Resultados de aprendizaje
- Describir la estructura, función y componentes del sistema de endomembranas.
Figura 1. Las proteínas de membrana y secretoras se sintetizan en el retículo endoplásmico rugoso (RER). La membrana del RER también modifica a veces las proteínas. (crédito: modificación del trabajo de Magnus Manske)
El sistema de endomembranas (endo = «dentro») es un grupo de membranas y orgánulos (Figura 1) en las células eucariotas que trabaja conjuntamente para modificar, empaquetar y transportar lípidos y proteínas. Incluye la envoltura nuclear, los lisosomas, las vesículas y el retículo endoplásmico y el aparato de Golgi, que veremos en breve. Aunque técnicamente no está dentro de la célula, la membrana plasmática se incluye en el sistema de endomembranas porque, como se verá, interactúa con los demás orgánulos endomembranosos. El sistema de endomembranas no incluye las membranas de las mitocondrias ni de los cloroplastos.
La figura 1 ilustra las conexiones del sistema de endomembranas a medida que una proteína integral de membrana (verde) en el RE es modificada por la unión de un carbohidrato (púrpura). Las vesículas con la proteína integral brotan del RE y se fusionan con la cara cis del aparato de Golgi. A medida que la proteína pasa por las cisternas del Golgi, se modifica aún más mediante la adición de más hidratos de carbono. Una vez completada su síntesis, sale como proteína integral de la membrana de la vesícula que brota de la cara trans del Golgi y, cuando la vesícula se fusiona con la membrana celular, la proteína se convierte en parte integral de esa membrana celular.
Retículo endoplásmico
El retículo endoplásmico (RE) (Figura 1) es una serie de sacos y túbulos membranosos interconectados que modifican colectivamente las proteínas y sintetizan lípidos. Sin embargo, estas dos funciones se realizan en zonas separadas del RE: el RE rugoso y el RE liso, respectivamente.
La porción hueca de los túbulos del RE se denomina lumen o espacio cisternal. La membrana del RE, que es una bicapa de fosfolípidos incrustada con proteínas, es continua con la envoltura nuclear.
RET rugoso
El retículo endoplásmico rugoso (RER) se llama así porque los ribosomas adheridos a su superficie citoplasmática le dan un aspecto tachonado cuando se observa a través de un microscopio electrónico (Figura 2).
Figura 2. Esta micrografía electrónica de transmisión muestra el retículo endoplásmico rugoso y otros orgánulos en una célula pancreática. (crédito: modificación del trabajo de Louisa Howard)
Los ribosomas transfieren sus proteínas recién sintetizadas al lumen del RER, donde sufren modificaciones estructurales, como el plegamiento o la adquisición de cadenas laterales. Estas proteínas modificadas se incorporarán a las membranas celulares -la membrana del RE o las de otros orgánulos- o se secretarán de la célula (como hormonas proteicas o enzimas). El RER también fabrica fosfolípidos para las membranas celulares.
Si los fosfolípidos o las proteínas modificadas no están destinados a permanecer en el RER, llegarán a sus destinos a través de vesículas de transporte que brotan de la membrana del RER (Figura 1).
Dado que el RER se dedica a modificar proteínas (como las enzimas, por ejemplo) que serán secretadas de la célula, usted estaría en lo cierto al suponer que el RER es abundante en las células que secretan proteínas. Este es el caso de las células del hígado, por ejemplo.
Retículo endoplásmico liso
El retículo endoplásmico liso (SER) es continuo con el RER pero tiene pocos o ningún ribosoma en su superficie citoplasmática. Las funciones del SER incluyen la síntesis de carbohidratos, lípidos y hormonas esteroides; la desintoxicación de medicamentos y venenos; y el almacenamiento de iones de calcio.
En las células musculares, un SER especializado llamado retículo sarcoplásmico es responsable del almacenamiento de los iones de calcio que se necesitan para desencadenar las contracciones coordinadas de las células musculares.
Cardiología
Las enfermedades del corazón son la principal causa de muerte en los Estados Unidos. Esto se debe principalmente a nuestro estilo de vida sedentario y a nuestras dietas ricas en grasas trans.
La insuficiencia cardíaca es sólo una de las muchas afecciones cardíacas incapacitantes. La insuficiencia cardíaca no significa que el corazón haya dejado de funcionar. Más bien significa que el corazón no puede bombear con suficiente fuerza para transportar sangre oxigenada a todos los órganos vitales. Si no se trata, la insuficiencia cardíaca puede provocar insuficiencia renal y de otros órganos.
La pared del corazón está compuesta por tejido muscular cardíaco. La insuficiencia cardíaca se produce cuando la retícula endoplásmica de las células musculares cardíacas no funciona correctamente. Como consecuencia, no se dispone de un número suficiente de iones de calcio para desencadenar una fuerza contráctil suficiente.
