Biología (08) · Unidad 4 — El sistema de endomembranas
Complejo de Golgi y secreción
El Golgi es una pila de sacos aplanados con dos caras: por la cis le llegan vesículas del retículo, por la trans salen. En el camino termina de modificar las proteínas (sobre todo, sus azúcares), las clasifica y las manda a su destino: a los lisosomas, a la membrana o afuera de la célula. La secreción es ese recorrido entero: RER → Golgi → vesícula → membrana.
La explicación
El problema: el correo de la célula
Del retículo rugoso salen proteínas recién hechas con destinos distintos: unas tienen que salir de la célula, otras quedarse en la membrana, otras llegar a los lisosomas. Si todas salieran en la misma vesícula, las enzimas digestivas de los lisosomas terminarían afuera, y la insulina adentro de un lisosoma. Hace falta un lugar que termine, etiquete y reparta. Ése es el complejo de Golgi, descripto por Camillo Golgi en 1898.
Cómo es
Es una pila de 4 a 8 sacos aplanados de membrana, las cisternas, un poco curvados, rodeados de vesículas. Suele estar cerca del núcleo. Tiene una polaridad clara, como una cinta transportadora:
Cisternas medias: donde se hace buena parte de las modificaciones.
Cara trans (de salida): la que mira hacia la membrana plasmática. Su última porción, una red de tubos (la red trans), clasifica y despacha.
Las proteínas avanzan de cis a trans pasando de cisterna en cisterna. En las células vegetales hay muchos Golgi chicos repartidos (a veces llamados dictiosomas).
1. La cara que recibe del retículo: cis. La que despacha: trans.
2. Lo que se ve en la cara trans ya está terminado y clasificado.
Qué le hace a lo que pasa
Etiqueta las enzimas de los lisosomas: les agrega un azúcar con fosfato (la manosa-6-fosfato), que funciona como un código postal. En la red trans, receptores que reconocen esa marca las separan y las mandan a los lisosomas.
Otras modificaciones: agrega sulfatos a algunas moléculas de la matriz, corta algunas proteínas en su forma activa.
Fabrica polisacáridos en las plantas: buena parte de los de la pared (hemicelulosa, pectinas), que salen en vesículas. La celulosa no: se arma en la membrana plasmática.
Arma estructuras especiales: el acrosoma del espermatozoide, la vesícula con enzimas que le permite atravesar las cubiertas del óvulo, sale del Golgi.
Las tres salidas
En la red trans las proteínas se separan en vesículas distintas según su destino:
A la membrana, sin esperar: secreción constitutiva. Vesículas que salen todo el tiempo y renuevan la membrana y la matriz.
A la membrana, cuando llega una señal: secreción regulada. El producto se concentra en vesículas (gránulos) de secreción que esperan cerca de la membrana: la insulina, las enzimas digestivas del páncreas, los neurotransmisores.
Las vesículas de secreción y las vesículas digestivas (las que forman lisosomas) salen las dos del Golgi, pero van a lugares opuestos: unas sueltan su contenido afuera, las otras lo guardan adentro para digerir.
El recorrido completo de la secreción
En los años 60, George Palade siguió el camino de las enzimas en las células del páncreas. Les dio aminoácidos radiactivos durante unos minutos (el «pulso») y después aminoácidos comunes (la «caza»), y fue mirando dónde estaba la radiactividad a medida que pasaba el tiempo. Primero apareció en el RER, después en el Golgi, después en los gránulos de secreción y, al final, afuera, en el conducto. Así se demostró la ruta:
Las glándulas se clasifican también por cómo largan su producto: merocrinas, por exocitosis, sin perder nada de la célula (el páncreas, las glándulas salivales); apocrinas, perdiendo un pedacito del citoplasma de la punta (la glándula mamaria con las gotas de grasa de la leche); holocrinas, la célula entera se rompe y es el producto (las glándulas sebáceas de la piel).
