1. COMPLEJO DE GOLGI

2. El complejo de Golgi está unido física y químicamente al RE.
Becker,W.M. y col. 2000

3. COMPLEJO DE GOLGI
El nombre de Complejo de Golgi o Aparato de Golgi debe su nombre a Camillo Golgi,(1843_ ) biologo italiano que lo descubre en Utilizaba un método que empleaba sales cromoargénticas. En su tinción de fibras nerviosas realiza la fijación del tejido en una solución de aldehído-dicromato de ósmio, seguida por una impregnación con sales de oro o plata. En su época los resultados observados eran inconsistentes y controversiales, ya que ninguna estructura celular se identificaba o explicaba la tinción. A partir de los años 50’s con el desarrollo de la microscopia electrónica se confirma la existencia del organelo y se la da el nombre del investigador al demostrarse que la misma tinción que empleaba Golgi revelaba la presencia del complejo, en diferentes tipos celulares y con el uso de otros metales pesados.
Nota: Ag (procede del latín: argentum).

4. Vesículas fusionadas a MP
Cuerpos de Golgy (Dictiosomas)
El complejo de Golgi es una serie de cisternas de membrana aplanada, su forma es de discos que están amontonados. La serie de cisternas también es llamada: Pila Golgi, la cual es denominada en células vegetales como: Dictiosoma. En el interior de la cisterna se encuentra el lumen y el conjunto de cisternas, junto con las vesículas que se desprenden de ellas, forman parte del sistema de endomembranas.

5. Usulamente hay de 3 a 8 cisternas por cada pila, en algunos organismos puede estar formada por docenas de cisternas.
El número y tamaño de los sacos de Golgi, varía según el tipo celular y su actividad metabólica.
Algunas células sólo tienen un saco largo, mientras que otras tienen miles de sacos, sobre todo si se trata de células muy activas en secreción.

6. Tinción inmunoquímica del Complejo de Golgi.
Becker,W.M. y col. 2000

7. Vesículas de transporte RER A G
El AG es un estructura dinámica, que junto con el RE están rodeados por numerosas vesículas de transporte.
Las vesículas de transporte surgen de las membranas en una región de la célula y se fusionan en otras membranas.Transportan lípidos y proteínas desde los elementos transicionales del RE al AG, entre las cisternas del Golgi y desde el CG a varios destinos en la célula:granulos secretorios, endosomas y lisosomas.
La mayor parte de vesículas de transporte son llamadas vesículas cubiertas, ya que están rodeadas por proteínas. El tipo de proteína depende del papel que desempeñe la vesícula en la célula.
Las proteínas de cubierta más estudiadas son de: clatrina, COPI y un par de proteínas llamadas COP II. (COP es abrev. De prot. De cubierta citosol.)

8. http://scientia.japonismo.com/Una-celula-por-dentro.html animación
animación
Ver animación del interior celular

9. Vesiculas de cubierta Clatrina COP I COP II A G Vesículas
de transporte
RER
A G
Clatrina
COP I
COP II
Vesiculas de cubierta
El AG es un estructura dinámica, que junto con el RE están rodeados por numerosas vesículas de transporte.
Las vesículas de transporte surgen de las membranas en una región de la célula y se fusionan en otras membranas.Transportan lípidos y proteínas desde los elementos transicionales del RE al AG, entre las cisternas del Golgi y desde el CG a varios destinos en la célula:granulos secretorios, endosomas y lisosomas.
La mayor parte de vesículas de transporte son llamadas vesículas cubiertas, ya que están rodeadas por proteínas. El tipo de proteína depende del papel que desempeñe la vesícula en la célula.
Las proteínas de cubierta más estudiadas son de: clatrina, COPI y un par de proteínas llamadas COP II. (COP es abrev. De prot. De cubierta citosol.)

