- Caracterizá las enzimas peroxisomales indicando su función. ¿Qué función
cumple el oxígeno en los procesos que se llevan a cabo en los peroxisomas?
9- ¿Qué son las partículas de reconocimiento de señal (SRP) y los receptores
de SRP? Describí la localización y los mecanismos de acción de cada uno.
10- a) Explicá el mecanismo de translocación de proteínas al interior del RER.
¿Se trata de un proceso co o post-traduccional?
b) ¿Qué mecanismos utilizan las proteínas para insertarse en las membranas
del RE?
c) ¿Cuáles son y cómo están determinados los posibles destinos de una
proteína cuya síntesis finaliza en el interior del RER?
d) Describí el proceso de glicosilación de las proteínas en el RE indicando la
función del dolicol y las oligosacárido transferasas.
e) ¿Qué relación existe entre la glicosilación y el plegamiento de las proteínas?
f) ¿Qué ocurre con las proteínas que nunca llegan a plegarse correctamente?
11- a) ¿Cuáles son las funciones del RE liso?
b) ¿Qué es y qué función cumple la Citocromo P-450?
c) Explicá la localización y el proceso de síntesis de los lípidos y de las
proteínas que forman las membranas celulares. En el Trabajo Práctico
dedicado a membrana plasmática vimos que el movimiento de flip-flop de los
fosfolípidos es poco frecuente. ¿Cómo justificás entonces, la asimetría
observada en tales membranas respecto a la localización de los fosfolípidos?
EJERCICIOS DE APLICACIÓN
En esta sección, hemos incluido problemas que relacionan los temas
estudiados en este TP con problemáticas de importancia médica,
identificados con el símbolo:
Al final de algunos de estos problemas encontrarás un texto breve
identificado como “Lectura complementaria” que brinda una breve
explicación sobre el tema biomédico que se desarrolla en el mismo. Su
lectura no resulta indispensable para la resolución del problema, pero brinda
información útil para tu futura formación como médico tanto generalista
como especialista.
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1- Observá el siguiente esquema.
a) Completá las referencias, indicando cuáles son las estructuras intracelulares
señaladas. Mencioná la función que cumple cada una de ellas.
b) ¿Cuáles de esos compartimentos están relacionados entre sí y cuáles no lo
están?
2- Por ingeniería genética se diseñaron una serie de genes. Cada uno de ellos
codifica para una proteína con señales de localización intracelular
contradictorias. ¿En qué compartimiento esperarías encontrar a cada una de
las siguientes combinaciones? ¿Por qué?
a) Señales de importación a núcleo e importación a RE
b) Señales de importación a peroxisomas e importación a RE
c) Señales de importación a mitocondria y retención a RE (considerar que la
secuencia de importación a RE no está presente)
d) Señales de importación a núcleo y exportación de núcleo
3- Dado el siguiente listado de proteínas:
Fosfofructoquinasa*
Fosfatasa ácida
Catalasa
ARN polimerasa III
ADN polimerasa
Histonas
ATPasa Na
+
- K
+
Disulfuro isomerasa**
Aminoacil ARNt sintetasa
Citocromo C
* La fosfofructoquinasa es la enzima que cataliza la transferencia de un grupo fosfato desde el
ATP a la fructosa 6-fosfato en la glucólisis.
**La proteína disulfuro isomerasa es una enzima que cataliza la formación y ruptura de puentes
disulfuro entre cisteínas dentro de una proteína catalizando el plegamiento proteico.
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a) Indicá cuáles de estas moléculas presentan secuencias señales y cuáles
carecen de ellas. Establecé los motivos de estas diferencias.
b) ¿Qué características presentarán las secuencias señales en aquellas
proteínas que las presentan? (tipo de aminoácidos, lugar de la cadena
polipeptídica donde se encuentran, etc)
c) Analizando el mapa de carreteras que figura a continuación, indicá el camino
seguido por las siguientes proteínas, desde su sitio de síntesis hasta su destino
final mencionando el tipo de transporte involucrado en cada caso y las
modificaciones que sufren cada una de ellas.
