EL RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

Es una estructura membranosa multiplegada dentro de las células eucariotas, que desempeña un papel importante en la síntesis de las moléculas complejas requeridas por la célula y el organismo como un todo.

El retículo endoplásmico es un orgánulo distribuido por todo el citoplasma de la célula eucariota. Forma parte del sistema endomembranoso.

 Existen dos tipos de retículo endoplásmico que llevan a cabo funciones diferentes, el rugoso y el liso.

El rugoso se encarga de la síntesis y el plegamiento correcto de las proteínas mientras que el liso lleva a cabo la síntesis de lípidos, almacenamiento de calcio y detoxificación de drogas

A menudo, las membranas de estas estructuras se alinean con los ribosomas en sus superficies exteriores, dándoles una apariencia áspera. Esta parte se llama retículo endoplásmico rugoso, en contraste con el retículo endoplásmico liso, donde no hay ribosomas adjuntas.

Los ribosomas del retículo endoplasmático rugoso fabrican proteínas que entran en los canales del retículo endoplasmático, y los trasladan a lugares donde pueden crear bolsas. Estas bolsas se pueden dividir como vesículas para transportar su carga de proteínas al complejo de Golgi para su distribución.

Las proteínas producidas en las células secretoras, son ejemplos de síntesis de proteínas por el retículo endoplásmico rugoso.

Estas incluyen las enzimas digestivas producidas en el estómago, y las hormonas de proteínas como la insulina producida en el páncreas. Los sistemas de órganos que producen muchas proteínas, tienen células con una gran cantidad de retículo endoplasmático rugoso.

El retículo endoplásmico liso desempeña un papel importante en la síntesis de los lípidos, por medio de enzimas incrustadas en estas membranas lisas. Produce los fosfolípidos y el colesterol utilizados en la formación de la membrana, y junto con las proteínas de membrana producidas por el RE rugoso,

 puede sintetizar más de membranas por sí misma, para el complejo de Golgi, la membrana celular, los lisosomas, y otros.

En las células del hígado el RE liso contiene enzimas para la desintoxicación de drogas nocivas y de subproductos metabólicos. En los órganos reproductivos, el ER liso en las células, produce las hormonas esteroides testosterona, y estrógeno.

TIPOS

Es un orgánulo formado por una serie de túbulos, sacos y vesículas rodeados de membrana e interconectados entre sí. Se pueden distinguir dos tipos: el rugoso y el liso. En las células musculares se encuentra un tercer tipo derivado del retículo endoplásmico liso conocido como retículo sarcoplásmico.

RETÍCULO ENDOPLÁSMATICO RUGOSO

Presenta en su superficie ribosomas que se encuentran sintetizando proteínas cuyo destino puede ser la membrana plasmática, el exterior de la célula o los lisosomas y endosomas.

En el retículo rugoso las proteínas que están siendo sintetizadas por los ribosomas se pliegan y sufren también algunas modificaciones post-traduccionales como la N-glicosilación sobre residuos de asparragina.

El plegamiento de las proteínas recién sintetizadas es dirigido por las chaperonas. Las proteínas que se pliegan de forma inadecuada son degradadas en un proceso conocido como UPR (Unfolded Protein Response) o respuesta a proteínas mal plegadas. Fallos en esta respuesta pueden causar el acúmulo de proteínas anómalas en el interior del retículo que puede producir el llamado “estrés del retículo endoplásmico”.

Este tipo de estrés se relaciona con la patogenia de importantes enfermedades como la diabetes o la ateroesclerosis. La respuesta a proteínas mal plegadas está también relacionada con los procesos de autofagia en la que se produce la degradación de los propios componentes de la célula por formación de autofagosomas a partir de membranas del retículo endoplásmico.

Tras su paso por el retículo endoplásmico las proteínas pasan mediante vesículas a la cara cis del aparato de Golgi de donde seguirán hacia su localización definitiva. Las proteínas residentes en el retículo endoplásmico son recuperadas del aparato de Golgi mediante vesículas que proceden de la cara cis del mismo y regresan al retículo.