10. Aparato de Golgi
Endosoma temprano

12. Complejo de Golgi. Cara Cis (CGN) Red Cis Golgi
Cara Trans (TGN) Red trans Golgi
Complejo de Golgi.
CGN
El A G presenta dos caras o lados diferentes. La cara Cis ( o de Formación) se orienta hacia los elementos transicionales del RE. Las vesículas de transición cubiertas contienen lípidos y proteínas sintetizados de novo en el RE y contínuamente llegan al AG, donde se fusionan con la membrana.
El lado opoesto del AG es llamado la cara Trans ( o de Maduración). El compartimiento en este lado es una red de túbulos de membrana (Red trans Golgi) (TGN).
Las vesículas de transporte cubiertas, contínuamente brotan desde las cisternas TGN, llevando proteínas procesadas desde el AG a granulos secretorios, endosomas lisosomas y a la membrana plasmática.
Los sacos entre la CGN y la TGN comprenden las cisternas medias, en las cuales much de los procesos de maduración de proteínas ocurren.
TGN
Becker,W.M. y col. 2000

13. b-D-Acetilglucosamina
Tinción
Inmunohistoquímica
- N-Acetilglucosamin-transferasa I
Glucoproteínas O
CH2OH HO OH H HN
CH3 C
b-D-Acetilglucosamina
(GlcNAc)
La CGN y la TGN y cisternas medias son bioquímica y funcionalmente diferentes. Cada compartimiento contiene las enzimas necesarias para pasos específicos.
La CGN y TGN y cisternas medias, también varían en la clase de vesículas cubiertas asociadas con cada compartimiento.
Por tinción inmunológica y citoquímica se ha mostrado que receptores de proteínas específicas y enzimas, están concentradas dentro del CGN, mientras que otras proteínas son encontradas en las cisternas medias o en el TGN, indicando una polaridad bioquímica.
Un ejemplo, es el AG de una célula de riñón de conejo, en donde mediante la tinción inmunohistoquímica se ha detectado la N-acetillucosamina transferasa l, una enzima que adiciona N-acetilglucosamina a cadenas de carbohidratos previamente adheridos a proteínas en RE o AG, y que sólo se localiza en la región media del AG.

14. Retículo endoplásmico
Granulos de Secreción
Endosomas
Membrana plasmática
Complejo de Golgi
Retículo endoplásmico
COP I, COP II
Las vesículas que brotan del RE, estan cubiertas con proteínas COP I o COP II, mientras que las vesículas que nacen del CGN o citerna media del AG, están cubiertas con proteínas COP I y las vesículas que nacen del TGN están cubiertas con clatrina.

15. Fluído de Lípidos y Proteínasaa
Núcleo AG
RER
Modelo de Cisterna Estacionaria
Modelo de Maduración de Cisternas
Dos modelos, explican el movimiento de lípidos y proteínas a través de las cisterna media del AG.
Modelo de Cisterna Estacionaria: cada compartimiento de los sacos del AG es una estructura estable.
El trafico entre sucesivas cisternas es mdiado por vesículas que van y vienen, que nacen desde una cisterna y se fusionan en otra, que suele ser la siguiente, en la secuencia Cis. Trans.
Las proteínas destinadas al TGN serán almacenadas y empacadas dentro de vesículas blanco para varios destinos, no necesariamente hay una selección y concentración, simplemente son llevadas hacia fuera por vesículas nacientes. Por otra parte, las moléculas que pertenecen al RE son activamente retenidas y retraídas.