Por qué el retículo no se queda sin membrana
Cada vesícula que sale del retículo se lleva un pedacito de su membrana, y cada vesícula que se fusiona con la membrana plasmática se lo deja a ella. Si fuera un viaje de ida, el RE se achicaría y la célula crecería sin parar. No pasa porque hay transporte de vuelta: vesículas que van del Golgi al RE (devolviendo membrana y las proteínas del retículo que se escaparon) y endocitosis que recupera membrana de la superficie (tema 3.5). Y el REL fabrica lípidos de membrana nuevos todo el tiempo.
1. Si la proteína sale de la célula, va a la membrana o a un lisosoma: RER → Golgi (cis → trans) → vesícula.
2. En la red trans, se elige el destino: manosa-6-fosfato → lisosoma; señal → gránulo de secreción regulada; nada especial → constitutiva.
3. Si se queda en el citosol, nunca pasa por el Golgi.
Se repite el experimento de Palade con células del páncreas: se les dan aminoácidos radiactivos durante tres minutos y después aminoácidos comunes. Se toman muestras a los 3 minutos, a los 20 minutos y a las 2 horas. ¿Dónde esperás ver la radiactividad en cada muestra, y qué demuestra el experimento?
La radiactividad marca un «lote» de proteínas, y se la sigue como a un paquete con GPS.
2. A los 3 minutos: recién hechas, en el RER, dentro del lumen.
3. A los 20 minutos: ya viajaron en vesículas al complejo de Golgi.
4. A las 2 horas: en los gránulos de secreción cerca de la membrana, y una parte ya afuera, en el conducto del páncreas.
5. Lo que demuestra. Que la proteína de secreción hace un camino fijo y en orden: RER → Golgi → gránulo → exocitosis. Nunca aparece suelta en el citosol.
Dónde se pierde el punto: en poner el Golgi antes que el RER. El Golgi no tiene ribosomas: sólo recibe lo que el RER ya fabricó.
Un detalle que importa: si en lugar de una pausa con aminoácidos comunes se siguieran dando radiactivos todo el tiempo, todo quedaría marcado y no se podría ver el recorrido. La «caza» es lo que permite seguir un solo lote.
En una enfermedad hereditaria poco frecuente, el Golgi no puede agregar la manosa-6-fosfato a las enzimas de los lisosomas. Se observan lisosomas casi sin enzimas, llenos de material sin digerir, y mucha enzima lisosomal en la sangre. Explicá las dos observaciones.
Sin la etiqueta, las enzimas toman el camino por defecto.
Sin etiqueta. Esos receptores no las reconocen. Las enzimas siguen el camino que toma toda proteína del lumen sin una señal especial: la secreción constitutiva. Salen de la célula.
Primera observación. Los lisosomas no reciben sus enzimas: no pueden digerir lo que les llega, y se llenan de material sin degradar.
Segunda observación. Las enzimas secretadas terminan en el líquido que rodea a las células y en la sangre.
Lo que enseña: el Golgi no sólo modifica, también clasifica, y la clasificación depende de marcas químicas que él mismo agrega.
Dónde se pierde el punto: en pensar que las enzimas «no se fabrican». Se fabrican bien en el RER; lo que falla es el reparto.
Dónde se cae la mayoría
- Invertir las caras del Golgi. La cis recibe del retículo; la trans despacha hacia la membrana, los lisosomas o los gránulos.
- Saltear el Golgi en la ruta de secreción. Toda proteína de secreción pasa RER → Golgi → vesícula → membrana.
- Confundir vesículas de secreción con vesículas digestivas. Las dos salen del Golgi; las primeras sueltan su contenido afuera, las segundas forman lisosomas.
- Creer que el Golgi fabrica proteínas. No tiene ribosomas: modifica, clasifica y despacha las que hizo el RER.
- Pensar que la membrana del retículo se gasta. Vuelve por el transporte del Golgi al RE y por la endocitosis, y el REL hace lípidos nuevos.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.
Practicar Complejo de Golgi y secreción →Dónde entra este tema en el parcial
- Primer parcial — La célula que fabrica moco10 puntos · resuelto paso a paso
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El sistema de endomembranas