Debido a su implicación en la producción de proteínas que posteriormente serán secretadas el retículo endoplásmico rugoso es muy abundante en células secretoras, como las células principales del estómago o las células plasmáticas productoras de anticuerpos.

RETÍCULO ENDOPLÁSMATICO LISO

No presenta ribosomas. Sus funciones principales son la síntesis de lípidos de membrana, el almacenamiento de calcio y la detoxificación de drogas. Debido a esta última función, el retículo endoplásmico liso es muy abundante en hepatocitos y aumenta con la ingesta de sustancias tóxicas como el alcohol.

En células musculares lisas y estriadas encontramos una forma especializada de retículo endoplásmico liso conocida como retículo sarcoplásmico. El retículo sarcoplásmico es un importante almacén del calcio que se utiliza en el proceso de contracción muscular.

CARACTERÍSTICAS GENERALES

· El retículo endoplásmico se encuentra dentro de la célula, rodeado de membrana, y establece dos compartimentos. Uno externo y otro interno.

· Está en relación con otros orgánulos, constantemente en funcionamiento y dura toda la vida celular.

· Se encuentra en regiones basófilas del citoplasma (con microscopía óptica)

· Con el M.E.T., el retículo endoplásmico está formado por:

1-Sáculos y cisternas

2-Túbulos aplanados formados por una membrana que rodea la luz (lumen) del retículo.

3-A la luz se le llama lumen o espacio cisternal del retículo.

· Por aislamiento de fracciones podemos llegar a aislar el retículo liso del retículo rugoso.

· El retículo liso es muy poco abundante excepto en las células destinadas a sintetizar hormonas esteroideas y al metabolismo alto de lípidos.

1-Queda reducido a una pequeña zona del retículo elemento transicional.

2-Posee formas tubulares desorganizadas.

· El elemento transicional se caracteriza porque tiene ribosomas sólo en una cara.

· La cantidad de retículo endoplasmático presente varia, depende del estado metabólico de la célula.

· El fenobarmital o los barbitúricos en células de rata aumentan el volumen del retículo endopolasmático liso en mucha cantidad espuesta contra la toxicidad. Si se deja de administrar se destruye por autofagia.

· El retículo rugoso y el liso se aíslan fácilmente porque el retículo rugoso pesa más.

· Se analizan las membranas y se ve que tienen casi la misma composición. Excepto las proteínas específicas de cada uno.

1-Proteínas en las que se adhieren ribosomas (en el rugoso)

2-En el retículo liso se encuentran los enzimas necesarios para la síntesis de lípidos y detoxificaciones de productos (citocromo p450)

· Las dos membranas son similares. Formadas por:

1-30% de lípidos

2-70% proteínas

3-Casi un 0% de glúcidos que se encuentran unidos a proteínas

· Vías de movimiento de las proteínas.

FUNCIONES

El ARN mensajero es el que lleva la información para la síntesis de proteínas, es decir, determina el orden en que se unirán los aminoácidos. Esta información está codificada en forma de tripletes, cada tres bases constituyen un codón que determina un aminoácido.

Las reglas de correspondencia entre codones y aminoácidos constituyen el código genético. La síntesis de aminoácidos tiene lugar en los ribosomas del citoplasma.

Los aminoácidos son transportados por el ARN de transferencia, específico para cada uno de ellos, y son llevados hasta el ARN mensajero, dónde se aparean el codón de éste y el anticodón del ARN de transferencia, por complementariedad de bases, y de ésta forma se sitúan en la posición que les corresponde. Una vez finalizada la síntesis de una proteína, el ARN mensajero queda libre y puede ser leído de nuevo.

De hecho, es muy frecuente que antes de que finalice una proteína ya está comenzando otra, con lo cual, una misma molécula de ARN mensajero, está siendo utilizada por varios ribosomas simultanéamente.