16. Retículo endoplásmico
Granulos de Secreción
Endosomas
Membrana plasmática
Complejo de Golgi
Retículo endoplásmico
COP I, COP II
En el 2o. modelo de maduración, es: el Modelo de Maduración Cisternal. En éste las cisternas del AG son compartimentos de tránsito que gradualmente cambian desde la CGN a través de las cisternas medias a cisternas TGN. En este modelo, las vesículas que transitan desde el RE convergen para formar el CGN, éstas vesículas del CGN acumulan enzimas específicas para los pasos tempranso de procesamiento de proteínas. Paso por paso, la cisterna Cis es transformada en la cisterna media y después en la cisterna Trans y así se va obteniedo enzimas adicionales. Las enzimas que no necesitan ser tan grandes y se encuentran en las cisternas de adelante, retornan en vesículas a los compartimentos tempranos.
Por último, la forma TGN transporta vesículas o gránulos de secreción de diferentes contenidos, hacia varios destinos desde el AG.
Los dos modelos no son mutuamente excluyentes, ambos se aplican en algún grado, dependiendo del organismo y tipo de célula.
Algunos componentes observados en las cisternas media son tan grandes como para viajar en las pequeñas vesículas encontradas en la célula. Por ejemplo, polisacaridos producidos por varias sps de algas. 1o. Aparecen en compartimentos tempranos del AG, y posteriormente son encontrados en los compartimentos tardios del AG, los cuales se fusionan eventualmente con la membrana plasmática y liberan el producto finalizado por incorporación dentro de la pared celular.
Un proceso similar de maduración ocurre con procolágena en fibroblastos y caseína en células de glándula mamaria, viajando a través del AG.
animación

17. Procolágena
Caseína
Fibroblasto
Célula mamaria

18. Anterogrado Retrógrado
El movimiento del material sintetizado en el RE y modificado en el AG y que fluye hacia la membrana plasmática, es denominado: Anterogrado (antero deriva del latín “en frente” y grade “ir”). Además de los lípidos y proteínas llevados por vesículas, están las moléculas esenciales para el envase y carga de vesículas que serán dirigidas a sus destinos.
Cada vez que un gránulo de secreción se fusiona con la membrana plasmática y descarga su contenido al exterior por exocitosis, un trozo de membrana RE se convierte en parte de la MP. Para balancear el fluído de lípidos hacia la MP y para asegurar un suplumento de componentes para formar nuevas vesículas, la célula recicla lípidos y proteínas no mas grandes de lo necesario durante los últimos estados del transporte anterogrado.
Acompaña al movimiento anterogrado el transporte Retrógrado (retro del lat. “regresar”), donde el fluído de vesículas desde las cisternas del Golgi regresan hacia el RE.
En el modelo de cisterna estacionaria el fluído retrógrado facilita la recuperación de lípidos y proteínas que pasan desde el RE a la cara Cis del AG, o el retorno de proteínas específicas de compartimentos regresa de diferentes cisternas medias de los sacos de Golgi al RE, aún no es claro.
En el modelo de maduración de cisternas, el fluído retrógrado lleva material de regreso hacia compartimentos que se forman nuevamente, después de que receptores y enzimas no son tan necesarios en los compartimentos mas maduros.
Retrógrado

19. Papel del R.E. y C.G. en Glicosilación de proteínas. Unión N. Unión O.
Becker,W.M. y col. 2000
Asparagina
Papel del R.E. y C.G.
en Glicosilación
de proteínas.
Serina
Treonina
Unión N.
(N-Glicosilación)
Unión O.
(O-Glicosilación)
Muchas de las proteínas procesadas en RE y AG experimentan Glucosilación.
Subsecuentes reacciones catalizadas por enzimas, modifican los oligosacaridos que fueron adicionados a la proteína.
Hay 2 tipos de Glicosilación:
Glicosilación unión N (N-Glicosilación). Es la adición de un oligosacarido específico unido al grupo amino terminal de residuos de asparagina.
Glicosilación unión O (O-Glicosilación). Es la adición de oligosacaridos a grupos –OH de serina o treonina.
La glicosilación depende de modificaciones presedentes. Un error un paso como una enzima defectuosa probablemente bloqeará modificaciones del carbohidrato guiando a severas consecuencias para el metabolismo celular.
P.ej. Enzimas aberrantes implicadas en la glucosilación han sido relacionadas a carcinogénesis.
Hidroxilisina
Hidroxiprolina

