jueves, 7 de diciembre de 2017


Introducción al estudio de la biología celular y molecular
Postulados
  • Todos los organismos están compuestos de una o más células.
  • La célula es la unidad estructural de la vida.
  • Las células son pueden surgir de la división de una célula preexistente.

Propiedades básicas de las células 
  • Las células son muy complejas y organizadas: Cuanto más complejo es la estructura más son las partes que deben estar colocadas de manera adéudalas. Las actividades celulares pueden ser muy precisas (la replicación del ADN). Sus organelos tienen forma y ubicación particulares entre los individuos de una especie determinada.
  • Las células poseen un programa genético y los medios para usarlo: ADN empaquetado dentro de un grupo de cromosomas que ocupa el espacio del núcleo celular.
  • Las células son capaces de producir más de ellas mismas: Se producen por división, una célula madre da dos células hijas.
  • Las células obtienen y utilizan energía: La energía luminosa se convierte en energía química mediante la fotosíntesis. En las células animales la energía en forma de glucosa se libera del hígado y llega a la sangre y la glucosa se desensambla de tal manera que se almacena en forma de ATP.
  • Las células llevan a cabo diferentes reacciones químicas: Todos los cambios químicos suceden en las células, necesitan de enzimas.
  • Las células se ocupan de numerosas actividades mecánicas: Los materiales se transportan de un lugar a otro, la célula entera se mueve por si misma de un punto a otro.
  • Las células son capaces de reaccionar a estímulos: Ejemplo, una célula unicelular, protista se mueve lejos del objeto que está en su camino o se dirige hacia una fuente de nutrimentos.
  • Las células son capaces de autorregularse: Se activan a circuitos específicos que las devuelven a su estado natural (se corrigen).
  • Las células evolucionan: Todos los organismos vivientes evolucionan a partir de una sola célula ancestral común “ultimo antecedente universal común (LUCA).
Dos tipos de células
  • Procariotas: Más simples en términos estructurales, incluyen a las bacterias y cianobacterias.
  • Eucariotas: Más complejas e incluyen a los protistas, hongos, plantas y animales.
Características que diferencian a las células procariotas de las eucariotas
  • Región nuclear: Las procariotas tienen un núcleo (una región de la célula no bien delimitado, sin membrana que lo separa del citoplasma circundante). Eucariotas, poseen un núcleo (una región separado por estructuras membranosas llamada envoltura nuclear, y posee más material genético).
  • Citoplasma: En las eucariotas gran diversidad de estructuras y en las procariotas está libre de estructuras membranosas.
  • Membrana citoplasmática: En las eucariotas para transportar sustancias y en las procariotas es por flujo de materiales por difusión simple.
  • Citoesqueleto: En las eucariotas los túbulos alargados y los filamentos del citoesqueleto que participan en la contractilidad, el movimiento y el soporte celular. En las procariotas es más simple en términos estructurales y funcionales.
  • División: Eucariotas por mitosis y las procariotas el ADN se duplica de una manera más sencilla.
  • Movimiento: Las eucariotas tienen mecanismos de locomoción y las procariotas los movimientos se llevan a cabo mediante flagelos.
  • Metabolismo: Las procariotas son capaces de vivir con una dieta que solo consiste en sustancias inorgánicas, las eucariotas requieren de una variedad de compuestos orgánicos.
Tipos de células procariotas
Se dividen en dos grandes grupos toxanómericos o dominios:
  • Archaea (arqueobacteria).
  • Bacteria (eubacterias).
Diversidad procariota
Se han identificado caso 6000 especias. Hábitat acuático, superficie oceánica marina, suelo terrestre y capa profunda de la superficie toral.

Tipos de células eucariotas. Especialización celular
Las células especializadas se forman por un proceso conocido como diferenciación, distintas células adquieren una apariencia característica y contiene materiales únicos.

Virus
Son más simples que las bacterias, los virus provocan docenas de enfermedades humanas, no se pueden reproducir a menos que se encuentres dentro de una célula hospedadora, los virus no se consideran como organismos y no se les describe como seres vivos. Existen dos tipos básicos de infección viral:
  • Los virus se encuentran las actividades de síntesis normales de las células hospedero y las reorientan para utilizar los materiales disponibles para elaborar ácidos nucleicos y proteínas que forman un virión nuevo.
  • Inserta su ADN cromosómico de la célula hospedera, el ADN viral integrado se conoce como provirus


Estructura y función de la membrana plasmática

Definición
Las membranas son ensambles de lípidos y proteínas en los que los componentes se mantienen juntos en una hoja delgada de enlaces no covalentes. Las células están separas del mundo externo por una estructura delgada y frágil llamada membrana plasmática.

Funciones
  • Compartimentalización: Son hojas continuas sin interrupción que siempre están rodeando los compartimientos, permite la presencia de actividades especializadas sin interferencia externa y permite la regularización independiente de las distintas actividades celulares.
  • Andamiaje para actividades bioquímicas: Las membranas proporcionan a la célula un marco o andamiaje extenso dentro del cual los componentes pueden ordenarse para su interacción efectiva.
  • Provisión de una barrera con permeabilidad selectiva:  Previene el intercambio irrestricto entre moléculas de un lado a otro, es una representación de un medio de comunicación y se dice que es selectivo porque solo ciertas moléculas pasan a través de ella.
  • Transporte de soluto:  La membrana tiene la maquinaria necesaria para realizar el transporte físico de sustancias además de permitir la acumulación de ellas para construir macromoléculas también permite la difusión de iones que crean un gradiente iónico importante para las células musculares y nerviosas.
  • Respuesta a señales extrañas: Tiene una respuesta crucial en el reconocimiento de sustancias extrañas, estas tienen receptores las cuales se unen a ligandos y producen una señal ya se activadora o inhibidora de actividades internas.
  • Interacción celular: Permite que las células se reconozcan y envíen señales unas a otras, que se adhieran cuando sea adecuado, y que intercambien material e información
  • Transducción de energía: Es el cambio de un tipo de energía en otro tipo, por ejemplo, en las plantas que convierten la energía solar en energía química mediante la fotosíntesis otro ejemplo es el cambio de glucosa y lípidos en energía en forma de ATP en las membranas de las mitocondrias y los cloroplastos.
Composición química de la membrana
  • Fosfoglicéridos: Tiene una función estructural y de anclaje para proteínas.
  • Esfingolipidos: En la neurona, conducción de impulsos, estructural y apoptosis.
  • Colesterol: Mantenimiento de la fluidez, determinan el estado físico de la membrana e influye en actividades de las proteínas particulares de la misma, también aportan los precursores para los mensajeros químicos.
  • Carbohidratos: Establecen enlaces covalentes para formar glucoproteínas y glucolípidos. Los oligosacáridos pueden estar unidos con varios aminoácidos distintos mediante dos tipos principales de enlace N-glucosídico y O-glucosídico. Loa carbohidratos de los glucolípidos determinan el tipo de sangre, A tiene una enzima que agrega N-acetilgalactosamina al extremo de la cadena, B tiene una enzima que agrega galactosa al extremo de la cadena, AB tiene ambas enzimas, O carece de ellas.   
Asimetría de los lípidos de la membrana
Consiste en dos hojas distintivas con composiciones lípidicas diferentes. La hoja externa tiene mayor concentración de fosfatidilcolina y esfingomielina, y todos los glucolípidos están en la hoja externa. En la hoja interna se encuentra principalmente fosfatidietanolamina y fosfatidilserina.

Estructura y funciones de las proteínas de la membrana
  • Según el tipo celular y el organelo particular de la célula, una membrana puede contener cientos de proteínas distintas. Pueden agruparse en tres clases distintas caracterizadas por la intimidad de su relación con la bicapa lipídica.
  • Proteínas integrales: Son proteínas transmembrana, tienen un dominio extracelular y citoplásmico.  Funcionan como receptores que se unen con sustancias especificas en la superficie de la membrana, son anfipáticas, establecen interacciones de van der Waals con las cadenas grasas acilo de la bicapa y conserva la permeabilidad de la barrera. Y muestran interacciones funcionales importantes con moléculas lipídicas específicas.
  • Replicación con fractura congelada, es un procedimiento en el cual el tejido se congela y luego se golpea y rompe al borde en dos fragmentos. Se depositan metales para formar una réplica sombreada con partículas relacionadas con la membrana. Esta técnica permite la investigación de la microheterogeneidad de la membrana.
  • Proteínas periféricas de la membrana: Se sitúan fuera de la bicapa lipídica, ya sea en el lado citoplásmico o extracelular. Brindan soporte estructural a la membrana, actúan como ancla para las proteínas integrales de la membrana y otras en la superficie interna funcionan como enzimas, cubiertas especializadas o factores que transmiten señales a través de la membrana y tienen una relación dinámica con la membrana.
  • Proteínas de membrana ancladas a los lípidos: Localizadas fuera de la bicapa lipídica, en la superficie extracelular o citoplásmico, pero tienen enlaces covalentes con una molécula de lípido que se encuentra dentro de la bicapa. Unidas a la membrana mediante un pequeño oligosacárido. Se conocen como proteínas ancladas por GPI cuando tienen enlaces glucosil-fosfatidilinositol.
  • Otro grupo en el lado citoplásmico está fijado a la membrana mediante una o más cadenas largas de hidrocarburo.

Lípidos de la membrana y fluidez de la membrana

El estado físico del lípido de una membrana se describe por su fluidez (o viscosidad). Si la temperatura se mantiene relativamente tibia (37°C), se describe como cristal líquido bidimensional. Si la temperatura se reduce lentamente el lípido pasa a ser un gel cristalino congelado, la temperatura a la cual ocurre este cambio se le llama temperatura de transición: y depende de la capacidad de las moléculas de lípido para aglomerarse, y lípidos particulares por los que este compuesto. Los fosfolípidos con cadenas saturadas se agrupan en forma más ajustada que los de cadena insaturada. Entre mayor sea el grado de instauración, es menor la temperatura a alcanzar para que esta se gelifique. Mientras más corta sea la cadena de los ácidos grasos de un fosfolípido, es menor la temperatura de fusión.

Importancia de la fluidez de la membrana
Permite que los componentes de la membrana puedan orientarse, tener organización, estructura y soporte mecánico, además permite que haya interacciones dentro de la membrana, ensamblaje de la membrana y muchos de los procesos celulares básicos dependen del movimiento de los componentes de la membrana, como el movimiento celular, crecimiento celular y división celular.

Mantenimiento de la fluidez de la membrana
La temperatura interna de la mayoría de los organismos varia con la temperatura ambiental. El mantenimiento de la fluidez de la membrana es un ejemplo de la homeostasis a nivel celular. La remodelación se logra mediante: Desaturación de los enlaces sencillos de las cadenas grasas acilo para formar enlaces dobles, catalizados por las enzimas desaturasas. Y por la redistribución mediante fosfolipasas, que separan al ácido graso de la columna de glicerol, y aciltransferasas que transfieren ácidos grasos entre los fosfolípidos para formar las que tengan dos ácidos grasos insaturados.
Balsas lipídicas
Es el resultado de la extracción de los lípidos de la membrana, el colesterol y los esfingolípidos tienden a autoensamblarse en microdominios, compuestos sobretodo de fosfoglicéridos, tienden a flotar en el ambiente más líquido y desordenado de la bicapa artificial. Sirven como plataformas flotantes que concentran proteínas particulares, lo que organiza a la membrana en compartimientos funcionales.

Naturaleza dinámica de la membrana plasmática
Los movimientos posibles para un fosfolípido, su voltereta al otro lado de la membrana es el más restringido, el grupo de cabeza hidrófila del lípido debe pasar por la hoja hidrófoba interna de la membrana, las células tienen enzimas que mueven en forma activa ciertos fosfolípidos de una hoja a la otra.

Difusión las proteínas de la membrana después de la fusión celular
Fusión celular: Es el mecanismo en el que se unen dos tipos distintos de células para producir una sola con un citoplasma común y una sola membrana continua. Es posible fomentarla con la adición de polietilenglicol o con un choque eléctrico suave. Las proteínas integrales de la membrana son capaces de realizar movimientos sin restricción.

Restricciones a la movilidad de proteínas y lípidos
Algunas proteínas de membrana se mueven de forma aleatoria por toda la membrana, otras no se mueven y se consideran inmovilizadas. La difusión a grandes distancias ocurre a menor velocidad por la presencia de barreras.

Control de la movilidad de las proteínas de membrana
Las membranas plasmáticas tienen una red fibrilar, “esqueleto de la membrana”, consiste en proteínas periféricas situadas en la superficie citoplasmática de la membrana, un cierto número de proteínas integrales esta fijo al esqueleto de la membrana o restringidos por este de alguna otra manera. Las barreras se encuentras en el lado citoplásmico de la membrana, el esqueleto subyacente de la membrana forma una red de “vallas” alrededor de porciones de la membrana y crean compartimientos que limitan la distancia que una proteína integral pueda viajar. Las proteínas cruzan los límites de un compartimiento a otro a través de interrupciones de vallas. Se cree que estas aberturas aparecen y desaparecen con el desensamble y nuevo ensamble dinámico de las partes de la valla. El movimiento de una proteína transmembrana a través de la bicapa lipídica se desacelera por materiales extracelulares que pueden enredar la porción externa de la molécula proteínica.

Movilidad de los lípidos en la membrana
El fosfolípido se difunde con libertad dentro de un compartimiento antes de saltar la “valla” hacia el compartimiento vecino y luego salta sobre otra hacia el compartimiento adyacente y así continuamente. Las vallas están construidas por hileras de proteínas integrales de membrana cuyos dominios citoplásmico están unidos al esqueleto de la membrana.

Dominios de la membrana y polaridad celular
La membrana plasmática apical absorbe en forma selectiva sustancias de la luz del intestino, tienen enzimas diferentes a las de la membrana plasmática lateral, que interactúan con las células epiteliales vecinas, o que la membrana de la base, que se adhiere al sustrato extracelular subyacente. Los receptores para sustancias neurotransmisoras se concentran en regiones de la membrana plasmática situada dentro de la sinapsis y los receptores para lipoproteínas de baja densidad se concentran en parches de la membrana plasmática especializada para facilitar su interiorización. Los espermatozoides tienen la estructura más diferenciada puede dividirse en cabeza, porción intermedia y cola cada una con sus propias funciones, está cubierto por una membrana plasmática continua.
Eritrocito: un ejemplo de estructura de la membrana plasmática
Carecen de membranas nuclear y citoplásmica. Pueden observarse intactas con colocar las células en una solución salina diluida (hipotónica), las células responden al choque osmótico y se hinchan, un fenómeno conocido como hemolisis.