· Metabolismo de lípidos: El retículo endoplasmático liso, al no tener ribosomas le es imposible sintetizar proteínas pero sí sintetiza lípidos de la membrana plasmática, colesterol y derivados de éste como las ácidos biliares o las hormonas esteroideas.

· Detoxificación: Es un proceso que se lleva a cabo principalmente en las células del hígado y que consiste en la inactivación de productos tóxicos como drogas, medicamentos o los propios productos del metabolismo celular, por ser liposolubles (hepatocitos).

· Glucosilación: Son reacciones de transferencia de un oligosacárido a las proteínas sintetizadas. Se realiza en la membrana del retículo endoplasmático. De este modo, la proteína sintetizada se transforma en una proteína periférica externa del glucocálix en la reproduccion de lisosomas.

RIBOSOMA 

Es un orgánulo pequeño formado por ARNr y proteínas cuya función es colaborar en la traducción, una etapa de la síntesis de proteínas.

El ribosoma está constituido por ARNr y proteínas formando dos subunidades, una pequeña y otra grande, dejando entre ellas dos surcos: uno donde encaja el ARNm y otro por donde sale la cadena polipeptídica recién sintetizada. Se encuentran tanto en bacterias como en eucariotas, diferenciándose en tamaño y número de proteínas. Cada subunidad se ensambla en el núcleo, concretamente en el nucleolo, pero son exportadas separadas al citoplasma donde tras unirse llevan a cabo su función. Aquí pueden encontrarse de forma libre, formando polirribosomas, o asociados a retículo endoplasmático. 

El ribosoma posee tres sitios de unión: el sitio A, donde se une el aminoacil-tRNA; el sitio P donde se encuentra la cadena naciente; y el sitio E donde se libera el tRNA libre. 
El ribosoma es la principal diana de antibióticos en la inhibición de la síntesis de proteínas. Hay antibióticos, como los aminoglucósidos (estreptomicina, neomicina ó gentamicina) o nuevos macrólidos como los cetólidos (telitromicina), que se unen a algunas de las subunidades del ribosoma de bacterias interfiriendo en la traducción en algunas de sus etapas, con efecto bactericida. 
A su vez, los aminoglucósidos inhiben el reciclamiento de los ribosomas al finalizar la traducción. Hay otros antibióticos, como el cloranfenicol y la eritromicina, que se unen a la peptidil-transferasa localizada en la subunidad mayor del ribosoma de bacterias impidiendo su acción de favorecer el enlace peptídico entre el nuevo aminoácido y el fragmento de proteína ya sintetizado produciendo un efecto bacteriostático.

 Las tetraciclinas presentan también efecto bacteriostático, uniéndose a la subunidad pequeña del ribosoma de bacterias, interfiriendo en una etapa de la traducción. Actualmente se está intentando identificar nuevos antibióticos que interaccionen con la subunidad grande del ribosoma, interfiriendo en su ensamblaje.

ESTRUCTURA DEL RIBOSOMA

La estructura primaria se corresponde con una molécula flexible de gran longitud con una disposición aximétrica en las bases nitrogenadas y conteniendo una elevada proporción de guanina y escasa de citosina, en lo que respecta a organismos inferiores y vegetales; a medida que avanzamos en la escala evolutiva aumenta la citocina y va siendo menor la diferencia entre nucleotidos. 

Se pudo demostrar la existencia de una estructura secundaria con la espectroscopía viendo que la molecula de ARN se puede plegar debido a su flexibilidad. 

Si las bases que están en oposición son complementarias se unen y da el aspecto de que es una helice de ADN, hay otras zonas donde no hay oposición de bases complementarias y no se produce unión quedando como asas, a veces seguidos denominandose estructura de trébol que contiene también un ARN transferente.

En cuanto a la estructura terciaria se han propuesto varios modelos: según un modelo se produciría por un amontonamiento de cadenas de ácidos y daría lugar a estructuras en varilla. Según otro modelo propuesto por Attardi y Amaldi en el cual aparecen hélices de ARN ribosómico irradiando de un eje común.