20. b-D-Acetilglucosamina
Glucosilación del Núcleo
Becker,W.M. y col. 2000
Dolicol fosfato
Síntesis del núcleo del oligosacarido
Membrana del RE O
CH2OH HO OH H
D- Manosa HN
CH3 C
b-D-Acetilglucosamina
(GlcNAc)
Dolicol P N
Glicosil sintetasas
Ensamble de núcleo de Oligosacarido y Transferencia de Proteína.
Es posible dividir la N-glicosilación en 2 estados, el evento inicial y la modificación subsecuente de la cadean de carbohdratos.
Las enzimas que catalizan varios pasos de la glicosilación y subsecuentes modificaciones están presentes en diferentes compartimentos o grupo de compartimentos del RE o AG.
1er. Estado de N-glicosilación o Núcleo de glicosilación, ocurre en el RE. Normalmente el carbohdrato que se une a la asparagina es el N-acetilglucosamina (GlcNac). A pesar de la variedad de oligosacaridos encontrados en glucoproteínas en el RE, todas tienen en común un núcleo de manosa, consistente de: 2 GLcNac, 9 manosas y 3 glucosas. Este núcleo de oligosacarido es construído por la adición secuencial de monosacaridos a un transportador lipídico: Dolicol fosfato.
1er. Paso. Ocurre en el citosol de la membrana del RE y los otros pasos en el lumen del RE.
La translocación del citosol al lumen del Re es catalizado por flipsas específicas.
El núcelo de oligosacarido es transferido por un simple dolicol a un residuo de asparagina de la proteína, reacción catalizada por Oligosacaril transferasa, enlazada a membrana.
En lagunos casos el núcleo de oligosacarido es adicionado a la proteína cuando el polipéptido es sintetizado por uhn ribosoma enlazado a la membrana del RE.
Durante el 2o. Estado de N-glucosilación, el núcleo de oligosacarido es debastado y modificado, ocurre en el lumen del RE y frecuentemente antes de que la biosíntesis del polipéptido sea completada. Específicamente 3 glucosas y una manosa son removidas por glucosidasas y manosidasas.
Oligosacariltransferasa

22. Oligosacarido rico en manosa Oligosacaridos complejos
Glucoproteína:
No cambia
Oligosacarido rico en manosa
Oligosacaridos complejos
Glucosilación Terminal
Proteína
N-glucosilada
3 Glucosas
1 Manosa
La proteína glucosilada es llevada al AG, región cis-med-trans, esta secuencia de eventos es la glucosilación terminal, para distinguirla de la glucosilación del núcleo, iniciada en el RE.
La glucosilación terminal incluye la remoción de pocos monosacaridos que fueron adicionados como parte del núcleo de glucosas en el RE. En algunos casos ya no ocurre este proceso cuando la glucoproteína llega al AG.
El oligosacarido resultante rico en manosa retiene las 2 GlcNAC y 6-8 manosas presentes en el núcleo.
En otros casos hay oligosacaridos complejos, generados al agregarse GlcNAC y otros monosacaridos (galactosa, ác. Siálico y fucosa).Dependiendo de que monosacarido se trate, esto ocurre en la región Cis-Med o Trans.
Cuando la glicoproteína sale del AG, pueden contener sólo oligosacaridos de manosa, sólo oligosacaridos complejos o ambos.
Glucosidasas
Manosidasas

23. Carbohidratos de una glucoproteína
Ac. Siálico
Azúcares comunes enlazados en glucoproteínas
Carbohidratos encontrados en glucoproteínas
Carbohidratos de una glucoproteína
Becker,W.M. y col. 2000
Glucocaliz de célula epitelial