Proteínas integrales de la membrana del eritrocito
Las proteínas más abundantes de la membrana del eritrocito son banda 3 y glucoforina A, las cuales cruzan la membrana y contienen carbohidratos. La banda 3 se encuentra como dímero formado por dos subunidades idénticas, cada una atraviesa la membrana al menos una docena de veces y contiene una cantidad relativamente pequeña de carbohidrato, sirve como conducto para el intercambio pasivo de iones a través de la membrana la reacción H2O+ CO2 à H2C03->HC0-3 + H+, ocurre a través de un conducto en el centro de cada dímero de banda 3. La glucoforina A se encuentra como dímero, cada subunidad cruza sólo una vez y contiene una cobertura ramificada de carbohidratos, se cree que la función principal proviene de la gran cantidad de cargas negativas, por ello los eritrocitos se repelen entre sí, lo que impide que las células se aglomeren a su paso por los diminutos vasos sanguíneos.

El esqueleto de la membrana eritrocítica
Las proteínas periféricas de la membrana plasmática del eritrocito se sitúan en superficie interna y constituyen un esqueleto fibrilar en la membrana y determina la forma bicóncava del eritrocito. El esqueleto de la membrana puede establecer dominios dentro de la membrana que rodea grupos particulares de proteínas y podrían restringe mucho el desplazamiento. El principal componente del esqueleto es la espectrina la cual está unida a la superficie interna de la membrana mediante enlaces no covalentes con otra proteína periférica, la anquirina, que a su vez se unen en forma no covalente en el dominio citoplásmico de una molécula de banda 3. Esta red bidimensional se constituye mediante la unión de ambos extremos de cada filamento de espectrina que incluye un filamento corto de actina y tropomiosina. El eritrocito debe ser muy deformable, duradero y capaz de soportar fuerzas en cizalla que tiendan a romperlo. La red de espectrina- actina da fuerza, elasticidad y flexibilidad.

Movimiento de sustancias a través de las membranas celulares
La membrana plasmática tiene una doble función: 1- Conservar los materiales disueltos en la célula. 2- Permitir el intercambio necesario de material. Hay dos formas básicas de movimiento de sustancias a través de la membrana pasiva por difusión y activa.

Energía del movimiento de solutos
La difusión: es un proceso en el que una sustancia se desplaza de una región de alta concentración a otra de baja concentración. El cambio de energía libre cuando un soluto sin carga difunde a través de una membrana dependiente de la magnitud del gradiente de concentración. Si el soluto es un electrolito debe considerarse la diferencia general de carga entre los dos compartimientos. La tendencia de un electrolito a difundir entre dos compartimientos depende de dos gradientes: un gradiente químico, determinado por la diferencia entre la concentración y un gradiente de potencial eléctrico, establecido por la diferencia entre cargas, estas diferencias se combinan para producir un gradiente electroquímico.

Difusión de sustancias a través de la membrana
La sustancia debe estar presente en mayor concentración en un lado. La membrana debe ser permeable a la sustancia. El soluto puede pasar de forma directa. El soluto puede pasar por poros acuosos. El coeficiente de partición es una medida simple de polaridad (o no polaridad).

Difusión de agua a través de la membrana
El agua se desplaza con facilidad a través de la membrana semipermeable. Ósmosis es cuando el agua se desplaza de región con menor concentración de soluto a una mayor concentración de soluto. El compartimiento con mayor concentración de soluto es hipertónico, y el de menor concentración es hipotónico. Las plantas utilizan la ósmosis de distintas formas. Las células vegetales casi siempre son hipertónicas en comparación a su ambiente líquido. Plasmólisis es cuando la membrana plasmática se separa de la pared celular circundante.

Difusión de iones a través de las membranas
Es muy impermeable a sustancias con carga. Los conductos iónicos son aberturas en la membrana que son permeables a iones específicos. Cada uno formado por proteínas integrales de la membrana. Difusión a favor de la corriente. Tienen compuertas.
  • Conductos activos por voltaje: Cuyo estado de conformación depende de la diferencia en la carga.
  • Conductos activados por ligando: Depende de la unión de una molécula especifica.
  • Conductos mecanoactivados: Depende de las fuerzas mecánicas(estiramientos).
Proteína de conducto iónico bacteriano para K+ llamada KcsA, puede seleccionar de manea sorprendente a los iones K+, y al mismo tiempo permitir una conductancia muy rápida de los iones K+ a través de la membrana. Consiste en cuatro subunidades compuestas cada una por una hélice M1 y una hélice M2, y el conducto se abre cuando M2 se dobla en un punto de bisagra.
Las subunidades del conducto eucariota contienen seis hélices relacionadas con la membrana llamadas S-1 – S-6. Estas seis hélices pueden agruparse en:
  • Un dominio poro: contiene el filtro de selectividad que permite el paso exclusivo de iones k+, compuestas por S5 y S6
  • Un dominio sensor de voltaje: S1-S4 que perciben el voltaje a través de la membrana plasmática.
Una vez abierto el conducto, más de 10 millones de iones potasio pueden pasar por el conducto cada segundo, después los iones K+ se detienen por un proceso llamado desactivación, El cual existe en tres estados: abierto, desactivado y cerrado.

Difusión facilitada
Las sustancias que se difunden de una región de mayor concentración de un lado a otra con menor concentración. La sustancia se une a una proteína que abarca toda la membrana llamada transportador facilitador y son muy específicos. Su actividad puede regularse. Es importante para medir la entada y salida de los solutos polares.

El transporte de la glucosa: un ejemplo de difusión facilitada
La glucosa es la principal fuente de energía directa. Contiene una proteína de membrana que facilita la difusión. La insulina es una hormona producida por células endoteliales del páncreas y participa en el mantenimiento de las concentraciones apropiadas de azúcar en sangre.

Transporte activo
Depende de proteínas integrales de la membrana que se unen de forma selectiva con un soluto particular y lo desplazan a través de la membrana en un proceso impulsado por cambios en la formación de la proteína. El desplazamiento de un soluto en contra de un gradiente de concentración requiere aporte acoplado de energía. Las proteínas que realizan el transporte activo a menudo se denominan bombas.

Transporte activo primario: acoplamiento del transporte activo a la hidrólisis
La bomba sodio y potasio es la responsable del gran exceso de iones Na+ fuera de la célula y el gran exceso de iones K+ en el interior, por cada ATP se bombean tres iones sodio fuera y se bombean dos iones potasio hacia el interior, es electrónica, por ello contribuye en forma directa a la separación de cargas a través de la membrana.

Otros sistemas primarios de transporte de iones
La bomba de calcio transporta en forma activa iones calcio fuera del citosol. La bomba tipo P, la H+/K+-ATPasa secreta una solución de ácido concentrado hacia la cámara gástrica. Las bombas tipo V transportan en forma activa iones hidrogeno a través de las paredes de los órganos citoplásmicos y vacuolas.  Otro grupo de transportan iones en forma activa son los transportadores casete de unión con ATP.

Uso de energía lumínica para transportar iones en forma activa
Halobacterium salinarium es una arquobacteria que vive en ambiente extremadamente salados, cuando crece en condiciones anaeróbias, las membranas plasmáticas de estas procariotas adquieren color púrpura por la presencia de una proteína particular, bacteriorrodopsina, que funciona como bomba de protones impulsado por luz solar.

Transporte activo secundario (o cotrasporte) acloplamiento del transporte activo con los gradientes iónicos existentes
La energía proviene de su almacenamiento por el establecimiento de gradientes de concentración como el Na+, K+ y H+. Cotrasporte es cuando las moléculas se transprtan juntas un ejemplo es Na+/ glucosa. Contratransporte es cuando una molecula se transporta al interior y otra al exterior.

Potenciales de membrana e impulsos nerviosos
Todos los organismos responden a la estimulación externa una propiedad conocida como irritabilidad.

Potencial de reposo
Cuando una neurona o miocito se encuentra en un estado no excitado, este voltaje se le llama potencial de reposo.

Potencial de acción
El recibir un estímulo, difunde el sodio hacia el interior de la célula lo cual genera un cambio en el potencial de membrana durante 1 ms, después se libera K+ al exterior para regresar el potencial de membrana a su estado en reposo. Despolarización es un descenso en la polaridad entre ambos lados de la membrana. Si el estímulo despolariza más allá de cierto punto se llama umbral, El periodo refractario es después del potencial de acción, es el periodo en donde la membrana no responde a un estímulo nuevo.

Propagación de los potenciales de acción como impulso
Una vez iniciado el potencial de acción en un sitio de la membrana despolariza la región adyacente a lo largo de la célula hasta las terminaciones nerviosas.

Velocidad del potencial de acción
Mientras mayor sea el diámetro de un axón, menor es la resistencia al flujo local de corriente y con más rapidez un potencial de acción en un sitio activar las regiones adyacentes de la membrana. Loa nódulos de Ranvier son los únicos sitios en los que puede generarse potenciales de acción, lo que hace que el impulso salte de un nódulo a otro se llama conducción saltatoria.

Neurotransmisores: salto de la hendidura sináptica
Las neuronas están vinculadas con las células blanco mediante uniones especializadas llamadas sinapsis, as dos células no hacen contacto directo están separadas por la hendidura sináptica. Una célula presináptica conduce impulsos hacia una sinapsis, y del lado receptoría se encuentra una célula postsináptica. Los botones terminales contienen grandes cantidades de vesículas sinápticas que sirven como sitio de almacenamiento para los transmisores químicos que actúan en las células postsinápticas. 

Enfermedades
  • Hemoglobinuria paroxística nocturna: Es conocida también como síndrome de Marchiafava-Micheli su causa es por la síntesis deficiente de GPI, los síntomas son debilidad, mareos, orina oscura intermitente, fatiga intensa, dolor abdominal, dolor en el pecho Insuficiencia renal, dolor de espalda, dolor de cabeza, dificultad para respirar, dificultad al tragar, anemia, disfunción eréctil, trombosis, e hipertensión pulmonar.
  • Acondroplasia: Es causa por alteraciones en el receptor del factor de crecimiento 3 de los fibroblastos y sus síntomas son Estatura baja, no mayor a 144 cm, antebrazos más largos que los brazos, signo del tridente y alteración en la columna vertebral.
  • Hipercolesteronemia: Sus causas pueden ser por una dieta alta en lípidos, alteraciones genéticas como mutaciones del receptor de LDL, modificación de sus niveles de expresión por micro ARNs e hipercolesterolemia familiar (HF), y por enfermedades hepáticas, endocrinas y renales. Sus síntomas son Infarto al miocardio, angina de pecho, ictus cerebral, y pancreatitis aguda con intenso dolor abdominal.
  • Síndrome de Fanconi: Es causado por Genes defectuosos de proteínas transportadoras en los túbulos renales. Los síntomas son eliminar grandes cantidades de orina, dolor en los huesos y debilidad. Incapacidad de captación de cistina, fructosa, glucosa y galactosa.
  • Miastenia Gravis: Es una enfermedad neuromuscular degenerativa, de origen desconocido. Se genera respuesta inmune frente a la acetilcolina. Sus síntomas debilidad muscular y dificultad para realizar distintas funciones, fatiga, parálisis y visión doble.
  • Canalopatias: Son trastornos en los canales iónicos de origen genético y sus síntomas son epilepsias, fiebres, periodos de ataxia, miotonia, y arritmias.
  • Fibrosis quística: Es causada por un gen defectuoso que codifica una proteína bloqueadora de cloruro en los pulmones y páncreas. Los síntomas son retraso en el crecimiento, incapacidad para aumentar de peso normalmente durante la niñez, ausencia de deposiciones durante las primeras 24 a 48 horas de vida y piel con sabor salado.
El citoesqueleto y la movilidad celular

Definición
Las células eucariotas poseen un sistema esquelético, un cito esqueleto, que tiene funciones analógicas, se compone de tres estructuras filamentosas bien definidas, microtúbulos, microfilamentos y filamentos internos, cada uno es un polímero de subunidades proteínicas unidas mediante enlaces débiles no covalentes.


Funciones
  • Andamio dinámico: Brinda soporte y forma a la célula
  • Marco interno: establece las posiciones de los organelos
  • Red de rieles: Dirige el movimiento de materiales y organelos dentro de la célula
  • Aparto generador de fuerzas: mueve las células de un sitio a otro
  • Componente esencial de la maquinaria para la división celular: Se encarga de separar los cromosomas durante la mitosis y la meiosis.

Composición

  • Microtúbulos: Son túbulos largos, huecos y sin ramificaciones compuestos por subunidades de la proteína tubulina
  • Microfilamentos: Son estructuras solidas más delgadas, a menudo organizadas en una red ramificada y formados por la proteína actina.
  • Filamentos intermedios: Son fibras resistentes, formadas por diversas proteínas relacionadas.
Microtúbulos estructura y composición
Son estructuras tubulares huecas y forman parte de diversas estructuras, están formado por proteínas globulares dispuestas en hileras, conocidas como protofilamentos, contiene 13 alineados lado a lado en un círculo dentro de la pared, funcionan para mantener la estructura del microtúbulo. Un extremo del microtúbulo se conoce como extremo más y termina con una fila de subunidades beta y el extremo contrario conocido como extremo menos y concluye con una fila de subunidades de tubulina alfa.

Proteínas asociadas con los microtúbulos
Las MAP comprenden un conjunto heterogéneo de proteínas, suelen incrementar la estabilidad de los microtúbulos y promover su ensamblaje.

Microtúbulos como soportes y organizadores estructurales
Son lo bastante rígidos para resistir fuerzas que pudieran comprimir o doblar la fibra, brindan soporte mecánico; los microtúbulo se extienden desde el núcleo hacia la periferia, lo que le da una forma alargada y redonda a la célula, los microtúbulos de la corteza influyen en el movimiento de las enzimas que sintetizan celulosa y que se localizan en la membrana plasmática y participan en el mantenimiento de la organización interna de las células.