FUNCIÓN

La función de los ribosomas es la síntesis de proteínas. Proceso mediante el cual el mensaje contenido en el ADN nuclear, que ha sido previamente transcrito en un ARN mensajero, es traducido en el citoplasma, juntamente con los ribosomas y los ARN de transferencia que transportan a los aminoacidos, para formar las proteínas celulares y de secreción. 

El ribosoma lee el ARN mensajero y ensambla la proteína con los aminoácidos suministrados por los ARN de transferencia, este proceso se denomina síntesis de proteínas.

Los polisomas se encargan de sintetizar proteínas de localización celular, mientras que los ribosomas del RER se encargan de sintetizar proteínas de exportación, o sea que se irán de la célula hacia otro lugar donde se necesite. Para la síntesis de proteínas se requiere la unión de una subunidad mayor y otra menor. Al terminar de fabricar las proteínas, se separan. 

Cuando vuelven a sintetizar se unen dos diferentes. En esta síntesis de proteínas los ribosomas se asocian en grupos mediante un filamento de unos 2 nm. de espesor. Estos ribosomas asociados se denominan polisomas, y suelen adoptar una figura en espiral. La subunidad menor queda hacia el interior de la espiral. 

Los ribosomas forman polisomas para realizar cualquier tipo de síntesis proteicas: tanto la efectuada por los ribosomas libres como la realizada por los asociados a membranas (RER). En el RER la subunidad mayor es la que se adosa a la membrana.

El número de ribosomas que forman un polisoma y la longitud de ARN-m que los une varía según el peso molecular de las proteínas que se va a sintetizar. 

Para la síntesis de proteínas, los ribosomas recorren el ARNm desde un extremo a otro. Por cada tres nucleótidos recorridos, incorporan un aminoácido a la cadena de proteínas que están sintetizando; aminoácidos que les proporciona el ARNt .

Cuando han completado el recorrido, los ribosomas se liberan del ARNm y suelta la proteína ya terminada. Mientras se esté sintetizando proteínas, por cada ribosoma que abandona el polisoma en el extremo final, otro se incorpora en el inicial, de modo que el ritmo de trabajo del polisoma siempre es complejo. El ARNt y la cadena de aminoácidos que se está formando se encuentran en un canal situado en la subunidad mayor.

EL APARATO DE GOLGI

Es un orgánulo presente en todas las células eucariotas. Pertenece al sistema de endomembranas. Está formado por unos 80 dictiosomas (dependiendo del tipo de célula), y estos dictiosomas están compuestos por 40 o 60 cisternas (sáculos) aplanadas rodeados de membrana que se encuentran apilados unos encima de otros, y cuya función es completar la fabricación de algunas proteínas. Funciona como una planta empaquetadora, modificando vesículas del retículo endoplasmático rugoso. El material nuevo de las membranas se forma en varias cisternas del aparato de Golgi. Dentro de las funciones que posee el aparato de Golgi se encuentran la glicosilación de proteínas, selección, destinación, glicosilación de lípidos, almacenamiento y distribución de lisosomas, al igual que los peroxisomas, que son vesículas de secreción de sustancias. La síntesis de polisacáridos de la matriz extracelular.

 

ESTRUCTURA DEL APARATO DE GOLGI

El aparato de Golgi se compone en estructuras denominadas sáculos. Éstas se agrupan en número variable, habitualmente de 4 a 8, formando el dictiosoma. Presentan conexiones tubulares que permiten el paso de sustancias entre las cisternas. Los sáculos son aplanados y curvados, con su cara convexa (externa) orientada hacia el retículo endoplasmático. Normalmente se observan entre 4 y 8, pero se han llegado a observar hasta 60 dictiosomas. Alrededor de la cisterna principal se disponen las vesículas esféricas recién exocitadas. El aparato de Golgi se puede dividir en tres regiones funcionales:

· Región Cis-Golgi: es la más interna y próxima al retículo. De él recibe las vesículas de transición, que son sáculos con proteínas que han sido sintetizadas en la membrana del retículo endoplasmático rugoso (RER), introducidas dentro de sus cavidades y transportadas por el lumen hasta la parte más externa del retículo. Estas vesículas de transición son el vehículo de dichas proteínas que serán transportadas a la cara externa del aparato de Golgi.