24. Pasos de la compartamentalización de Glucosilación y posterior Modificación de Proteínas
Becker,W.M. y col. 2000
Biosíntesis del oligosacarido por
do a un residuo de asparagina
Adición del núceo del oligosacari-
glucosilación -N
Adición de N-acetilgalactosamina
a serina o treonina
proteínas lisosomales
Primer paso de fosforilación de
Remoción de manosa
Segunda fosforilación de
Adición de ac. siálico
Adición de galactosamina
Adición de sulfato a tirosina
CGN
TGN
Migración a través del AG RE
Cisterna media
Glucansintetasas
Glucosil transferasas
Dado el papel del A G en la glicosilación hay dos importantes enzimas: las glucan sintetasas y las glucosil transferasas.
Las sintetasas catalizan la formación de oligosacaridos a partir de monosacaridos y las glucosil transferasas adicionan los grupos carbohidratos a la proteína, de estas hay > 200 enzimas diferentes en Re y AG, un indicador de la complejidad del oligosacarido.
Estas enzimas se distribuyen en las regiones cis, Med y Trans de tal forma que hay paso de procesamiento enzimático.
La glucosilación sólo ocurre en el lumen, constituyendo las glucoproteínas y los glucolípidos la asimetria de la membrana.Cuando las vesícula nacientes viajan a otras membranas, constituyen la asimetria de ellas. Ya que el lumen es topológicamente similar a la superficie externa de la célula, es fácil ver por que todas las glucoproteínas de la MP se encuentran en el lado extracelular de la membrana.
Oligosacaridos de manosa
Oligosacaridos Complejos

25. Selección de Proteínas
Las proteínas sintetizadas en el RE pueden ser: Solubles o enlazadas a membrana y ser dirigidas hacia el RE, AG, endosomas o lisosomas. Una vez que las proteínas llegan a su organelo deben ser retenidas en ellos mediante ciertos mecanismos. Otras proteínas sintetizadas en el RER están destinadas a la MP o ser liberadas al exterior celular.
Cada proteína debe contener una etiqueta específica que la dirige, para su inclusión en una vesícula de transporte, que llevará material de un lugar específico a otro.
Dependiendo de la proteína y su destino, la etiqueta puede ser una secuencia de aa específicos, una cadena de oligosacarido, un dominio hidrofóbico u otro rasgo estructural. También puede ser el caso de que la etiqueta este implicada en excluir material desde ciertas vesículas.
La selección de proteínas se inicia en el RE y compartimentos Cis del AG, los cuales contienen mecanismos para recuperar o retener proteínas. La selección final del material que saldrá del AG, ocurre en el TGN donde los lípidos y proteínas serán selectivamente empaquetados en diferentes tipos de vesículas de transporte, cada uno destinado a un lugar diferente en la célula.
En algunos casos el AG, está también implicado en el procesamiento de proteínas que entran a la célula por endocitosis.
Becker,W.M. y col. 2000
Tráfico vesicular a traves del Sistema de Endomembranas

26. Ejemplo de código señal
Función de Señal
Importar hacia el RE
Retención en la luz del RE
Importar hacia mitocondria
Importar hacia núcleo
Importar hacia los peroxisomas
Ejemplo de código señal
+H3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-GLn-Leu-
Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Val-Phe-Gln-
-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-
+H3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe-
Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-
Tyr-Leu-Leu-
-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-
Ser-Lys-Leu
Se indican las secuencias de las señales en los péptidos y su destino. En Rojo se indican los aa positios y en azul los negativos. En la caja amarilla se encierra un a región extensa de aa hidrofóbicos, se indica la región N y C terminal. Por lo general a la señal de retención en el Re se le conoce por la abreviatura formada por las inicales de sus aminoácidos KDEL.

27. Selección de Proteínas
Las proteínas sintetizadas en el RE pueden ser: Solubles o enlazadas a membrana y ser dirigidas hacia el RE, AG, endosomas o lisosomas. Una vez que las proteínas llegan a su organelo deben ser retenidas en ellos mediante ciertos mecanismos. Otras proteínas sintetizadas en el RER están destinadas a la MP o ser liberadas al exterior celular.
Cada proteína debe contener una etiqueta específica que la dirige, para su inclusión en una vesícula de transporte, que llevará material de un lugar específico a otro.
Dependiendo de la proteína y su destino, la etiqueta puede ser una secuencia de aa específicos, una cadena de oligosacarido, un dominio hidrofóbico u otro rasgo estructural. También puede ser el caso de que la etiqueta este implicada en excluir material desde ciertas vesículas.
La selección de proteínas se inicia en el RE y compartimentos Cis del AG, los cuales contienen mecanismos para recuperar o retener proteínas. La selección final del material que saldrá del AG, ocurre en el TGN donde los lípidos y proteínas serán selectivamente empaquetados en diferentes tipos de vesículas de transporte, cada uno destinado a un lugar diferente en la célula.
En algunos casos el AG, está también implicado en el procesamiento de proteínas que entran a la célula por endocitosis.
Becker,W.M. y col. 2000
Tráfico vesicular a traves del Sistema de Endomembranas