Microtúbulos como agentes de movilidad intracelular
El trasporte de materiales de un compartimiento de membrana a otro depende de la presencia de microtúbulos, porque la interrupción especifica de estos compartimientos citoesqueléticos detiene los movimientos.

Transporte axónico
El axón de una neurona motora individual puede prolongarse desde la medula espinal hasta la punta de un dedo de la mano o del pie. Los diferentes materiales se mueven a distintos ritmos y el transporte axónico más rápido alcanza velocidades de 5 𝝻m por segundo, las terminaciones de una neurona se mueven en dirección anterógrada o retrograda. Los axones están llenos de estructuras de citoesqueleto, inclusive haces de microfilamentos, filamentos intermedios y microtúbulos.

Proteínas motoras que cruzan el citoesqueleto microtubular
Las proteínas motoras de una célula convierten la energía química en energía mecánica, que se emplea para mover el cargamento celular unido al motor. Las proteínas motoras pueden agruparse en tres familias cinesinas, dineínas y miosinas. Las cinesinas y dineínas se mueven a lo largo de los microtúbulos y la miosina a lo largo de los filamentos. Las proteínas motoras experimentan varios cambios que constituyen un ciclo mecánico, se coordinan con los ciclos químicos, el cual proporciona la energía necesaria para impulsar la actividad del motor.
  • Cinesinas: Una molécula de cinesinas está compuesta por varias partes, un par de cabezas globulares, un pedúnculo cilíndrico, y una cola en forma de abanico que se une al cargamento que debe moverse. La cinesina es un motor microtubular dirigido al lado más, transporta vesículas y otros cargamentos hacia las terminaciones sinápticas. El movimiento es muy progresivo una cabeza está unido al microtúbulo en todo momento.
  • Dineína citoplásmica: Responsable de la mayor parte de las operaciones de transporte. Cada cadena pesada de dineína consiste en una cabeza globular grande con dos proyecciones alargadas (tallos), la cabeza actúa como maquinaria generadora de fuerza, la protección más larga conocida como cola vincula las cadenas intermedias y ligeras. Se mueven de manera progresiva a lo largo del microtúbulo hacia el extremo menos del polímero. Tiene dos funciones: 1.- Agente generador de fuerza para el posicionamiento del huso y el movimiento de los cromosomas durante la mitosis. 2.- Motor dirigido al extremo menos para situar el centrosoma y el aparato de Golgi y para el movimiento de organelos, vesículas y partículas por el citoplasma.

Centros organizados de microtúbulos
El ensambla de microtúbulos a partir de los dímeros de tubulina alfa- beta ocurre en dos fases distintas: una fase lenta de nucleación y una fase rápida de elongación.
  • Centrómeros: El centrosoma es una estructura compleja que contiene centriolos rodeados por material pericentriolar (PCM). Los centriolos contienen 9 fibrillas especiales, una banda de tres microtúbulos, designados túbulos A, B y C, solo el A es un filamento completo. El centrosoma es el principal sitio de inicio de los microtúbulos en las células animal. Desempeñan una función en el reclutamiento de la materia pericentriolar.
  • Cuerpos basales y otros MTOC: Los microtúbulos externos de un cilio o flagelo se genera a partir de microtúbulos en una estructura llamada cuerpo basal, que se encuentra en la base de cilio o flagelo.
  • Nucleación de microtúbulo: controlan el número de microtúbulos, su polaridad, el número de protofilamentos que constituyen sus paredes y el movimiento y localización de su ensamble. Todos los MTOC contienen tubulina gamma.

Las propiedades de dinámicas de los microtúbulos
Los microtúbulos se estabilizan por la presencia de MAP y por otros factores que incluyen modificaciones postraduccionales a las subunidades de tubulina. Los microtúbulos del huso mitótico o del citoesqueleto son muy lábiles son sensibles para desarmarse. El desensamble puede inducirse con frio, presión hidrostática, aumento en la concentración de Ca2+ y diversos productos químicos. Son polímeros formados por enlaces no covalente. Si una célula vegetal típica se vigila desde una división mitótica hasta la siguiente, aparecen cuatro conjuntos distintos de microtúbulos: 1.- Durante la mayor parte de la interface los microtúbulos se distribuyen en la corteza, los nuevos podrán formarse directamente en la superficie de los ya existentes. 2.- Con forme la célula se aproxima a la mitosis, los microtúbulos desaparecen dejando sólo una banda transversal llamada banda preprofase marca el sitio del futuro plano de división.3.- A medida que la célula progresa hacia la mitosis, la banda preprofase se pierde y los microtúbulos reaparecen en la forma de huso mitótico. 4.- Después de que los cromosomas se separen, el huso mitótico desaparece y se sustituye por una luz de microtúbulos llamados fragmoplasto que funcionan como una formación de la pared celular que separa las des células hijas.
  • Bases de la dinámica de microtúbulos: Los microtúbulos podrían desensamblarse y ensamblarse de nuevo una y otra vez con el solo descenso e incremento de la temperatura, el ensamblaje requiere GTP favorece la adición de más subunidades. Los microtúbulos pueden encogerse con gran rapidez permite a la célula desarmar su citoesqueleto microtubular en muy poco tiempo. La inestabilidad dinámica explica el crecimiento y reducción de los microtúbulos pueden coexistir en la misma región de la célula y que cambien de manera impredecible, constituye un mecanismo para que puedan explorar rápidamente el citoplasma en busca de sitios de fijación apropiada, permite a las células reaccionar rápidamente a las condiciones cambiantes que requiere remodelación del citoesqueleto microtubular.

Cilios y flagelos: estructura y función
Son organismos móviles. Un cilio puede compararse con un remo que mueve en sentido perpendicular, se mantiene rígido mientras empuja contra el medio circundante y en su movimiento de recuperación este se vuelve flexible, los cilios inmóviles tienen función sensorial vigilar. Los flagelos se presentan de forma individual o en partes y tiene diversos patrones de movimiento se impulsan hacia enfrente con las sacudidas de sus flagelos en forma asimétrica. Los cilios y los flagelos están cubiertos por una membrana que se continua con la membrana plasmática celular. El centro el cilio llamado axonema, contiene un conjunto de microtúbulos.
  • Transporte intraflagelar: Se encarga de ensamblar y mantener estos organelos, depende del movimiento dirigido hacia ambos extremos, más y menos, a lo largo de los microtúbulos.
  • Los varazos de dineína: La maquinaria para la locomoción ciliar y flagelar se encuentra dentro de los axones. Los brazos vistos eran equivalentes a las moléculas de ATPasa de dineínas, los brazos liberan la energía necesaria para la locomoción
  • El mecanismo de locomoción ciliar y flagelar: Los brazos de dineína anclados en el túbulo A de la pareja inferior se adhieren a los sitios de unión del túbulo B de la pareja superior, las moléculas de dineína experimentan un cambio en la conformación, los brazos de dineína se desprendieron del túbulo B del doblete superior, los brazos se unieron de nuevo a la pareja superior para iniciar un nuevo ciclo.

Filamentos intermedios
Son fibras fuertes, flexibles, aportan fuerza mecánica a las células sometidas a tensión física, tienen composición química heterogenia, estos puentes consisten en una proteína llamada pectina.

Ensamblaje y desensamble de filamentos intermedios
El crecimiento ulterior se logra cuando estas longitudes unitarias de filamentos se asocian entre sí en forma termino-terminal para formar un filamento intermedio muy largo. Los filamentos intermedios tienden a ser menos sensibles y más difíciles de disolver, el ensamblaje se controla sobre todo por la fosforilación y desfosforilación de las subunidades.

Tipos y funciones de los filamentos intermedios
Los filamentos internos contienen queratina, fijan la envoltura nuclear mediante conexiones con las placas citoplasmáticas de desmosomas y hemidesmosomas, Están formados por tres distintas proteínas NF-L, NF-H Y NF-M. Una vez que la membrana se extendió se llena con neurofilamentos que le brindan soporte.

Microfilamentos
Participan en los procesos de la motilidad intracelular, como el movimiento de vesículas, fagocitosis y citocinesis, interviene de manera importante como elemento que gobierna la forma de las células y brinda apoyo estructural en diversos tipos de prolongaciones o proyecciones celulares. Los filamentos de actina pueden organizarse en conjuntos muy ordenados, en redes laxas y poco definidas o en haces anclados con firmeza.

Ensamblaje y desensamble de microfilamentos
En tanto la concentración de monómeros ATP-actina permanezca alta, continuará la adición de subunidades en ambos extremos del filamento, conforme los monómeros se consumen mediante adición a los extremos de los filamentos, la concentración de monómeros libres se reduce conforme el alargamiento del filamento continua, se alcanza un punto en el que las dos reacciones se equilibran, el estado estable ocurre cuando la concentración de ATP-actina es cernaca a 0.3 𝝻M.

Miosina: el motor molecular de los filamentos de actina
La cabeza contiene un sitio que se une con filamentos de actina y uno que se une con ATP y lo hidroliza para impulsar el movimiento de miosina. Suelen dividirse en dos grandes grupos convencionales y miosinas no covalentes.
  • Miosinas convencionales (tipo II): Son los principales motores para la contracción muscular, se desplaza hacia el extremo más de un filamento de actina, son necesarias para separar a la célula en dos durante la división celular, generar tensión en las adhesiones focales, migración celular y en la capacidad para cambiar de dirección de los conos de crecimiento. Se ensamblan de tal modo que los extremos de las colas apuntan al centro del filamento y las cabezas globulares señalan al lado del contrario del centro, como resultado el filamento se describe como bipolar.
  • Miosina no covalente: Actúa como un enlace entre los filamentos de actina del citoesqueleto y la bicapa lipídica de la membrana plasmática, ejerce tensión sobre la membrana plasmática, ninguna es capaz de formar filamentos.

Contractilidad muscular
Los músculos esqueléticos (estriados) la mayor parte de ellos está anclada a los huesos que mueve. Las fibras musculares tienen muchos núcleos porque cada una es producto de la fusión de grandes cantidades de mioblastos mononucleares. Una fibra muscular está formada por microfibrillas que consisten en un conjunto lineal repetido de unidades contrátales, llamadas sarcómeras. Hay dos tipos de filamentos: Filamentos delgados y filamentos gruesos.

Modelo de filamento deslizante de la contracción muscular
Las unidades de acortamiento son las sarcómeras, cuando una fibra muscular se acorta, la banda A de cada sarcolema conserva su longitud constante, en tanto las bandas H e I disminuyen de anchura y luego desaparecen del todo. Con forme el a acortamiento aumenta, las líneas Z de ambos extremos de la sarcómera se mueven hacia dentro hasta tocar los bordes de la banda A.
  • Composición y organización de los filamentos gruesos y delgados: Los filamentos delgados contienen actina, tropomiosina (es una proteína muy alargada) y troponina (es un complejo proteínico globular formado por tres subunidades). Cada filamento grueso está compuesto por varios cientos de moléculas de miosina II junto con pequeñas cantidades de otras proteínas. La tercera proteína más abundante es la tinina, previene la rotura de la sarcómera durante el estímulo muscular y mantiene a los filamentos de miosina en su posición apropiada.
  • Base molecular de la contracción: Durante una contracción cada cabeza de miosina se extiende hacia fuera y se une con firmeza al filamento delgado. Mientras permanece unida con fuerza al filamento de actina, la cabeza de miosina sufre un cambio en la conformación que mueve el filamento delgado, el cuello alargado de la miosina II actúa como una palanca rígida, lo que hace que el filamento de actina se deslice.
  • Energía del deslizamiento del filamento: La miosina convierte la energía química del ATP en la energía mecánica del deslizamiento de un filamento, el ciclo comienza cuando una molécula de ATP se une con la cabeza de miosina.
  • Acoplamiento de la excitación- contracción: Las fibras musculares se organizan en grupos llamados unidades motoras. El punto de contacto del extremo de un axón con fibra muscular se llama unión neuromuscular, es el sitio de transmisión del impulso nervioso del axón, la llegada de un impuso nervioso a la membrana muscular y el acortamiento se conoce como acoplamiento de excitación contracción. El impulso generado en una célula de músculos estriado se propaga al interior de la célula por los pliegues membranosos llamados túbulos transversos (T), terminan muy cerca de un sistema de membranas citoplasmáticas que conforman el retículo sarcoplásmico.
Motilidad no muscular
Las células del musculo estriado contienen proteínas que interactúan están presentes en altas concentraciones y son parte de estructuras celulares definidas.

