Los lisosomas



Los lisosomas son vesículas rodeadas de membrana que contienen enzimas hidrolíticas encargadas de las digestiones intracelulares. Metchnikoff y sus colaboradores articularon a finales del siglo XIX la idea de que el material fagocitado era digerido en compartimentos intracelulares acidificados. Estos compartimentos fueron denominados lisosomas y aparecen en todas las células eucariotas.

Son orgánulos muy heterogéneos en cuanto a su forma y tamaño. Su diversidad refleja la amplia variedad de materiales que están digiriendo.

Se han encontrado aproximadamente 40 tipos de enzimas lisosomales, todas ellas ellas hidrolasas ácidas, cuyo pH óptimo es próximo a 5. Entre ellas hay proteasas, nucleasas, glicosidasas, lipasas, fosfatasas, sulfatasas y fosfolipasas. No todos los lisosomas son iguales y pueden contener juegos diferentes de enzimas.

La membrana de los lisosomas protege al resto de la célula de esta actividad destructora, pero si ésta se rompiese el pH citoplasmático, próximo a 7.2, sería un obstáculo para la actividad de estas enzimas; esta membrana es por tanto resistente a la acción de las enzimas hidrolíticas debido a que la mayoría de sus proteínas están muy glicosiladas. Dicha membrana contiene una bomba de protones que mantiene el pH ácido en el interior del lisosoma y proteínas de transporte que permiten que los productos resultantes de la digestión pasen al citosol.

Los lisosomas se forman a partir de vesísulas que se desprenden del aparato de Golgi y reciben distintos nombres según el estado de degradación de las moléculas que contienen: primarios, secundarios y cuerpos residuales. Los cuerpos residuales contienen material que ya no puede ser degradado y quedan almacenados en el interior celular o, como veremos más adelante, se fusionan con la membrana plasmática expulsando dicho material el medio extracelular.

Funciones de los lisosomas

Lisosomas vistos al microscopio electrónico
Micrografía electrónica de numerosos lisosomas localizados
en las cercanías del aparato de Golgi.
La función principal de los lisosomas es intervenir en la digestión intracelular de macromoléculas.

Dependiendo de la procedencia del material implicado en la digestión se pueden distinguir tres procesos diferentes:

  • Los lisosomas son considerados como la estación final de la vía endocítica. La mayoría de las moléculas que van a ser degradadas por esta vía tienen que pasar previamente por los endosomas. Las proteínas que no se reciclan de nuevo a la membrana plasmática o al TGN del aparato de Golgi desde los compartimentos endosomales son degradas en los lisosomas. La formación de los lisosomas es un asunto controvertido. Unos autores proponen que se forman por gemación o maduración a partir de los endosomas tardíos que ya contienen todas las enzimas degradativas necesarias así como las moléculas a degradar.Otros autores proponen que los lisosomas son orgánulos independientes de los endosomas y que reciben vesículas desde los endosomas o se producen fusiones entre endosomas tardíos y lisosomas.

    Para que las proteínas integrales de la membrana plasmática sean dirigidas a los lisosomas se ha de producir una ubiquitinación de su parte citosólica, es decir, la adición de una molécula denominada ubiquitina. Ello es necesario para que las proteínas de membrana interaccionen con la maquinaria de reparto que se encuentran en los endosomas y no vuelvan a la membrana citoplasmática en vesículas de reciclado. Las interacciones con diversos complejos proteicos mantienen a las proteínas ubiquitinadas en zonas limitadas de la membrana endosomal, que poseen una cubierta en la que está presente la clatrina. Todo ello hace que sean retenidas en los endosomas tempranos y depués transportadas a los cuerpos multivesiculares, a los endosomas tardíos, y de ahí a los lisosomas, donde se degradan. Este mecanismo afecta a receptores, transportadores, canales, etcétera. Los receptores que no son ubiquitinados pero sí endocitados, cuando llegan a los endosomas tempranos suelen reciclarse hacia la membrana celular.