Fosfofructoquinasa – disulfuro isomerasa – fosfatasa ácida –ADN polimerasa–
catalasa – Citocromo C - ATPasa Na
+
- K
+
4- Al sintetizar in vitro moléculas de inmunoglobulinas
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empleando ribosomas
libres y el ARNm que las codifica, se vio que presentaban una secuencia
terminal adicional de unos 20 aminoácidos que no aparecía en las
inmunoglobulinas naturales. El péptido extra tampoco aparecía en las
inmunoglobulinas sintetizadas in vitro por los ribosomas ligados al retículo
endoplásmico rugoso fraccionado a partir de un homogenado celular. ¿Qué
conclusiones se pueden sacar de estas observaciones?
(1) Las inmunoglobulinas son proteínas globulares circulantes, altamente específicas,
sintetizadas por los linfocitos B.
5- En el curso de muchas reacciones metabólicas que ocurren en las células se
generan productos tóxicos que pueden producir mutaciones génicas y
alteraciones en las membranas celulares, este último hecho vinculado con
algunos aspectos del proceso de envejecimiento celular.
Transporte regulado
Transporte transmembrana
Transporte vesicular
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Entre esos productos se cuentan el peróxido de hidrógeno (H
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0
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).
Respecto a esta sustancia:
a) ¿Qué organela está relacionada con su producción?
b) ¿De qué forma se degrada este producto tóxico? Escribí las reacciones de
oxidación que ocurren dentro de la organela.
c) Explicá las funciones del H
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0
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en las células hepáticas y renales.
6- Un cultivo de levaduras se repicó en tres tubos de ensayo, los cuales a su
vez fueron incubados en presencia de grandes cantidades de metanol para un
tubo, ibuprofeno en un segundo tubo y finalmente glucosa para el tercer tubo.
¿Cuál de estos tres tubos crees que es el tubo control? ¿Esperás encontrar
diferencias significativas respecto al desarrollo de algún orgánulo en las
levaduras de alguno de los tubos de reacción respecto a dicho control?
Justificá tu respuesta.
Metanol
7- Un individuo consume regularmente altas dosis de fenobarbital, una droga
liposoluble perteneciente al grupo de los hipnóticos que produce alteraciones
sobre el sistema nervioso central.
a) ¿Qué orgánulo de las células hepáticas aumenta su superficie?
b) ¿Por qué se activan los ribosomas de las células hepáticas?
c) Si este individuo deja de consumir fenobarbital, ¿qué cambios ocurrirán en
sus células hepáticas?
d) Explicá brevemente en qué consiste la detoxificación mediada por el
orgánulo mencionado en el primer inciso.
8- Maria G. es una joven paciente tuya que actualmente se encuentra en
tratamiento por tuberculosis. Hace algo más de dos meses toma las dosis que
se le recomendó de rifampicina, un antibiótico y potente inductor de la
citocromo p450 hepática.
María se siente paulatinamente mejor de su enfermedad y así se lo hace
saber, pero ahora el motivo de su consulta es otro. Ella toma también
anticonceptivos orales, método que le había sido siempre eficaz.
Ahora está muy preocupada, tiene fuertes sospechas de que está embarazada.
Entonces le tomás una muestra de sangre, la enviás al laboratorio y confirmás
la sospecha de tu paciente.
a) ¿Qué tipo de metabolización te parece que puede tener el anticonceptivo
oral que estaba tomando María (teniendo en cuenta que se trata de un
compuesto esteroideo)? Describí brevemente este proceso.
b) ¿Te parece que hay alguna relación entre el tratamiento antituberculoso y el
embarazo de María? De contestar afirmativamente intentá explicar dicha
relación.
c) ¿Cómo te parece que podría haberse evitado este inconveniente?