Proteínas de unión con actina
Influyen en el ensamble y desensamble localizados en los filamentos de actina, sus propiedades físicas y sus interacciones entre sí.
  • Proteínas de nucleación: Requiere la unión de por lo menos dos o tres monómeros de actina.
  • Proteínas para secuestro de monómeros: Secuestran monómeros de actina.
  • Proteínas bloqueadoras de los extremos (tapas): Regulan la longitud de los filamentos de actina al unirse con uno u otro extremo de los filamentos.
  • Proteínas polimerizadoras de monómeros: Fomenta el crecimiento de los filamentos de actina.
  • Proteínas despolimerizadoras del filamento de actina: Pueden fragmentar los filamentos de actina y puede promover su despolimerización en el extremo afilado.
  • Proteínas que forman enlaces cruzados: Pueden atraer la organización tridimensional de una población de filamentos de actina.
  • Proteínas cortadoras de filamentos: Se unen con un lado de un filamento ya formado y romperlo en dos.
  • Proteínas de unión con membrana: Unión directa de los filamentos de actina con la membrana plasmática mediante enlaces con una proteína periférica de la membrana.
Ejemplo de movilidad y contractilidad no muscular
Los filamentos de actina, que a menudo trabajan en conjunto con los motores de miosina, son los encargados de varias actividades dinámicas.
  • Polimerización de la actina como mecanismos generadora de fuerza: Resultado de polimerización de la actina y no implica actividad de la miosina. Listerina monocytogenes, una bacteria que infecta los macrófagos, contienen una proteína llamada ActA que solo se encuentra en un extremo de la bacteria, cuando ActA se queda expuesta dentro del citoplasma del huésped, recluta y activa varias proteínas del huésped que trabajan juntas para dirigir el proceso de polimerización de actina.
  • Locomoción celular: Necesaria para muchas actividades en los vertebrados superiores, inclusive el desarrollo del tejido y órganos, la formación de vasos sanguíneos, el desarrollo de axones, la cicatrización de heridas y la protección contra infecciones. Lamelipio carece de vesículas citoplasmáticas y otras estructuras en partículas, y a menudo el margen externo tiene movimiento ondulante, lo que le confiere una apariencia arrugada. El movimiento lamelipodio es un proceso dinámico.
  • Crecimiento axónico: El cono de crecimiento es una región muy móvil de la célula que explora su ambiente y alarga el axón.
  • Cambios en la forma celular durante el desarrollo embrionario: Los cambios en la forma de las células se producen sobre todo por cambios en la orientación de elementos del citoesqueleto dentro de la célula. 
Enfermedades
  • Síndrome Bardet- Biedl: es una enfermedad genética rara de tipo ciliopático. Estos genes que se encuentran mutados en los pacientes con esta enfermedad se han logrado clonar. Las proteínas codificadas por los 'genes BBS, llamadas proteínas BBS, están localizadas en la porción basal y ciliar de la célula. Los síntomas son retinosis pigmentaria, agudeza visual pobre, ceguera, pérdida o reducción del sentido del olfato (anosmia), polidactilia (dedos extranumerarios) o sindactilia (fusión de dedos), hipertrofia del tabique interventricular y del ventrículo izquierdo y cardiomiopatía dilatada, fibrosis, hipogonadismo, fallo renal, anomalías del seno urogenital (cloaca persistente), uretra ectópica, útero doble, vagina septada, e hipoplasia del útero, ovarios, y trompas de Falopio, retraso mental y de crecimiento y obesidad.
  • Epidermólisis ampollosa simple: es un conjunto de enfermedades o trastornos de la piel transmitidas genéticamente que se clasifica dentro del grupo de trastornos conocidos como genodermatosis. Es causada por una mutación de las células basales de la epidermis. Los síntomas son heridas internas, provocando un cierre en el esófago lo que provoca una pérdida de peso al no poder digerir alimentos, pero el problema de esófago, estómago y heridas internas solamente suele ser en la epidermolisis ampollar distrófica recesiva.
  • Miopatía relacionada con desmina: Se da por mutaciones en los genes desmin, alphaB-crystallin, myotilin y ZASP. Se caracterizan por cambios estructurales miofibrilares que consisten en acumulaciones intracelulares anómalas de filamentos intermedios de desmina y de otras proteínas. Las manifestaciones clínicas son variables y la manifestación clínica dominante es la debilidad muscular de progresión lenta. En algunos pacientes también puede presentarse cardiopatía y neuropatía periférica.
  • Síndrome de Griscelli: Se debe a una mutación en el gen Rab27A (asociado al SG2). Los síntomas son una acumulación de melanosomas en melanocitos. La mayoría de los pacientes desarrollan una activación incontrolada de macrófagos y linfocitos T, conocido como síndrome hemofagocítico y un cabello gris-plateado.
  • Alzheimer: pérdida de la función cerebral que se presenta con ciertas enfermedades, afecta la memoria, el pensamiento y el comportamiento. propenso a presentar el mal de Alzheimer sí. La causa no se conoce, pero usted está propenso a padecerla si es adulto mayor, tener un pariente consanguíneo cercano, como un hermano, hermana o padre con la enfermedad y tener ciertos genes ligados al mal de Alzheimer. Los síntomas son Cambios en la personalidad, deterioro en la capacidad de movimiento o al caminar, dificultad para comunicarse, bajo nivel de energía, pérdida de memoria, cambios de estado de ánimo, problemas de atención y orientación, y la incapacidad de resolver operaciones aritméticas sencillas. 
Retículo endoplásmico rugoso y liso

El retículo endoplásmico es una red de membranas que abarcan gran parte del citoplasma, es una estructura altamente dinámica que muestra recambio y reorganización continuos, este está dividido en Retículo endoplásmico rugoso (RER) que se define por la presencia de ribosomas unidos a su superficie citosólica y se fragmenta en vesículas de superficie rugosa y en Retículo endoplásmico liso (SER) que se compone de cisternas, sus elementos son curvos y tubulares, y se fragmenta en vesículas de superficie.
Las membranas de ambos retículos se encuentran interconectadas, comparten muchas de sus proteínas y realizan ciertas actividades comunes, como síntesis de algunos lípidos y colesterol.
Las funciones del SER incluyen:

Las funciones del SER incluyen:
  • Síntesis de hormonas esteroideas.
  • Desintoxicación en el hígado por enzimas oxigenasas.
  • Secuestro de iones calcio en el citoplasma celular.

El RER es el punto inicial de la vía biosistética:
  • Síntesis de proteínas.
  • Síntesis de las cadenas de carbohidratos.
  • Síntesis de fosfolípidos.
Los polipéptidos se sintetizan en dos puntos distintos dentro de la célula 1) en los ribosomas unidos a la superficie citosólica de las membranas RER incluyen: proteínas secretadas de la célula, proteínas integrales de la membrana y proteínas solubles. 2) otras en los ribosomas libres que incluyen a las proteínas destinadas a permanecer en el citosol, proteínas periféricas de la superficie citosólica de las membranas, proteínas que se transportan al núcleo y proteínas que se incorporan a los peroxisomas.

El sitio de la síntesis de una proteína depende de la secuencia de aminoácidos en la porción amino- terminal, Las proteínas secretoras contienen una secuencia de señal que dirige al polipéptido emergente y al ribosoma hacia la membrana del retículo endoplásmico y el polipéptido se mueve en dirección al espacio de cisterna.

La síntesis de polipéptidos comienza en un ribosoma libre emerge del ribosoma, se una a la SPR, lo cual detiene la traducción hasta que el complejo SRP-ribosoma- cadena naciente puede hacer contacto con la membrana del retículo endoplásmico. El complejo SRP-ribosoma choca luego y se une con un receptor SRP situado dentro de la membrana de ER se libera la SRP y el enlace del ribosoma con un translocón de la membrana del retículo endoplásmico, el péptido señal se une entonces al interior del translocón, desplazando el tapón del canal y permitiendo que el resto del polipéptido se transponga a través de la membrana de manera contraduccional, el polipéptido naciente pasa a la luz del ER, el péptido señal se corta, y la proteína se pliega.

La proteína amino-terminal que contiene el péptido señal se retira de la mayor parte de los polipéptidos nacientes por acción de una enzima proteolítica, los carbohidratos se agregan por la enzima oligosacariltransferasa, La luz del RER esta empapado de chaperonas moléculas que reconocen proteínas mal plegadas o desplegadas, también contiene enzimas procesadoras de proteínas, los enlaces disulfuro tienen una función esencial en el mantenimiento de la estabilidad de las proteínas. La separación de las proteínas nuevas en las cisternas del ER las retira del citosol y permite que sean modificadas y enviadas a su destino final.

Las proteínas integrales de la membrana se sintetizan en los ribosomas unidos a la membrana del retículo endoplásmico, contiene uno o más segmentos transmembranosos hidrófobos que son desviados hacia el interior de la bicapa lipídica. Cuando un polipéptido pasa por el translocón, este puente lateral en el canal se abre y cierra continuamente, lo cual da a cada segmento del polipéptido naciente la oportunidad de distribuirse conforme a sus propiedades de solubilidad, cuanto más hidrófobo el segmento de prueba mayor la probabilidad de que pasara por la pared del translocón y se integrara como un segmento transmembranoso de la bicapa.

El recubrimiento interno del translocón orienta al polipéptido naciente, el extremo más positivo se dirige al citosol, en las proteínas que cruzan varias veces la membrana, los segmentos transmembranosos secuenciales tienen orientaciones opuestas, el translocón reconoce varias secuencias señal y realiza actividades mecánicas complejas.

Las membranas surgen sólo de las preexistentes, crecen con forme las proteínas y lípidos recién sistetizados se insertan en la membrana en el ER. Cuando la membrana se mueve sus proteínas y lípidos se modifican por efecto de las enzimas, esto da a cada compartimiento una composición única.

La síntesis de los lípidos de la membrana ocurre dentro del retículo endoplásmico con excepción de la esfingomielina, los glucolípidos y algunos lípidos únicos de las membranas de mitocondrias y cloroplastos.

Las enzimas participantes en la síntesis de fosfolípidos son proteínas integrales de la membrana, los recién producidos se insertan en la mitad de la bicapa dirigidos hacia el citosol y algunas se giran hacia la hoja contraria mediante la acción de enzimas llamadas flipasas. Los lípidos son transportados del retículo endoplásmico al aparato de Golgi.

La mayor parte de los organelos membranosos contiene enzimas que modifican los lípidos. Cuando las vesículas se desprenden, algunos tipos de fosfolípidos pueden incluirse dentro de la membrana de la vesícula en formación. Las células contienen proteínas de transferencia de lípidos facilitan el desplazamiento de lípidos específicos desde ER a otros organelos sin la participación de vesículas de trasporte.

Casi todas las proteínas producidas en los ribosomas unidos con membranas se convierten en glucoproteínas. Los grupos carbohidratos tienen función como sitios de unión en sus interacciones con otras moléculas, ayudan al plegamiento correcto de la proteína.

La adición de azucares a una cadena de oligosacáridos se cataliza por enzimas glucotransferasas, las cuales transfieren un monosacárido especifico de un azúcar nucleótido al extremo en crecimiento de la cadena de carbohidrato, La secuencia en que se transfiere depende de acción de las glucosiltransferasas que participan en el proceso, esto depende de la localización de enzimas especificas dentro de las diversas membranas de la vía secretora.

El segmento basal o central de cada cadena de carbohidrato se almacena de manera independiente sobre un lípido portador y luego se transfiere, en bloque, a los residuos de asparagina específicos del polipéptido. Loa azucares se agregan a la molécula de fosfato de dolicol por acción de la glucosiltransferasas.

Comienza con la transferencia de N-acetilglucosamina 1- fosfato, seguida de la transferencia de otra N-acetilglucosamina y luego mueve moléculas de manosa y tres unidades de glucosa en el patrón exacto, este bloque de 14 azucares se transfiere luego por acción de la enzima oligosacariltransferasa del ER del fosfato de dolicol a ciertas asparaginas.

Poco después de transferirse al polipéptido naciente, la cadena de oligosacáridos se somete a un proceso gradual de modificación, esta es evaluada por un sistema de control. Cada glucoproteína se une a la chaperona del retículo endoplásmico. La eliminación de la glucosa restante por la glucosidasa II hace que la chaperona libere la glucoproteína, si una glucoproteína no ha completado su plegamiento es reconocida por la enzima UGGT que agrega un solo residuo, esta enzima reconoce las proteínas mal plegadas.

Las mismas moléculas chaperonas reconocen a la glucoproteína marcada, lo que da a la proteína otra oportunidad, el residuo de glucosa se retira y la enzima detectora de conformación la revisa de nuevo. Si todavía está parcialmente desplegada se agrega otro residuo de glucosa y se repite el proceso hasta que al final, la glucoproteína se pliega en forma correcta y continua su camino o permanece mal plegada y se destruye, la decisión de destruir la proteína defectuosa está regulada por una enzima de acción lenta en el ER que recorta un residuo de manosa de un extremo expuesto del oligosacárido, la proteína ya no puede reciclarse y se destina a la degradación.

Las proteínas mal plegadas no se destruyen en el retículo endoplásmico, sino que se transportan al citosol por un proceso de transposición inversa, las cadenas de oligosacáridos se retiran y las proteínas mal plegadas se degradan en los proteosomas, este proceso conocido como degradación vinculada al retículo endoplásmico asegura que las proteínas aberrantes no sean transportadas a otras partes de la célula.

La acumulación de proteínas mal plegadas inicia respuestas de proteínas no plegadas, el retículo endoplásmico contiene sensores de proteínas que vigilan la concentración de proteínas no plegadas en la luz del ER, las moléculas BiP de la luz del retículo endoplásmico se reclutan. El resultado es la expresión de cientos de genes diferentes cuyas proteínas codificadas tienen la capacidad de aliviar las condiciones de estrés dentro del retículo endoplásmico, se incluyen genes que codifican a las chaperonas, proteínas que intervienen en el transporte de proteínas que intervienen en el transporte de proteínas fuera del ER y proteínas que participan en la destrucción selectiva de proteínas anormales. Y la fosforilación de una proteína clave (IFα).

Los sitios de salida de las cisternas del RER están desprovistos de ribosomas y en ellos se forma las primeras vesículas de transporte de la vía biosistética. Las vesículas de transporte se fusionan con entre sí para formar vesículas más grandes denominadas VTC las cuales se alejan del retículo endoplásmico hacia el aparato de Golgi, el movimiento ocurre sobre rieles compuestos de microtúbulos.  

                 Enfermedades del Retículo endoplásmico rugoso y liso

Esteatosis hepática
EL exceso de materia lipídica inhibe la función el retículo por lo que el hígado toma una coloración amarilla por la acumulación de grasa en las células de hepatocitos. Se puede detectar por exámenes hepáticos y ecografía abdominal. Tratamiento no hay uno significativo, solo se recomienda una reducción del peso corporal y una disminución de alimentación sana y actividad física.

Síndrome de Wolcott-Rallison
Enfermedad genética muy rara de carácter autosómico recesivo asociada a diabetes neonatal permanente, displasia epifisiaria múltiple y otras manifestaciones que incluyen episodios recurrentes de insuficiencia hepática aguda.
El síndrome de Wolcott-Rallison, entre cuyos síntomas se incluye una diabetes que comienza ya en el primer o segundo año de vida, es causada por una mutación en el gen EIF2AK3, que codifica para el factor PERK (proteína sensor de stress del RER), inhabilitándola. Un examen de las células beta revela un tamaño incrementado del RER, que aparentemente aparece como lleno de proteínas no dobladas incluyendo la insulina que ya estas células no la secretan normalmente.