  • Las partículas obtenidas por fagocitosis siguen una vía propia. Las partículas como bacterias o restos celulares quedan en el interior celular englobadas por membrana formando un compartimento que madurará y se convertirá en el denominado fagosoma. La degradación de estas partículas se produce cuando se fusionan los fagosomas con los lisosomas.

  • Una tercera vía de llegada de moléculas a los lisosomas es la autofagia. Consise en la digestión de material de origen endógeno, es decir, de partes de la propia célula. Para ello, un orgánulo defectuoso se rodea de membranas procedentes del retículo endoplasmático, formándose un autofagosoma, el cual se fusiona con un lisosoma y se inicia la digestión.

    La autofagia está relacionada con el recambio de los componentes celulares: destruye los componentes celulares defectuosos o que ya no son necesarios para la célula; interviene en la destrucción de los tejidos y orgánulos durante la metamorfosis de los insectos y anfibios. Asegura la nutrición en condiciones desfavorables (ayuno), viviendo la célula de sus propios materiales.

Lisosomas digestión
Vías de entrada de material a digerir al lisosoma

Pero además a los lisosomas han de llegar las hidrolasas ácidas encargadas de la digestión. Éstas se empaquetan en vesículas en el TGN del aparato de Golgi, las cuales se fusionarán con los endosomas tardíos y desde ahí llegan a los lisosomas. En el aparato de Golgi se añade a las enzimas lisosomales un grupo glucídico fosfatado, la manosa-6-fosfato, que es reconocido por un receptor en el TGN del aparato de Golgi. La interacción del dominio citosólico de este receptor con la cubierta de clatrina permite englobar al receptor más la hidrolasa en vesículas que se dirigirán hacia los endosomas tardíos, y desde ahí hasta los lisosomas. Aunque éste sea el mecanimso principal existen otras proteínas que no requieren la fosforilación de las manosas para ir a los lisosomas. Estas proteínas son las integrales de la membrana. Estas proteínas contienen una secuencia de aminoácidos de destino que se encuentra en la cara citosólica de la proteína.

Formación de los lisosomas
Esquema de la formación de un lisosoma. Se muestra desde el empaquetamiento de las hidrolasas ácidas en el aparago de Golgi, la adición de manosa-6-fosfato y su reconocimiento por un receptor que es reconocido por la cubierta de clatrina y permite así englobar las hidrolasas en vesículas, los lisosomas primarios. Se muestra también como la bomba de membrana mantiene el pH interior ácido.

Durante los últimos años se han ido acumulando evidencias acerca de otra función de los lisosomas: su capacidad de participar en una exocitosis regulada. Por ejemplo, en el hígado se secretan enzimas lisosómicas a la bilis. También se ha observado la exocitosis de orgánulos con características similares a los lisosomas como es el caso de los melanocitos (los gránulos de melanina que pasarán a los queratinocitos que darán el color moreno a la piel). El acrosoma de los espermatozoides, una vesícula cargada de numerosas enzimas hidrolíticas, se libera durante la fecundación. Se ha propuesto desde hace tiempo que las células eucariotas son capaces de eliminar las sustancias que no pueden degradas más y esto sería posible si los lisosomas terminan por expulsar su material cuando se fusionan con la membrana plasmática. En las células de mamíferos donde sólo se produce secreción constitutiva se ha visto que bajo ciertas condiciones pueden realizar exocitosis regulada, por ejemplo, por una elevación de la concentración de calcio intracelular, lo cual ocurre, por ejemplo, durante las pequeñas roturas de la membrana citoplasmática, como vimos en el apartado dedicado a las membranas.


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Citar como:

LORENZO CORCHÓN, A.. \"Los lisosomas\". asturnatura.com [en línea] Num. 502, [consultado el 12/12/2018]. Disponible en <https://www.asturnatura.com/articulos/ribosomas-membranas/lisosomas.php> . ISSN 1887-5068