a) ¿Qué son los lisosomas y cuál es su función principal? b) ¿De qué otros orgánulos provienen su envoltura y su contenido? c) Explique brevemente la función de su contenido, así como la de un componente de su membrana. d) Explique las diferencias existentes entre los distintos tipos de lisosomas. [1,25 puntos]
Los lisosomas son vesículas membranosas propias de las células eucariotas animales, de forma esférica y tamaño variable, entre 0,1 y 1 micrómetro, rodeadas por una única membrana y cargadas de enzimas hidrolíticas. En su interior el pH es ácido, en torno a 5.
Su función principal es la digestión celular: degradan hasta sus monómeros las macromoléculas que la célula capta del exterior o que proceden de sus propias estructuras envejecidas. Con ello cumplen tres cometidos: obtener nutrientes reutilizables, renovar los componentes celulares y destruir los microorganismos que la célula ha fagocitado.
El contenido, es decir, las enzimas hidrolíticas, se sintetiza en los ribosomas adheridos al retículo endoplasmático rugoso y pasa al interior de sus cisternas, donde empieza a glucosilarse.
La envoltura, es decir, la membrana que las encierra, la aporta el aparato de Golgi: las enzimas viajan del retículo al Golgi en vesículas de transporte, allí terminan de modificarse y se marcan con manosa-6-fosfato, que es la etiqueta que las dirige a la vía lisosomal, y finalmente el Golgi las empaqueta en vesículas que se desprenden de su cara trans y que son ya los lisosomas primarios.
El contenido son unas cincuenta hidrolasas ácidas distintas, cada una especializada en un tipo de enlace: proteasas para las proteínas, lipasas para los lípidos, glucosidasas para los glúcidos, nucleasas para los ácidos nucleicos y fosfatasas ácidas, que se usan como marcador de identificación del orgánulo. Todas ellas rompen enlaces añadiendo agua, y todas tienen su óptimo de actividad a pH ácido, lo que constituye además una salvaguarda: si el lisosoma se rompiera, sus enzimas quedarían en el citosol, cuyo pH es neutro, y allí apenas serían activas.
En cuanto a la membrana, su componente más característico es la bomba de protones, una ATPasa que introduce iones hidrógeno desde el citosol al interior del lisosoma gastando ATP. Es ella la que mantiene el pH ácido del que depende toda la actividad enzimática. Otro componente esencial son las glucoproteínas que tapizan la cara interna de la membrana, cuyos oligosacáridos protegen a esa membrana de sus propias hidrolasas y evitan que el lisosoma se autodigiera; y hay además transportadores que devuelven al citosol los monómeros liberados por la digestión.
Se distinguen dos tipos según hayan intervenido o no en una digestión.
Los lisosomas primarios son los que acaban de salir del aparato de Golgi. Solo contienen enzimas, todavía inactivas por falta de sustrato, y su aspecto al microscopio electrónico es homogéneo. Son, por tanto, vesículas de reserva enzimática.
Los lisosomas secundarios se forman cuando un lisosoma primario se fusiona con una vesícula que contiene el material a digerir. Contienen enzimas y sustrato, la digestión está en marcha y su contenido es heterogéneo. Según de dónde venga el material se subdividen a su vez:
En las vacuolas digestivas o heterofágicas el material procede del exterior, captado por endocitosis o fagocitosis; es el caso del macrófago que digiere una bacteria.
En las vacuolas autofágicas el material es de la propia célula: orgánulos gastados, como mitocondrias viejas, que se envuelven en membrana y se reciclan. La autofagia es el mecanismo de renovación de los componentes celulares y se dispara en situaciones de ayuno.
Los cuerpos residuales son la fase final: lo que queda cuando la digestión ha terminado y persisten restos no digeribles. La célula los expulsa por exocitosis o los acumula; en las neuronas y en las células musculares esa acumulación de pigmento, la lipofuscina, es un signo de envejecimiento celular.