Enfermedades Neurodegenerativas
Las Enfermedades Neurodegenerativas son procesos crónicos y progresivos y están caracterizadas por pérdidas selectivas y simétricas de neuronas en los sistemas motor sensorial y cognitivo.
Muchas de las enfermedades neurodegenerativas más comunes y devastadoras, incluyendo el Alzheimer, el Parkinson y la enfermedad de Huntington, se caracterizan por la acumulación y agregación de proteínas no dobladas.

Pseudoacondroplasia
Es una forma de displasia ósea perteneciente al subgrupo de las espondiloepifisarias, habitualmente de herencia autosómica dominante, aunque también se han descrito formas recesivas y esporádicas.
La pseudoacondroplasia está producida por mutaciones en el gen COMP que provocan un defecto en la matriz proteica del cartílago. Las mutaciones interfieren con el acodamiento proteico, conduciendo a una acumulación de proteínas en el retículo endoplásmico rugoso de éstas y otras proteínas (incluyendo colágeno tipo IX, y condroitín sulfato) lo que conduce a la muerte celular. 

Fibrosis quística
En casos graves de fibrosis quística, la membrana plasmática de las células epiteliales carece de la proteína codificada por el gen de la fibrosis quística. En tales casos, la proteína mutante es destruida en el proceso de control de calidad del retículo endoplásmico, por lo que no llega a la superficie celular.

Encefalopatía espongiforme bovina
Ciertas proteínas “escapan” del sistema de control de calidad de las células, estos fallos estructurales en las proteínas pueden provocar enfermedades como la encefalopatía espongiforme bovina, más conocida como “el mal de las vacas locas”.
Esto se produce porque el mecanismo de salida de estas proteínas desde el RE –mediado por el anclaje a GPI– es rápido y no le da tiempo a la célula a detectar la anomalía. Tras este descubrimiento, los expertos señalan que uno de los siguientes pasos puede ser investigar posibles fármacos capaces de prevenir que estas proteínas mal plegadas escapen del mecanismo de control de calidad en el RE y provoquen fallos en el sistema inmunológico.


Aparato de Golgi
El aparto de Golgi consiste en cisternas membranosas aplanadas, con bordes dilatados, vesículas y túbulos asociados, las cisternas oscilan entre 0.5 y 1.0 μm. Una pila de Golgi contiene menos de ocho cisternas, una célula puede contener desde unas cuantas hasta varios miles de pilas distintas, las vesículas se desprenden de un dominio tubular periférico de cada cisterna, estas vesículas contienen una cubierta proteínica distintiva.

El aparato de Golgi se divide en varios compartimientos con funciones diferentes, a lo largo de un eje desde la cara cis hasta la cara trans. La cara más cis la forma la red de cis de Golgi que funciona como una estancia de clasificación que distingue entre las proteínas que deben enviarse de regreso al retículo endoplásmico y aquellas a las que se les permite avanzar a la siguiente estación de Golgi. Se divide en cisternas mediales y trans.

La cara más trans del organelo contiene una red distintiva de túbulos y vesículas llamada red trans de Golgi es una estación de clasificación, las proteínas se separan en distintos tipos de vesículas que se dirige ya sea hacia la membrana plasmática o a varios destinos intracelulares.

La estructura de Golgi puede mantener un enlace físico con proteínas motoras que dirigen el movimiento de las vesículas y túbulos que entran y salen del aparato de Golgi. La matriz de Golgi funciona en el desarmado y rearmado del aparto de Golgi durante la mitosis.
Las proteínas de membrana recién sintetizadas salen del ER y entran al aparto de Golgi por su cara cis y luego pasan a través de la pila hasta la cara trans.

El aparto de Golgi tiene una función en el ensamble del componente carbohidrato de las glucoproteínas y glucolípidos. La secuencia en la que incorporan los azucares en los oligosacáridos depende de la disposición espacial de las glucosiltransferasas específicas que entran en contacto con la proteína sintetizada a medida que se mueve por la pila de Golgi. Una de las muchas vías posibles de la glucosilación son los unidos con proteínas mediante enlaces O se articulan por completo dentro del aparato de Golgi, en él se sintetiza la mayor parte de los polisacáridos complejos de la célula.

Las cisternas forman la cara cis de la pila mediante la fusión de los portadores menbranosos desde el teticulo endoplásmico y el ERGIC y que cada cisterna se movia físicamente desde el extremo cis al trans de la pila y cambiaba de composición conforme avanzaba esto es el modelo de maduración de las cisternas.

Las cisternas de una pila de Golgi permanecían en su sitio lo que se conoce como modelo de transporte vesicular, el cargamento se lanza a través de la pila de Golgi, desde la CGH hasta la TGH, en vesículas que se desprenden de un compartimiento. Las vesículas de transporte son capaces de deprenderse de las cisternas de Golgi y fusionarse con otras cisternas, las vesículas que llevan cargamento se desprendían de cisternas cias y se fusionaban con cisternas situadas en una posición más trans de la pila. El modelo de maduración de las cisternas contempla un aparato de Golgi muy dinámico.

Ciertos materiales que se producen en el retículo endoplásmico y viajan por el aparato de Golgi permanecen en las cisternas del mismo y nunca aparecen dentro de las vesículas de transporte asociadas con dicho aparato. Las vesículas pueden moverse en sentido retrógrado, el compartimiento de una cisterna de Golgi individual puede cambiar con el tiempo.

En el modelo de maduración de las cisternas, son las propias cisternas de Golgi las que actúan como transportadores anterógrados primarios de Golgi. Las moléculas VSVG se hallan dentro de las cisternas, que indica que el cargamento se traslada en sentido anterógrado dentro de las cisternas en maduración. Las moléculas de manosudasa II se encuentran tanto en las cisternas como en las vesículas asociadas, estas vesículas se usan para transportar enzimas resistentes de Golgi en sentido retrógrado.

Enfermedades del aparato de Golgi

Alteraciones congénitas de glucosilación
Alteraciones en el desarrollo del sistema nervioso central, la coagulación, inmunodeficiencia, incluye enfermedades autoinmunes, infecciosas y cáncer. Los defectos congénitos de la glucosilación (CDG) son un grupo cada vez más numeroso de enfermedades hereditarias causadas por defectos en la síntesis de glucanos, en su unión a otros compuestos (proteínas y lípidos) y/o en el procesamiento posterior de los glucoconjugados. Los primeros pacientes con CDG se describieron en 1980. Quince años más tarde se pudo establecer que la deficiencia de la enzima fosfomanomutasa era la causa más frecuente de CDG, a la que se denomina actualmente tipo Ia. Durante los últimos años, se han identificado nuevos defectos de la N-glucosilación que implican a enzimas o transportadores situados en el citosol, el retículo endoplasmático o el complejo de Golgi. Estas enfermedades son multisistémicas y afectan particularmente al sistema nervioso central, excepto el tipo CDG Ib y Ih, que son enfermedades de expresión hepaticointestinal. Recientemente se han descrito varios defectos de la O-glucosilación que indican que la causa primaria de ciertas distrofias musculares y trastornos de la migración neuronal puede radicar también en defectos congénitos de la glucosilación.

Cáncer
El aparato de Golgi es el orgánulo central de la mediación entre la proteína y el transporte de lípidos y si estoy son mal dirigidos ocurre el riesgo de cáncer. Las manifestaciones clínicas son pérdida de peso inexplicable. (páncreas, estómago, esófago o pulmón), fiebre, cansancio, dolor (colon, recto, ovario, husos, testicular), cambios en la piel.

Distrofia muscular
Es un grupo de más de 30 enfermedades hereditarias que causan debilidad muscular y pérdida de la masa muscular. Algunos tipos de distrofias aparecen en la infancia o la niñez; otras no aparecen hasta la mediana edad o después. Los distintos tipos varían dependiendo de quién afectan y los síntomas. Todas las formas de distrofia muscular empeoran a medida que los músculos se debilitan y la mayoría de las personas con esta condición tarde o temprano pierden la capacidad de caminar.

Fibrosis quística
Es una enfermedad genética de herencia autosómica recesiva que afecta principalmente a los pulmones, y en menor medida al páncreas, hígado e intestino, provocando la acumulación de moco espeso y pegajoso en estas zonas. Es uno de los tipos de enfermedad pulmonar crónica más común en niños y adultos jóvenes, y es un trastorno potencialmente mortal; los pacientes suelen fallecer por infecciones pulmonares debido a Pseudomonas o Staphylococcus.
Es producida por una mutación en el gen que codifica la proteína reguladora de la conductancia transmembrana de la fibrosis quística (CFTR). Esta proteína interviene en el paso del ion cloro a través de las membranas celulares y su deficiencia altera la producción de sudor, jugos gástricos y moco. La enfermedad se desarrolla cuando ninguno de los dos alelos es funcional.

Parkinson
La enfermedad de Parkinson parece ser provocada por una única mutación genética. En estos casos, el gen mutado se transmite de generación en generación, lo que da como resultado un gran número de casos de la enfermedad en el seno de una familia ampliada. Las mutaciones del gen LRRK2 constituyen los factores genéticos que más contribuyen a la enfermedad de Parkinson que se han descubierto hasta la fecha. Los síntomas son Bradicinesia (lentitud en los movimientos): desaceleración o pérdida de los movimientos espontáneos y voluntarios.Rigidez: inflexibilidad inusual en una extremidad u otra parte del cuerpo. Temblor de reposo: un movimiento incontrolable que afecta una extremidad cuando está en reposo y desaparece durante un movimiento voluntario. También aparecen otros síntomas motores en esta enfermedad: Inestabilidad postural: problemas al estar de pie o al caminar, o disminución del equilibrio y la coordinación. Además, pueden aparecer otros síntomas físicos, como dificultades en la marcha y una disminución de las expresiones faciales, debido a la misma perturbación de los movimientos que provocan el conocido temblor y la lentitud.
Transporte en vesículas

La vía biosintética de una célula eucariota consiste en una serie de distintos organelos limitados por membrana que participan en la síntesis, modificación y entrega de proteínas solubles y membranosas en su destino apropiado en la célula. Las vesículas que se encuentran por desprenderse están cubiertas en su superficie citosólica por una capa electrodensa difusa, una cubierta proteínica formada por proteínas solubles.

Cada yema cubierta se desprende para formar una vesícula cubierta. Las cubiertas de proteína actúan como dispositivo mecánico que hace que la membrana se curve y forme una vesícula desprendible y proporciona un mecanismo para seleccionar los componentes que transporta la vesícula.

Los componentes seleccionados incluyen cargamentos consistentes en proteínas secretoras, lisosómicas y de membrana que deben transportarse y la estructura necesaria para distinguir y conectar la vesícula con la membrana receptora correcta.

Vesículas cubiertas con COII
Incluye enzimas que actúan en las etapas avanzadas de la vía bisintetica, proteínas de la membrana participantes en el acoplamiento y fusión de la vesicula con el comportamiento blanco y proteínas de la membrana que pueden unirse con cargamento soluble.
Las células que no tiene un receptor especifico del cargamento no transportan un subgrupo especifico de proteínas desde ER hasta el complejo de Golgi. Entre las proteínas de cubierta COPII se encuentra Sar1 la cual tiene una función reguladora en el inicio de la formación de la vesícula y la regulación del ensamblaje de la cubierta de la vesícula.

En primer lugar es regulada la Sar1 en la forma unida a GTP y se intercambia por un GTP, este al unirse a Sar1 sufre un cambio hace que la hélice α se inserta en la hoja citosólica de la bicapa del retículo endoplásmico, después se dobla la bicapa lipídica lo que contribuye a un cambio en el emparejamiento de los lípidos que constituyen las dos hojas de la bicapa, enseguida la Aar1- GTP atrae dos polímeros adicionales de la cubierta COP II, sSec23 y Sec24 que ejerce presión adicional que le ayuda a doblarse. Sec24 funciona como la principal proteína adaptadora y por ultimo COPII, Sec13 y Sec31, se une con la membrana para formar la jaula estructural externa de la cubierta proteínica.

Las subunidades Sec13-Sec31 tiene cierto grado de flexibilidad que les permite formar jaulas se adapta a vesículas de distintos tamaños. Una vez que se ensambla toda la cubierta COPI, la yema se separa de la membrana del ER.

Vesículas cubiertas con COI
Estas no pueden hidrolizarse, esta se acumula en presencia de un análogo de GTP no hidrolizable, COI media el transporte retrógrado de proteínas, incluido el movimiento de enzimas resistentes en el aparato de Golgi en dirección trans a cis y enzimas residentes del ER del ERGIC y el aparato de Golgi de regreso al retículo endoplásmico.
Las proteínas se mantienen en un organelo por una combinación de dos mecanismos: Retención (de las moléculas residentes que se excluyen de las vesículas de transporte) y recuperación (de las moléculas prófugas para devolverlas al compartimiento en que se encuentran normalmente).

Las proteínas en el ER contienen secuencias cortas de aminoácidos en si extremo C que sirven como señales de recuperación mediante receptores específicos que capturan las moléculas y las regresan al ER en vesículas cubiertas con COPI, estas proteínas se reconocen y regresan al RE por el receptor de KDEL y si este se elimina de una proteína del ER, las proteínas prófugas no regresan al ER y se trasladan al aparato de Golgi.

Las secuencias más frecuentes de recuperación para las proteínas de la membrana de ER incluyen KKXX. Cada compartimiento de membrana en la vía biosintética puede tener sus propias señales de recuperación. La red de trans de Golgi funciona como una instancia clasificadora y dirige las proteínas hacia diversos destinos.
Las proteínas lisosómicas se sintetizan en ribosomas unidos con la membrana en el ER y se transportan al aparato de Golgi. Las enzimas lisosómicas tienen residuos de manosa fosforilada que actúa como señales de clasificación.

Los receptores para manosa 6- fosfato reconocen y capturan a las enzimas lisosómicas que llevan a la señal manosa 6-fosfato, los receptores cruzan las membranas de la TGN. Las enzimas lisosómicas se transportan desde la TGN en vesículas cubiertas con clatrina, las cuales contiene una celosía externa la cual constituye un soporte estructural y una capa interna formada por adaptadores de proteínas la cual es una molécula que vincula dos componentes distintos.