28. Dirección de enzimas solubles a Endosomas y Lisosomas mediante
Becker,W.M. y col. 2000
Enzima lisosomal
es sintetizada y
glucosilada
Manosa es
fosforilada
por actividad
secuencial
de dos enzimas
Manosa-6 P enlaza
a el receptor y la
enzima y son
empaquetados en la
vesícula de transporte
El pH es más bajo,
la enzima se disocia
del receptor
Lisosoma
El receptor
es reciclado
Endosoma
Tardio
TGN
CGN
RER
Carbohidrato
Enzima
Fosfotrasnferasa
Glicosidasa
GlcNAC-1-P
GlcNAC
Dirección de
enzimas solubles
a Endosomas
y Lisosomas
mediante
la señal de
Manosa-6-P
6.4
5.5

29. Enfermedad I-Cell o Mucopolisacaridosis II
Se encontró que la paciente presentó en suero sanguíneo aumento exagerado de la actividad de enzimas lisosomales hexosaminidads total y b-glucuronidasa.
Presentó deterioro neurológico y general progresivos, facies toscas e incremento en la rigidez en articulaciones, disnea, bronconeumonía. Falleció al año 10 meses.

30. Dirección de enzimas solubles a Endosomas y Lisosomas mediante
Becker,W.M. y col. 2000
Enzima lisosomal
es sintetizada y
glucosilada
Manosa es
fosforilada
por actividad
secuencial
de dos enzimas
Manosa-6 P enlaza
a el receptor y la
enzima y son
empaquetados en la
vesícula de transporte
El pH es más bajo,
la enzima se disocia
del receptor
Lisosoma
El receptor
es reciclado
Endosoma
Tardio
TGN
CGN
RER
Carbohidrato
Enzima
GlcNAC-1-P
Fosfotransferasa
Dirección de
enzimas solubles
a Endosomas
y Lisosomas
mediante
la señal de
Manosa-6-P
Glicosidasa
GlcNAC
6.4
5.5

31. Tráfico de Proteínas de Secreción
Becker,W.M. y col. 2000

32. Nobel Prize: George E. Palade, 1974, physiology/medicine;
In the 1950s and 60s, pioneers such as George Palade combined state-of-the-art imaging techniques with biochemistry to understand cell function. This integrative approach revolutionized the discipline and gave birth to modern cell biology. One major development in this era was the mapping of the secretory pathway, from protein synthesis to exocytosis (this 1966 micrograph shows newly synthesized proteins on the rough endoplasmic reticulum).
1950s and 60s, George Palade, síntesis de proteínas y el camino de secreción por exocitosis

33. Evidencias autorradiográficas de la vía de secreción. Constitutiva
Regulada
Becker,W.M. y col. 2000

34. Secreción Constitutiva

35. Sinápsis química Secreción Regulada: Liberación de neurotransmisores
Axón presináptico
Dirección del impulso nervioso presináptico
Vesículas sinápticas conteniendo moléculas de neurotransmisor
Mitocondria
Vesícula sináptica
Espacio sináptico
Membrana presináp-tica
Moléculas de neurotransmisor
Dendrita postsináptica
Protuberancia sináptica
Membrana postsináp-tica
Receptores de membrana postsináp-tica
Secreción Regulada:
Liberación de
neurotransmisores
Becker,W.M. y col. 2000

38. Secreción
Regulada:
Liberación de
Insulina

39. Granulos de Zimógeno Célula Acinar Unidad Acinar Ducto Núcleo
Golgi
Retículo endoplásmico
Mitocondria
Granulos de Zimógeno
Becker,W.M. y col. 2000