Los cardiólogos (cardi = «corazón»; ologista = «el que estudia») son médicos especializados en el tratamiento de las enfermedades del corazón, incluida la insuficiencia cardíaca. Los cardiólogos pueden diagnosticar la insuficiencia cardíaca mediante una exploración física, los resultados de un electrocardiograma (ECG, una prueba que mide la actividad eléctrica del corazón), una radiografía de tórax para ver si el corazón está agrandado y otras pruebas. Si se diagnostica insuficiencia cardíaca, el cardiólogo suele recetar los medicamentos adecuados y recomendar una reducción del consumo de sal de mesa y un programa de ejercicio supervisado.
Aparato de Golgi
Figura 3. El aparato de Golgi en este glóbulo blanco es visible como una pila de anillos semicirculares y aplanados en la parte inferior de la imagen. Se pueden ver varias vesículas cerca del aparato de Golgi. (crédito: modificación del trabajo de Louisa Howard)
Ya hemos mencionado que las vesículas pueden brotar del RE y transportar su contenido a otro lugar, pero ¿a dónde van las vesículas? Antes de llegar a su destino final, los lípidos o las proteínas de las vesículas de transporte tienen que ser clasificados, empaquetados y etiquetados para que acaben en el lugar correcto. La clasificación, el etiquetado, el empaquetado y la distribución de los lípidos y las proteínas tienen lugar en el aparato de Golgi (también llamado cuerpo de Golgi), una serie de membranas aplanadas (Figura 3).
El lado receptor del aparato de Golgi se llama cara cis. El lado opuesto se denomina cara trans. Las vesículas de transporte que se forman desde el RE viajan hasta la cara cis, se fusionan con ella y vacían su contenido en el lumen del aparato de Golgi. A medida que las proteínas y los lípidos viajan por el Golgi, sufren otras modificaciones que permiten su clasificación. La modificación más frecuente es la adición de cadenas cortas de moléculas de azúcar. Estas proteínas y lípidos recién modificados se etiquetan con grupos fosfato u otras moléculas pequeñas para que puedan dirigirse a sus destinos apropiados.
Por último, las proteínas modificadas y etiquetadas se empaquetan en vesículas secretoras que brotan de la cara trans del Golgi. Mientras que algunas de estas vesículas depositan su contenido en otras partes de la célula donde serán utilizadas, otras vesículas secretoras se fusionan con la membrana plasmática y liberan su contenido fuera de la célula.
En otro ejemplo de que la forma sigue a la función, las células que realizan una gran actividad secretora (como las células de las glándulas salivales que secretan enzimas digestivas o las células del sistema inmunitario que secretan anticuerpos) tienen una gran cantidad de Golgi.
En las células vegetales, el aparato de Golgi tiene la función adicional de sintetizar polisacáridos, algunos de los cuales se incorporan a la pared celular y otros se utilizan en otras partes de la célula.
Genetista
Muchas enfermedades surgen de mutaciones genéticas que impiden la síntesis de proteínas críticas. Una de ellas es la enfermedad de Lowe (también llamada síndrome oculocerebrorrenal, porque afecta a los ojos, el cerebro y los riñones). En la enfermedad de Lowe, hay una deficiencia en una enzima localizada en el aparato de Golgi. Los niños que padecen la enfermedad de Lowe nacen con cataratas, suelen desarrollar una enfermedad renal después del primer año de vida y pueden presentar una discapacidad mental.
La enfermedad de Lowe es una enfermedad genética causada por una mutación en el cromosoma X. El cromosoma X es uno de los dos cromosomas sexuales humanos, ya que estos cromosomas determinan el sexo de una persona. Las mujeres poseen dos cromosomas X, mientras que los hombres poseen un cromosoma X y un cromosoma Y. En las mujeres, sólo se expresan los genes de uno de los dos cromosomas X. Por lo tanto, las mujeres que son portadoras del gen de la enfermedad de Lowe en uno de sus cromosomas X tienen un 50% de posibilidades de padecer la enfermedad. Sin embargo, los hombres sólo tienen un cromosoma X y los genes de este cromosoma se expresan siempre. Por lo tanto, los varones siempre tendrán la enfermedad de Lowe si su cromosoma X es portador del gen de la enfermedad de Lowe. Ahora se ha identificado la localización del gen mutado, así como la de muchas otras mutaciones que causan enfermedades genéticas. Mediante las pruebas prenatales, una mujer puede averiguar si el feto que lleva en su seno puede padecer una de las diversas enfermedades genéticas.
Los genetistas analizan los resultados de las pruebas genéticas prenatales y pueden asesorar a las mujeres embarazadas sobre las opciones disponibles. También pueden llevar a cabo investigaciones genéticas que conduzcan a nuevos fármacos o alimentos, o realizar análisis de ADN que se utilizan en investigaciones forenses.
Pruébalo
¡Contribuye!
Mejora esta páginaAprende más