Una molecula de GGA tiene varios dominios, cada uno capaz de sujetar proteínas diferentes. Los extremos exteriores de los adaptadores GGA se unen con las moléculas de clatrina. En la superficie interna, los adaptadores GGA se unen con una señal clasificadora en las colas citosolicas de los receptores para manosa 6-fosfato, estos MPR se unen con las enzimas lisósomicas solubles denteo de la luz de la vesicula, los MPR de la red de trasn de Golgi y las enzimas lisosómicas dentro de la luz de la TGN se concentran en las vesículas cubiertas con clatrina.

La producción de las vesículas cubiertas con clarina en el TGN comienza con el reclutamiento en la membrana de una pequeña proteína para unión GTP, em este caso Arfi1 extiende una helice α de flexion de membrana que actua junto con la capa de clatrina e inician la formación de la vesícula descubierta avanza a su destino, Los MPR se separan de las enzimas lisosómicas y regresan a la TGN.

Los portadores membranosos se producen cuando la TGN se fragmenta en vesículas y tubulos de diversos tamaños. Las proteínas que se descargan a la célula mediante un proceso de secreción regulada forman agregados selectivos que al final se retienen en gránulos secretores grandes y muy concentrados, estos se desprenden de los márgenes de las cisternas trans de Golgi y la TGN y una vez que salen de allí el contenido de los gránulos secretores se concentra, los gránulos maduros se almacenan, y después se liberan de la estimulación de la célula por una hormona o impulso nervioso.

Los dos grupos de proteínas de membrana plasmática están reunidas en dominios diferentes de la membrana TGN y son llevados hasta la superficie celular por transportadores separados.

Vesículas cubiertas con clatrina
Movilizan materiales de la TGN a los endosomas, lisosomas y vacuolas vegetales también mueven materiales de la membrana plasmática a los compartimientos citoplásmicos.
Las vesículas del ER se fusionan con el ERGIC o red cis de Golgi. La fusión selectiva es uno de los factores que asegura un flujo dirigido, una vesícula contiene proteínas especificas en asociaciones con su membrana que regulan los movimientos y el potencial de difusión de esa vesícula.

Pasos en el desprendimiento de la vesícula y la fusión de la misma:
  • Movimiento de la vesícula hacia el compartimiento blanco especifico. Mediados sobre todo por microtúbulos, se mueven desde el ERGIC al aparto de Golgi mediante microtúbulos.
  • Fijación de las vesículas al compartimiento blanco. Mediada por proteínas fijadoras cilíndricas (formar un puente molecular entre las dos membranas) y golginas (actúan como tentáculos para alcanzar y capturar vesículas de transporte que portan un cargamento unido al aparato de Golgi).  Esta especificad podría derivar de una familia de pequeñas proteínas G llamadas Rab entre el estado activo unido con GTP y el estado inactivo unido con GDP.  La Rab funcionan en regulación de las actividades de muchas proteínas implicadas en otros aspectos del tráfico de membrana. Da a cada compartimiento una identidad de superficie única, necesaria para reclutar las proteínas implicadas en la especificad de direccionamiento.
  • Acoplamiento de las vesículas al compartimiento blanco. Las membranas de las vesículas y el compartimiento blanco entran en contacto estrecho debido a la internación entre las regiones citosólicas. Motivo SNARE forma un complejo con otro, puede dividirse en SNARE-v (se incorpora en las membranas vesiculares de transporte durante el desprendimiento) y en SNARE-t (localizada en las membranas de los compartimientos blanco). La membrana plasmática de la célula nerviosa contiene dos SNARE-t sintetasa y un SNAP-25. La membrana de la vesícula sináptica contiene una sola SNARE-v, la sinaptobrevina. Cuando la vesícula sináptica y la membrana presináptica se aproximan una a la otra, los motivos SNARE de las moléculas SNARE-t y v de las membranas próximas interactúan para formar haces de cuatro hélices α.
  • Fusión ente las membranas de las vesículas y el blanco. Las proteínas SNARE- t y v son capaces de unir dos bicapas de lípidos para fisiones, el haz SNARE de cuatro cadenas permanece cerrado en una conformación inactiva por su interacción con proteínas accesorias. Las vesículas permanecen acopladas con la membrana y listas para la descarga de su contenido. La disociación del complejo SNARE de cuatro cadenas se logra con una proteína citosólica llamada NSF que se une con el haz SNARE y, usando energía procedente de la hidrolisis de ATP, lo tuerce para separarlo.
Enfermedades de Transporte Vesicular

El síndrome de Hurler
Es la forma más grave de mucopolisacaridosis, una enfermedad rara de depósito lisosomal. La persona no produce una enzima llamada alfa-L-iduronidasa lisosómica. Esta enzima ayuda a descomponer las cadenas largas de moléculas de azúcar llamadas Glucosaminoglucanos. Los síntomas incluyen: Huesos anormales en la columna, mano en garra, córneas opacas, sordera, crecimiento interrumpido, problemas de válvula cardíaca, enfermedad articular, incluso rigidez, discapacidad intelectual que empeora con el tiempo, rasgos faciales gruesos y toscos con puente nasal bajo.

Síndrome de Hunter
Es una enfermedad en la cual las cadenas largas de moléculas de azúcar no se descomponen correctamente y se acumulan en el cuerpo. El síndrome de Hunter es una afección hereditaria, lo que significa que se transmite de padres a hijos. El gen afectado está en el cromosoma X.
Los síntomas incluyen comportamiento agresivo, hiperactividad,deterioro mental con el tiempo, discapacidad intelectual marcada, movimientos corporales torpe, síndrome del túnel carpiano y rigidez de las articulaciones.

Síndrome de Sanfilippo
Es un trastorno del metabolismo por el cual el cuerpo no puede descomponer apropiadamente cadenas largas de moléculas de azúcar.Los síntomas con frecuencia aparecen después del primer año de vida. Los síntomas incluyen:
Problemas de comportamiento, rasgos faciales toscos, diarrea, labios gruesos, cejas gruesas que se encuentran en la mitad de la cara por encima de la nariz, dificultades para dormir, articulaciones rígidas que posiblemente no se extiendan por completo y problemas para caminar.

Síndrome de Morquio
El síndrome de Morquio es una enfermedad del metabolismo en el cual el cuerpo carece o no tiene suficiente cantidad de una sustancia necesaria para descomponer cadenas largas de moléculas de azúcar. El síndrome de Morquio es una afección hereditaria. Los síntomas incluyen: Desarrollo anormal de huesos, incluso la columna vertebral, tórax en forma de campana con las costillas ensanchadas en la parte inferior, rasgos faciales toscos, articulaciones hipermóviles, piernas en X, cabeza grande (macrocefalia), estatura baja con un tronco especialmente corto y dientes ampliamente espaciados.

Síndrome de Scheie
Es una enfermedad del metabolismo en la cual el cuerpo no puede descomponer apropiadamente cadenas largas de moléculas de azúcar llamadas glucosaminoglicanos. El síndrome de Scheie es una afección hereditaria. Los síntomas incluyen: Boca ancha con labios gruesos, manos en forma de garra y pies deformes, opacidad de la córnea y pérdida progresiva de la visión que termina en ceguera, rasgos faciales toscos, aumento del vello corporal, mandíbulas más pronunciadas de lo normal, y rigidez en articulaciones.

Síndrome CEDNIK
Es un síndrome neurocutáneo caracterizado por anomalías graves en el desarrollo del sistema nervioso y una diferenciación anormal de la epidermis. Se ha descrito hasta ahora en siete individuos afectados (cuatro niños y tres niñas) de dos familias consanguíneas. Clínicamente, los pacientes muestran una única constelación de signos clínicos: disgenesia cerebral, neuropatía, ictiosis y queratodermia palmoplantar. La enfermedad se hereda como un trastorno autosómico recesivo. Es causada por mutaciones en el gen SNAP29 que codifica para una proteína SNARE que participa en la fusión de vesículas.

Retinitis Pigmentosa
Una mutación en la rodopsina impide el transporte de unos pigmentos que acaba depositándose en la retina. Es una enfermedad degenerativa de los ojos, hereditaria y poco frecuente que ocasiona pérdida grave de la visión. Los síntomas suelen comenzar en la niñez. Incluyen disminución de la visión por la noche o cuando hay poca luz, y pérdida de la visión lateral (visión de túnel).Inclusiones (o atrofia) de microvellosidades. Defecto en la destinación de proteínas apicales en enterocitos. GTPasa Rab8. Trastorno intestinal de las células epiteliales que se presenta con persistente diarrea acuosa.

Síndrome de Griscelli
Defecto: GTPasas Rabs. Transporte de melanosomas, actividad citotóxica en linfocitos T. Todos los pacientes presentan hipopigmentación cutánea, fotosensibilidad, y un cabello gris-plateado característico. GS tipo I: MYO5 (motor Myo5A), GS tipo II: Rab27A, GS tipo III: MLPH (melanophilin).

Enfermedad de Tangier
Falta de transportador ABCA1 y defectos en la ruta endocítica. Es un trastorno raro del metabolismo de las lipoproteínas, caracterizado bioquímicamente por una ausencia casi completa de lipoproteínas de alta densidad (HDL) en plasma, y clínicamente por el crecimiento anómalo del hígado, el bazo, los nódulos linfáticos y las amígdalas junto con una neuropatía periférica en niños y adolescentes y, ocasionalmente, una enfermedad cardiovascular en adultos.

Salmonela
La proteina SopE del sistema de secreción III (GEF) estabiliza Rab5 en el fagosoma. Infección provocada por la bacteria de la salmonela, usualmente ocasionada por la ingesta de alimentos o agua contaminados. Los síntomas incluyen diarrea, fiebre, escalofríos y dolor abdominal.

Hepatitis C
Se expresa una proteína activadora de Rab1 que facilita el ensamblaje del virus de la hepatitis C.  El virus se propaga por el contacto con la sangre contaminada, ataca al hígado y provoca inflamación. Muchas personas no presentan síntomas. Quienes sí los desarrollan pueden presentar fatiga, náuseas, pérdida del apetito y un color amarillo en los ojos y la piel.


Lisosomas
Los lisosomas son organelos digestivos de una célula animal, contiene cerca de 50 enzimas hidrolíticas que se producen en el retículo endoplásmico rugoso, las enzimas pueden hidrolizar macromoléculas, alcanzan su actividad opima en un pH de aproximadamente 4.6.

Las membranas de los lisosómicas contienen diversas proteínas integrales muy glucosidadas, forman un recubrimiento protector contra el ataque de las enzimas que encierra. La función de los lisosomas es degradar los materiales que llegan a la célula desde el ambiente extracelular.

Los nutrientes obtenidos pasan por la membrana lisosómica hacia el citosol, las células fagociticas funcionan como eliminadores que ingieren los detritos y microorganismos que pudieran ser peligrosos. Las bacterias ingeridas se activan por pH bajo del lisosoma y luego se someten a la digestión.

El recambio de los organelos, es la destrucción regulada de los propios organelos celulares y su remplazo. En la autofagia un organelo está rodeado por una doble membrana para producir un autofagosoma su membrana externa se fusiona con un lisosoma y genera un autolisosoma en el cual hay degradación de la membrana interna del autofagosoma y el contenido en su interior.

El confinamiento dentro de las vesículas autofagosomicas es un fenómeno relativamente selectivo y no aleatorio. Si se somete a iniciación a una población de células se incrementa la autofagia, la célula adquiere energía al consumir sus propios organelos, la autofagia protege a un organismo contra amenazas intracelulares, intervienen en la prevención de la neurodegeneración, protege a las células cerebrales del daño continuo a las proteínas y organelos, puede intervenir en la prevención de algunos tipos de canceres y lentifica el proceso de envejecimiento del cuerpo.

Una vez que se completa el proceso digestivo en la autofagosoma el organelo se conoce como cuerpo residual, según sea el tipo celular, puede eliminarse por exocitosis o conservarse dentro del citoplasma por tiempo indefinido como granulo de lipofuscina este se incrementa con el envejecimiento.

Enfermedades de lisosomas
Gangliosidosis GM1
Ocurre con por la deficiencia de la enzima Gangliosidosis β GM1, en donde se está acumulando gangliósidos GM1, Las manifestaciones clínicas son retrasomental, crecimiento hepático, compromiso esquelético, muerte alrededor de los dos y tres años de edad, retraso mental y ceguera.

Tay-Sachs
Causada por la deficiencia de la enzima beta-hexosaminidasa que descarga sustancias grasas llamadas gangliósidos. Las manifestaciones clínicas son deterioro progresivo del sistema nervioso central, debilidad motora, ceguera temprana y característica respuesta de susto a los sonidos.

Fabry
Es causada por la deficiencia Alfa-galactosidasa-A y se acumula trihexosilceramida, además también el material graso en el sistema nervioso autónomo, los ojos, los riñones, y el sistema cardiovascular.
Los síntomas neurológicos incluyen dolor quemante en los brazos y las piernas, que empeora en agua caliente o luego de hacer ejercicio, y la acumulación de material de exceso en las capas transparentes de la córnea. Los depósitos grasos en las paredes de los vasos sanguíneos pueden deteriorar la circulación, colocando al paciente en riesgo de tener un accidente cerebrovascular o un ataque cardíaco.

Sandhoff
Es causada por el déficit de la enzima hexosaminidasas A y B, las manifestaciones clínicas son deterioro progresivo del sistema nervioso central, debilidad motora, ceguera temprana y característica respuesta de susto a los sonidos.

Gaucher
Es causada por la deficiencia de la enzima glucocerobrosidasa y los síntomas son agrandamiento del bazo y el hígado, disfunción hepática, trastornos esqueléticos y lesiones óseas que pueden causar dolor, complicaciones neurológicas graves, inflamación de los ganglios linfáticos y las articulaciones adyacentes, abdomen distendido, una coloración pardusca en la piel, anemia, bajo recuento plaquetario, y manchas amarillentas en los ojos.

Niemann pick
Es causada por la enzima esfingomielinasa y sus manifestaciones clínicas son hinchazón abdominal (área del vientre) entre los 3 y 6 meses, mancha rojo fresa en el ojo, dificultades de alimentación, pérdida de las habilidades motrices tempranas (empeora con el tiempo). Los síntomas del tipo B generalmente son más leves. Estos ocurren hacia el final de la infancia o en los años de la adolescencia. La hinchazón del abdomen se puede presentar en los niños pequeños. Casi no hay ningún compromiso del sistema nervioso y del cerebro, como pérdida de las habilidades motrices. Algunos pacientes pueden presentar infecciones respiratorias frecuentes.