· Región medial: es una zona de transición.

· Región Trans-Golgi: es la que se encuentra más cerca de la membrana plasmática. De hecho, sus membranas, ambas unitarias, tienen una composición similar.

Las vesículas provenientes del retículo endoplásmico se fusionan con el cis-Golgi, atravesando todos los dictiosomas hasta el trans-Golgi, donde son empaquetadas y enviadas al lugar que les corresponda. Cada región contiene diferentes enzimas que modifican selectivamente las vesículas según donde estén destinadas.

FUNCIONES GENERALES DEL COMPLEJO DE GOLGI

Se encarga de la modificación, distribución y envío de dichas macromoléculas en la célula. Modifica proteínas y lípidos (grasas) que han sido sintetizados previamente tanto en el retículo endoplasmático rugoso como en el liso y los etiqueta para enviarlos a donde corresponda, fuera o dentro de la célula. Las principales funciones del aparato de Golgi son:

· Modificación de sustancias sintetizadas en el RER: En el aparato de Golgi se transforman las sustancias procedentes del RER. Estas transformaciones pueden ser agregaciones de restos de carbohidratos para conseguir la estructura definitiva o para ser proteolizados y así adquirir su conformación activa. Por ejemplo, en el RER de las células acinosas del páncreas se sintetiza la proinsulina que debido a las transformaciones que sufre en el aparato de Golgi, adquirirá la forma o conformación definitiva de la insulina. Las enzimas que se encuentran en el interior de los dictiosomas son capaces de modificar las macromoléculas mediante glicosilación (adición de carbohidratos) y fosforilación (adición de fosfatos). Para ello, el aparato de Golgi transporta ciertas sustancias como nucleótidos y azúcares al interior del orgánulo desde el citoplasma. Las proteínas también son marcadas con secuencias señal que determinan su destino final, como por ejemplo, la manosa-6-fosfato que se añade a las proteínas destinadas a los lisosomas. Para llevar a cabo el proceso de fosforilación el aparato de Golgi importa moléculas de ATP al interior del lumen, donde las kinasas catalizan la reacción. Algunas de las moléculas fosforiladas en el aparato de Golgi son las apolipoproteínas que dan lugar a las conocidas VLDL que se encuentran en el plasma sanguíneo. Parece ser que la fosforilación de estas moléculas es necesaria para favorecer la secreción de las mismas al torrente sanguíneo.

· Secreción celular: las sustancias atraviesan todos los sáculos del aparato de Golgi y cuando llegan a la cara trans del dictiosoma, en forma de vesículas de secreción, son transportadas a su destino fuera de la célula, atravesando la membrana citoplasmática por exocitosis. Un ejemplo de esto son los proteoglicanos que conforman la matriz extracelular de los animales. El aparato de Golgi es el orgánulo de mayor síntesis de carbohidratos. Esto incluye la producción de glicosaminoglicanos (GAGs), largos polisacáridos que son anclados a las proteínas sintetizadas en el RE para dar lugar a los proteoglicanos. De esto se encargarán las enzimas del Golgi por medio de un residuo de xilosa. Otra forma de marcar una proteína puede ser por medio de la sulfatación de una sulfotransferasa, que gana una molécula de azufre de un donador denominado PAPs. Este proceso tiene lugar en los GAGs de los proteoglicanos así como en los núcleos de las proteínas. Este nivel de sulfatación es muy importante para los proteoglicanos etiquetando funciones y dando una carga neta negativa al proteoglicano.

· Producción de membrana plasmática: los gránulos de secreción cuando se unen a la membrana en la exocitosis pasan a formar parte de esta, aumentando el volumen y la superficie de la célula.

· Formación de los lisosomas primarios.

· Formación del acrosoma de los espermios.