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9- Empleando el siguiente esquema:
a) Completá los espacios en blanco seleccionando del siguiente listado sólo los
términos correctos:
Peptidiltransferasa- colesterol- citosol- dolicol fosfato- espacio extracelular-
oligosacárido transferasa- cadena lateral de lisina- oligosacárido- luz del RER-
cadena lateral de asparagina- translocación
b) Respondé seleccionando la opción correcta:
El proceso de glicosilación en el RER implica:
a) la activación de monosacáridos en el citosol con GDP o UDP
b) la participación de moléculas de dolicol en la membrana del RER
c) la unión de un oligosacárido al nitrógeno de la cadena lateral de un residuo
de Asparagina
d) la actividad de la enzima oligosacárido transferasa
e) todas son correctas
10- Te encontrás estudiando una enfermedad hereditaria que cursa con retraso
mental, hepatoesplenomegalia (agrandamiento del bazo y el hígado) y muerte
a una corta edad. Esta enfermedad es el resultado de una mutación en el gen
que codifica para la enzima DPM1 (Dolicol-P-manosa sintasa) encargada de
catalizar la síntesis de Dolicol-P-manosa que actuará como donor de manosas
que serán adicionadas al oligosacárido precursor unido al dolicol. Como
consecuencia de ello, el oligosacárido quedará truncado con 5 residuos de
manosa, en lugar de 9 como presenta normalmente.
Realizás una biopsia de hígado a un paciente que presenta dicha enfermedad y
la envías a analizar. El informe del patólogo detalla la presencia de “hepatocitos
con acúmulos eosinófilos
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amorfos rodeados por membrana y no se evidencia
el RER. El resto del sistema de endomembrana no presenta alteraciones”.
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Considerando este resultado decidís enviar las muestras para la realización de
una técnica histológica que detecta una glicoproteína de membrana (el receptor
de LDL) y proteínas del citosol.
En el primer caso, donde se realiza la detección del receptor de LDL, se
encuentra esta proteína en los acúmulos eosinófilos y su presencia resulta muy
escasa en la membrana; en el segundo caso (detección de proteínas del
citosol) el resultado es normal, observándose una presencia homogénea de
proteínas en el citosol.
(*) Información adicional: Acúmulos eosinófilos: estructuras de carácter básico afines a la
eosina, un colorante ácido de tonalidad rosada utilizado para realizar tinciones histológicas
Basándote en estos datos respondé indicando la opción correcta:
1) La organela involucrada en esta enfermedad es:
A. Mitocondria
B. RER
C. REL
D. Lisosomas
E. Núcleo
2) Los acúmulos eosinófilos presentes en la biopsia del tejido representan en
las células:
A. gotas lipídicas
B. glicoproteínas acumuladas en estructuras membranosas
C. ácidos nucleicos acumulados en estructuras membranosas
D. acúmulos de almidón
E. ninguna es correcta
3) Las proteínas permanecen como acúmulos en el RER debido a que:
A. las proteínas presentan un defecto en la O-glicosilación y por lo tanto no se
pueden exportar al citosol para degradarse vía proteosoma.
B. las proteínas presentan un defecto en la N-glicosilación y por lo tanto no se
pueden exportar al citosol para degradarse vía proteosoma.
C. están ausentes las peptidil transferasas
D. disminuye la proteólisis en la luz del RER
E. ninguna es correcta
4) Las proteínas citosólicas no se ven afectadas porque:
A. son proteínas que se pliegan correctamente en el RE
B. son proteínas que no presentan secuencia señal y por lo tanto no se
importarán al RE
C. son proteínas cuya síntesis ocurre en el RE y luego son translocadas al
citosol
D. son proteínas que se N-glicosilan en el RER
E. Ninguna es correcta
5) Teniendo en cuenta el paso enzimático que se encuentra afectado en esta
patología, elegí la opción correcta
A. Los niveles de GDP-manosa estarán aumentados en estos pacientes
B. Los niveles de Dolicol-P manosa estarán disminuídos en estos pacientes
C. Los niveles de GDP-manosa estarán disminuídos en estos pacientes
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D. Los niveles de Dolicol-P manosa no cambian en estos pacientes
E. A y B son correctas.
Guía TP 9 Membranas internas 1 2022 (1).pdf
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