Krabbe
Es causada por la deficiencia de la enzima galactocerobrosidasa. La enfermedad afecta más a menudo a los bebés, con el inicio antes de los 6 meses, pero puede producirse en la adolescencia o la edad adulta. La acumulación de grasas no digeridas afecta el crecimiento de la vaina de mielina protectora de los nervios y causa grave degeneración de aptitudes mentales y motoras. Otros síntomas incluyen debilidad muscular, hipertonía (capacidad reducida para que un músculo se estire), convulsiones mioclónicas (contracciones súbitas, como un shock de los miembros), espasticidad, irritabilidad, fiebre no explicada, sordera, atrofia óptica y ceguera, parálisis, y dificultad para tragar. También pude producirse una pérdida de peso prolongada. La enfermedad puede diagnosticarse su agrupación característica de ciertas células, desmielinización y degeneración nerviosa, y destrucción de células cerebrales.

Lipidosis Sulfatada
Es causada por la deficiencia de la enzima Arilsulfatasa A, y se acumulan sulfatos, las manifestaciones clínicas son el retraso mental y muerte en el primer decenio.

Pompe
Es causada por la deficiencia de la enzima a-glucosidasa lisosomal y sus consecuencias son Gránulos de glucógeno en los lisosomas, hipotonía, debilidad muscular, aumento del tamaño del corazón e insuficiencia cardiaca, muerte precoz; juvenil y adulta: debilidad musculo esquelética y atrofias progresivas; musculatura proximal y respiratoria está gravemente afectada. Miocardiopatía grave e insuficiencia cardiaca precoz.
 
Exocitosis y endocitosis

La fusión de una vesícula secretora o granulo secretor con la membrana plasmática y la descarga de su contenido se llama exocitosis. La fusión de la membrana produce una abertura a través de la cual se libera el contenido de la vesícula o granulo hacia el espacio extracelular.

La fusión está regulada por proteína de unión con calcio, la exocitosis casi siempre es iniciada por la liberación calcio, el contacto entre la vesícula y las membranas plasmáticas conduce a la formación de un pequeño poro de fusión recubierto con proteína y se descarga el contenido de la vesícula.

Cuando una vesícula citoplasmática se fusiona con la membrana plasmática, la superficie luminal de la membrana de la vesícula se vuelve parte de la superficie externa de la membrana plasmática, la superficie citosólica de la membrana de la vesícula se torna parte de la cara interna de la membrana plasmática.

La exocitosis constitutiva se produce en todas las células y se encarga de liberar moléculas que van a formar parte de la matriz extracelular o bien llevan moléculas en la propia membrana de la vesícula que sirven para regenerar la membrana plasmática.
La exocitosis regulada se produce sólo en aquellas células especializadas en la secreción, como por ejemplo las productoras de hormonas, las neuronas, las células del epitelio digestivo, las células glandulares y otras.

La endocitosis es un proceso en el cual la célula interioriza los receptores de la superficie celular y los ligandos extracelulares unidos a ellos. La endocitosis se divide en endocitosis por volumen (captación inespecífica de líquidos extracelulares, cualquier molécula grande o pequeña que esté presente en el líquido abarcando también entra a la célula, retira porciones de la membrana plasmática y puede funcionar sobre toco en el reciclaje de membrana) y en endocitosis mediada por receptor (captación de macromoléculas extracelulares especificas después de su unión con receptores en la superficie externa de la membrana plasmática.

En la endocitosis mediada por receptor ocurre la captación selectiva y eficiente de macromoléculas que pueden estar presentes en concentraciones relativamente bajas en el líquido extracelular. La célula tiene receptores para la captación, es mediada por clatrina, se reúnen en dominios especializados de la membrana plasmática y se conocen como concavidades cubiertas, se invaginan en el citoplasma y luego se liberan de la membrana plasmática para formar vesículas cubiertas.

Las vesículas cubiertas que se forman durante la endocitosis también contienen una capa de adaptadores complejos el AP2 mediado por clatrina, este adaptador se acopla a las colas citoplasmáticas de los receptores específicos de la membrana y su subunidad adaptina β se une y congrega las moléculas de clatrina de la celosina suprayacente.

La dinamina es una proteína de unión con GTP necesaria para la liberación de la vesícula cubierta con clatrina, se ensambla en concavidades cubierta invaginada, justo antes de que se desprenda de la membrana, La dinamina actua como una enzima capaz de utiliza la energía química de GTP para generar fuerzas mecánicas.

Los fosfolípidos de la membrana vesicular pueden agregarse grupos fosfato en distintas posiciones del anillo de azúcar del fosfolípido fosfatidilinositol, lo que lo convierte en fosfoinositidos, lo que facilita el reclutamiento de proteínas específicas, induce cambios de conformación en una proteína unida, que facilita el proceso molecular.

Los receptores contitutivos son los encargados de la captación de materiales que se utilizan en la celula, entrega los materiales unidos, también están los receptores de señalización que son los encargados de unir los ligandos extracelulares que llevan mensajes que cambian las actividades celulares, incluyen hormonas, y factores de crecimiento, conduce a la destrucción del receptor y este proceso es llamado regulación en descenso del receptor que reduce la sensibilidad de la célula a la estimación posterior por la hormona o factor de crecimiento. La etiqueta es una proteína llamada ubiquitina que interioriza a las proteínas de membrana que no se someten en forma usual a la endocitosis.

El líquido de la luz de los endosomas se acidifica por un efecto de una ATP-asa de H+ en la membrana limitante, los endosomas tempranos se localizan cerca de la región periférica de la luz y los endosomas tardíos se hallan más cerca del núcleo, los endosomas tempranos maduran poco a poco hasta endosomas tardíos por desenso en el pH, intercambio de proteínas Rab y un cambio notable en la morfología interna de las estructuras.

La fagocitosis es la captación de partculas relativamente grandes del ambiente, los pliegues se fusionan para formar una vacuola que se separara de la membrana plasmática hacia el interior. El fagosoma se fusiona con un lisosoma y forman el fagolisosoma, fagocitan microorganismos invasosres, celuas dañadas o muertas o detritos. Las células fagociticas reconocen a los materiales y los unen mediante receptores en la superficie antes de captarlos, ya dentro del fagocito, los microorganismos pueden destruirse con enzimas lisosómicas o con radicales libres.

Enfermedades de exocitosis y endocitosis

Neutropenia congénita severa
Es una neutropenia congénita. Afecta a los neutrófilos Este trastorno se produce de forma esporádica o como un trastorno autosómico recesivo, este tipo de neutropenia congénita causa neutropenia intensa, pero con preservación del linaje de células eritroides o megacariocíticas que son las que producen glóbulos rojos y plaquetas.

Neutropenia cíclica
Afección crónica que afecta los neutrófilos (tipo de glóbulo blanco). En la neutropenia cíclica el número de neutrófilos en la sangre pasa por ciclos normales a ciclos bajos y otra vez a ciclos normales. Los síntomas incluyen fiebre, inflamación de las membranas mucosas de la boca e infecciones. También se llama neutropenia periódica.

Déficit de adhesión leucocitaria 1
El déficit de adhesión leucocitaria de tipo 1 (DAL-1) es una forma de DAL (ver este término) caracterizada por la aparición recurrente de infecciones bacterianas que amenazan la vida del paciente. La DAL-1 afecta a de un individuo entre un millón. En general, los primeros signos aparecen durante la infancia. Los pacientes presentan infecciones bacterianas recurrentes y muy graves en la piel, la boca y las vías respiratorias. Es habitual el retraso en la caída del cordón umbilical. Las infecciones cutáneas pueden evolucionar en úlceras importantes. La periodontitis grave a menudo está presente en los adultos y conduce a la pérdida prematura de los dientes. En las áreas de infección se observa falta de inflamación, enrojecimiento, calor o pus. La DAL-1 está provocada por mutaciones en el gen ITGB2 (21q22.3), que codifica para la beta-2-integrina, CD18.

Déficit de adhesión leucocitaria 2
El déficit de adhesión leucocitaria de tipo 2 (DAL-2) es una forma de DAL (ver este término), caracterizada por infecciones bacterianas recurrentes, retraso en el crecimiento grave y déficit intelectual grave. La DAL-2 es una enfermedad extremadamente rara: se han descrito menos de 10 casos hasta el momento. Los primeros signos aparecen habitualmente durante la infancia. Los pacientes presentan: infecciones bacterianas recurrentes, déficit intelectual grave y retraso grave en el crecimiento, el cual ocasiona estatura baja. Los pacientes son portadores de un fenotipo Bombay (no expresan el antígeno H). Es habitual el dismorfia facial, caracterizado principalmente por un puente nasal deprimido. La periodontitis grave está presente frecuentemente en adultos y conduce a la pérdida prematura de los dientes. El déficit intelectual y el retraso en el crecimiento también predominan en los pacientes adultos, mientras que, en estos, las infecciones no están tan presentes. El DAL-2 es un síndrome de glucoproteínas deficientes en carbohidratos (síndrome CDG; ver este término) y, por tanto, también se conoce como CDG IIc. Esta enfermedad está provocada por mutaciones en el gen SLC35C1, que codifica para el transportador guanosina 5-difosfato fucosa, localizado en el aparato de Golgi.

Síndrome Chediak-Higashi
El síndrome de Chediak-Higashi es una enfermedad autosómica recesiva muy poco frecuente. Los pacientes presentan una combinación de albinismo oculocutáneo con disminución de la pigmentación, cabello rubio plateado, hepatosplenomegalia, hipertrofia de los ganglios e infecciones recurrentes de tipo piogénico cutáneas y respiratorias. Estos signos son el resultado de anomalías funcionales de las células polinucleares, que contienen grandes inclusiones lisosomales características, y por la deficiencia de linfocitos ``natural killer'' (NK). El pronóstico vital es muy poco favorable. El gen CHS se localizó en el brazo largo del cromosoma 1, 1q42.1-q42.2. El ratón beige es un modelo animal de la enfermedad que permitió el descubrimiento del gen codificante para la proteína LYST, cuya función sigue siendo desconocida.

Síndrome de Hiperinmunoglobulina E
El síndrome de hiperinmunoglobulina E también se conoce como síndrome de Job. Se le denomina así por el personaje bíblico Job, cuya fe fue puesta a prueba por una aflicción de úlceras y pústulas que supuraban. Las personas afectadas presentan infecciones cutáneas crónicas graves.
En la mayoría de los casos, los síntomas se presentan en la niñez, pero debido a que la enfermedad es tan infrecuente, a menudo pasan años antes de que se haga un diagnóstico correcto. Las investigaciones recientes sugieren que la enfermedad con frecuencia es causada por un cambio (mutación) genético que sucede en el gen STAT3 en el cromosoma 4. No se ha comprendido bien cómo esta anomalía del gen causa los síntomas de la enfermedad. Sin embargo, se sabe que las personas con esta patología tienen un nivel de un anticuerpo llamado IgE superior a lo normal.

El síndrome de Shwachman-Diamond
Un síndrome dismórfico caracterizado por lipomatosis pancreatica que causa insuficiencia pancreática externa. Otros signos clínicos incluyen trastornos cutáneos (ictiosis), óseos (disostosis metafisaria, pectus carinatum) y retraso psicomotor. El trastorno hematológico central, progresa, en un 25% de los casos aproximadamente, hacia una aplasia de médula ósea. Pese a presentar similitudes con el síndrome de Pearson, la enfermedad de Shwachman-Diamond no puede obedecer a defectos del ADN mitocondrial. En la mayoría de pacientes existen mutaciones del gen SBDS, ubicuo y localizado en el cromosoma 7. Dado que las funciones de este gen son muy diversas, el diagnóstico de la enfermedad resulta muchas veces difícil de establecer con certeza debido a la complejidad del cuadro clínico. Cuando la neutropenia es moderada y asintomática, el tratamiento se basa en modificaciones de la dieta con adición de nutrientes a la alimentación (enzima pancreática, alimentación equilibrada y aporte vitamínico).

Deficiencia gránulo específica
Los neutrófilos poseen 2 tipos de gránulos: los primarios y los secundarios que contienen una gran variedad de enzimas. La deficiencia gránulo específica es un síndrome de inmunodeficiencia primaria raro, cuya herencia es autosómica recesiva. Los pacientes con este síndrome muestran en sus neutrófilos núcleos bilobulados de forma atípica; los gránulos secundarios, que normalmente contienen lactoferrina y receptores para factores quimiotácticos están formados incompletamente. También poseen defectos en la quimiotaxis, en la desagregación, sobrerregulación de receptores y en la actividad bactericida. Como base molecular este síndrome se caracteriza por mutaciones en el gen que codifica para la proteína facilitadora de la unión/CCAAT (C/EBP epsilon), la cual es un factor de trascripción mieloide y es miembro de la familia de la leucina. Este gen puede sufrir una deleción en el segundo exón o truncarse de forma tal que se perdería el dominio de dimerización, la región ligando del ADN y la actividad transcripcional. Los múltiples defectos funcionales observados en las células progenitoras de neutrófilos, como consecuencia de la deficiencia de C/EBP epsilon, define al síndrome de deficiencia gránulo específica como un defecto en la mielopoyesis y establece su importancia en la regulación de la respuesta inflamatoria y de la inmunidad innata para la defensa del hospedero.

Enfermedad granulomatosa crónica
La enfermedad granulomatosa crónica (EGC) es una inmunodeficiencia primaria rara, donde 2/3 de los casos muestran un patrón de herencia recesiva ligado al cromosoma X y los casos restantes son autosómicos recesivos. Se debe a un defecto en la producción del anión superóxido, un intermediario reactivo del oxígeno, que representa un mecanismo microbicida fundamental de los fagocitos. La generación de superóxido está mediada por un complejo enzimático multicomponente denominado nicotinamina adenina dinucleótido fosfato (NADPH)-oxidasa localizado en la membrana plasmática de los leucocitos. Este complejo enzimático activado cataliza la reducción de un electrón de oxígeno (O2) para formar el anión superóxido (O2-). La unidad enzimática de NADPH-oxidasa está constituida por una proteína de membrana llamada citocromo b558, y la mayor parte de los casos de EGC se deben a mutaciones en el gen que codifica para esta proteína. El gen se localiza en el locus p21 del cromosoma X que puede estar ausente, truncado o mutado, de tal forma que el ADN no se transcribe o el ARN formado es inestable. La enfermedad se caracteriza por infecciones bacterianas y fúngicas recurrentes, habitualmente en las primeras etapas de la infancia. Generalmente las infecciones no son controladas por la invasión neutrofílica y pueden dar lugar a la formación de granulomas compuestos por macrófagos activados. La enfermedad es mortal a pesar del uso de antibióticos de amplio espectro.

Deficiencia de glucosa 6 fosfato deshidrogenasa neutrofílica
La deficiencia severa de glucosa 6 fosfato deshidrogenasa (G6PD) es un defecto hereditario recesivo ligado al cromosoma X, cuyo defecto primario consiste en la disminución o ausencia de la producción de la enzima G6PD en los glóbulos rojos. La deficiencia de G6PD está estrechamente relacionada con la producción de NADPH. La enzima G6PD es un componente necesario para la vía de la hexosa monofosfato y la deficiencia de esta provoca en el organismo hemólisis, con el desarrollo de anemia de tipo hemolítica aguda o esferocítica crónica. Las personas que sufren este trastorno normalmente no padecen de anemia y son asintomáticas hasta el momento en que sus glóbulos rojos son expuestos a una sustancia oxidante o al estrés. Otras manifestaciones clínicas que se presentan en esta enfermedad son: fatiga, dificultad respiratoria, taquicardia, ictericia y agrandamiento del bazo. La deficiencia severa de esta enzima provoca una reducción de la generación de NADPH, lo que trae como resultado una disminución de la producción de peróxido de hidrógeno (H2O2) y, por lo tanto, se afecta la actividad microbicida del neutrófilo. Las características clínicas de los pacientes que padecen de esta enfermedad son semejantes a las manifestaciones presentes en la EGC y solo se diferencia de esta última en que las manifestaciones clínicas aparecen, principalmente, en etapas de vida más avanzadas del individuo.

Deficiencia de mieloperoxidasa
La mieloperoxidasa es una hemoproteína que se localiza en los gránulos azurófilos de los neutrófilos y en los lisosomas de los monocitos, la cual está involucrada en la destrucción de diversos microorganismos y cuerpos extraños incluyendo bacterias, hongos, virus, glóbulos rojos y células nucleadas malignas y no malignas. La ausencia de mieloperoxidasa provoca una inmunodeficiencia primaria cuya frecuencia es muy baja en la población. Este es un defecto hereditario autosómico recesivo. Las manifestaciones clínicas de este desorden dependen de la naturaleza del defecto. Los neutrófilos de los pacientes con deficiencia hereditaria de mieloperoxidasa presentan un defecto en la acción microbicida no tan severo como el encontrado en la EGC, y por lo tanto, las enfermedades infecciosas observadas en estos pacientes no son tan frecuentes. La mieloperoxidasa y el H2O2 también pueden ser liberados al exterior de la célula donde ocurre una reacción con el cloruro que induce daño en el tejido adyacente, lo que contribuye a la patogénesis de la enfermedad. Infecciones causadas por Candidas se observan predominantemente en pacientes que también padecen de diabetes mellitus. Otras manifestaciones observadas en esta enfermedad son: enfermedades inflamatorias generalizadas, ateroesclerosis, cáncer de hígado, enfermedad de Alzheimer y enfermedades neurológicas degenerativas. Los pacientes con una deficiencia total de mieloperoxidasa muestran una alta incidencia de tumores malignos. Los polimorfonucleares neutrófilos deficientes de mieloperoxidasa muestran una disminución de la actividad lítica contra células malignas, por lo que se especula que el sistema de mieloperoxidasa del neutrófilo desempeña un papel central en la vigilancia de tumores en el huésped. 

Peroxisoma
Sin vesículas limitadas por membranas, pueden contener un centro denso y cristalino de enzimas oxidativas, son organelos multifuncionales y contienen más de 50 enzimas que participan en actividades como en la oxidación de ácidos grasos de cadena muy larga, y síntesis de plasmalógenos una clase inusual de fosfolípidos (son muy abundantes en las vainas de mielina que aíslan los axones del cerebro).

Los peroxisomas se forman por diversos organelos prexistente, importan proteínas preformadas de citosol y participan en el metabolismo oxidativo, se ha vinculado íntimamente con las mitocondrias que forman vesículas destinadas de elementos para los peroxisomas.

Los peroxisomas son el sitio donde se sintetiza y degrada al peróxido de hidrogeno, un agente oxidante muy reactivo y tóxico, que se degrada mediante la enzima catalasa, que está presente engrandes concentraciones en estos organelos.
La foto reparación comienza cuando RuBp reacciona con O2 para formar 3-PGA y fosfoglicolato, se convierte en glicolato, se traslada del cloroplasto al peroxisoma y ya allí la enzima glicolato oxidasa convierte el glucolato en glioxilato, transformarse en glisina para transladarse a una mitocondria, dos moléculas de glisina se convierten en una de serina, un átomo de carbono que antes estaba fijo se desprende.

La serina que se produce en la mitocondria puede enviarse de regreso al peroxisoma y transformarse en glicerato, que puede transportarse al cloroplasto y usarse en la síntesis de carbohidratos mediante la formación de 3-PGA.

Enfermedades de peroxisomas

Enfermedad de zellweger
Es una enfermedad hereditaria causada por desorden prototípico de la biogénesis de los peroxisomas, quienes la padecen suelen fallecer al año. Las manifestaciones clínicas son encefalopatías (trastornos de la migración neuronal, atrofia cerebral, retraso, deterioro psicomotor y convulsiones), alteraciones oculares (cataratas, retinitis pigmentaria, hipoplasia óptica y manchas de Brushfield), anomalías esqueléticas (pies zambos, torsión del pulgar, y calcificaciones puntiformes patelares) y quistes renales.

Enfermedad de refsum
Deficiencia de tiolasa, acumulación de ácido fitánico, deficiencia de la enzima que oxida el ácido fitánico, que es un ácido graso.Comienzan su desarrollo neuromuscular en forma normal para posteriormente desarrollar datos neurológicos entre el año y los 3 años de vida, las manifestaciones clínicas son neuropatía , ataxia, ictiosis, ceguera nocturna, retinitis pigmentaria y dismorfias faciales.

Adrenoleucodistrofia
Es causada por una mutación en el gen X-ALD ABCD1, acumulación de ag de cadena muy larga, las manifestaciones clínicas son rigidez, convulsiones, dificultad para tragar, pérdida de la audición dificultad para comprender el lenguaje, deterioro de la vista, hiperactividad y parálisis.

Condrodisplasia puctata rizomielica
La mayoría de los pacientes afectados por esta enfermedad presentan mutaciones en el gen PEX7 (6q21-q22.2), el cual codifica para el receptor peroxisomal de tipo 2, que juega un papel importante en el transporte de proteínas en el peroxisoma. Las manifestaciones clínicas son fémur y húmero corto, alteraciones vertebrales, cataratas, lesiones cutáneas y déficit intelectual grave.

Mitocondria
La mitocondria es una red tubular interconectada muy ramificada, puede fusionarse en dos. El equilibrio entre la fusión y la fisión se sea un factor determinante de la cantidad, longitud y el grado de interconexiones de las mitocondrias, cuando la fusión es más frecuente que la fisión, más alargada e interconectadas, el predominio de la fisión conduce a la formación de mitocondrias más numerosas.

Las mitocondrias son el sitio de síntesis de muchas sustancias, incluidos ciertos aminoácidos y los grupos hemo que se muestran en las captaciones y liberación de iones calcio, son iniciadores esenciales de actividad celular, regulan de manera importante la concentración citoplásmica de calcio. El proceso de muerte celular se regula en gran medida por fenómenos que ocurren en las mitocondrias.

 El limite externo de la mitocondria contiene dos membranas la membrana mitocondrial externa y la interna. La primera rodea por completo a la mitocondria y sirve como límite externo, la segunda se subdivide en dos dominios interconectados que tienen diferentes proteínas residentes que desempeñan funsiones distintas, la membrana interna se encuentra justo por dentro de la membrana mitocondrial externa.

La mitocondria es un transductor de energía, tiene relación con las membranas de las crestas, las cuales contienen una gran cantidad de superficie de la membrana que aloja la maquinaria necesaria para la respiración aerobia y la formación de ATP.
La membrana interna contiene más de 100 polipéctidos y es rica en cardiolipina, que facilitan la actividad de las proteínas participantes en la síntesis de ATP, la membrana externa es permeable al ATP, el NAD y la coenzima A (funciones en el metabolismo energético), en cambio la membrana interna es impermeables.
La matriz mitocondrial contiene enzimas, ribosomas y DNA no cromosómico codifica un pequeño número de polipéptidos mitocondriales, dos RNA ribosomicos y 22 RNA de transferencia.

Los primeros pasos en el proceso oxidativo los lleva a cabo las enzimas de glucolisis que se encuentran en el citosol. Durante la glucólisis una pequeña fracción de la energía libre de glucosa queda disponible para la célula, la superficie para la síntesis neta de solo dos molécula de ATP por cada molécula de glucosa oxidasa. La mayor parte de la energía permanece almacenada en el piruvato. Los productos de la glucólisis son piruvato y NADH. Cuando hay oxigeno los organismos aerobios son capaces de extraer grandes cantidades de energía adicional del piruvato y el NADH.

La acetil-CoA ingresa al ciclo de Krebs, se oxida el sustrato y se conserva su energía. Excepto por la deshidrogenasa de succinato, que se une a la membrana interna. Durante el ciclo de Krebs ocurren cuatro reacciones. La mitocondria es el centro de los pasos finales de la conservación de energía.
Las mitocondrias no son capaces de importar el NADH formando en el citosol durante la descarga de azucares, los electrones se usan para reducir un metabolito de bajo peso molecular, puede entrar a la mitocondria y reducir ahí el NAD+ a NADH o transferir sus electrones al FAD para producir FADH2.

La producción de ATP es por:
  • Los electrones de alta energía pasan del FADH2 o del NADH.
  • El movimiento controlado de protones regreso a través de la membrana.
La energía obtenida de los sustratos se utiliza para generar un gradiente iónico a través de la membrana mitocondrial interna, las mitocondrias emplean gradientes iónicos a través de su membrana interna para impulsar muchas actividades que requieren energía, en particular la síntesis de ATP, cundo la formación de dichas moléculas se impulsa con la energía liberada de los electrones removidos durante la oxidación de sustratos se conoce como fosforilación oxidativa.

Agentes oxidantes pueden ordenarse en una serie de acuerdo con su finalidad por los electrones, según el mismo criterio y de acuerdo con su potencial para transferir electrones. El potencial de óxido- reducción es un voltaje de celda que incluye al hidrogeno.

Las moléculas de NADH se forman en la matriz mitocondrial, los electrones de alta energía unidos a NADH o a FADH2 se transfieren a través de una serie de acarreadores específicos de electrones que constituyen la cadena de transporte de electrones.La cadena transportadora de electrones se compone de cinco tipos de portadores de electrones unidos a la membrana.
  • Flavoproteina.
  • Citocromo.
  • Tres átomos de cobre.
  • Ubiquinona.
  • Proteínas con hierro y azufre.

Excepto por la ubiquinona, todos los centros redox dentro de la cadena respiratoria que aceptan y donan electrones son grupos prostéticos cuando se rompe la membrana mitocondrial interna con un detergebte, pueden aislarse los diversos portadores de electrones como parte de cuatro complejis transmembranales asimétricos distintos que se identifican como:
  • Complejo I.
  • Complejo II.
  • Complejo III.
  • Complejo IV.
Los electrones se transfieren uno a la vez del citocromo C a través de un centro de cobre bimetálico de subunidad II, a un grupo hemo α de la subunidad I y pasan ser centros redox localizados en la subunidad I que contienen un segundo grupo hemo y otro átomo de cobre. La aceptación de los primeros dos electrones reduce binuclar a-3 CuB y una molécula de O2 se une a él.

                                             Enfermedades de mitocondria
Síndrome de Leigh
Se presentan alteraciones del DNmt o del ADN nuclear, afecta a los componentes enzimáticos de la cadena respiratoria a CoQ y al complejo de la piruvato deshidrogenasa. Se presentan encefalopatías, hipotonía axial, trastornos del sueño y episodios de seudoclusión intestinal.

Neuropaía óptica hereditaria Leber (LHON)
Alteraciones del ADNmt y afecta al complejo O de la cadena respiratoria, y se presenta perdida de la visión central, atrofia óptica, estocoma central y reducción del reflejo pupilar fotomotor.

Alpers
Alteración en el ADNmt, afecta al citocomo C oxidasa y se presenta microcefalio, atrofia cerebral, hipotonia, miclonías, espasticidad, ataxia, ceguera cortical, demenia y convulsiones.

Sindrome de kearns- Sayre
Alteración en el ADNmt, los genes que se encuentra involucrados en la transcripción del ADNmt y proteínas de la fosforilación oxidativa. Se presenta oftalmoplejia progresiva crónica, retinopatía pigmentarias, bloqueo cardiaco, ataxia cerebelosa, sordera y alteraciones endocrinas.
Síndrome de Pearson
Anemia macrocítica refractaria asociada o no a neutropenia y trombocitopenia (en médula se encuentran vacuolización de los precursores eritroides y mieloides, hemosiderosis y sideroblastos en anillo). Aparece en el primer año de vida. Disfunción pancreática exocrina, afectación multiorgánica variable y puede evolucionar a un síndrome de Kearns-Sayre.

Síndromes de Depleción del ADNmt
Forma Hepatoencefalopática: Presentación neonatal a 2 años, con muerte precoz, se presenta hepatopatía fatal, hipotonía generalizada con grave encefalopatía, hallo del medro. Forma miopática: Formas neonatal y de inicio en la infancia, hipotonía generalizada con miopatía progresiva, acidosis láctica variable, histología normal o con FRR, frecuentemente con tubulopatía, EMG con patrón miopático, distrofia y atrofias musculares progresivas.

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