Dentro de una célula eucariota animal el pH no es homogéneo en todas sus localizaciones subcelulares. a) Indique un compartimento con un pH significativamente diferente al resto. b) ¿Cuál es el proceso o componente celular responsable de esa diferencia de pH? c) Explique la importancia del pH en dicho compartimento con respecto a su función. [1,25 puntos]
El lisosoma. Mientras el citosol y la mayoría de los compartimentos de una célula animal mantienen un pH próximo a la neutralidad, entre 7 y 7,4, el interior del lisosoma es marcadamente ácido: su pH está en torno a 4,5 o 5, es decir, unas cien veces más concentrado en protones que el citosol.
También son ácidos, aunque menos, los endosomas tardíos y las vesículas secretoras; y en la mitocondria hay una diferencia de pH entre el espacio intermembranoso, más ácido, y la matriz. Pero el caso más claro y el que suele pedirse es el del lisosoma.
El responsable es una bomba de protones situada en la membrana del lisosoma: una ATPasa de tipo vacuolar, conocida como bomba
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Se trata de un transporte activo: la bomba introduce protones desde el citosol al interior del lisosoma EN CONTRA de su gradiente de concentración, y para ello hidroliza ATP. Como la membrana lisosomal es poco permeable a los protones, estos no se escapan y el gradiente se mantiene. La acidificación se completa con canales de cloruro que dejan entrar aniones y compensan la carga positiva acumulada, sin los cuales el potencial de membrana frenaría enseguida a la bomba.
La función del lisosoma es digerir macromoléculas, y las enzimas que lo hacen son hidrolasas ácidas: proteasas, lipasas, glucosidasas, nucleasas y fosfatasas cuyo pH óptimo de actividad está justamente en torno a 5. A pH neutro esas mismas enzimas apenas trabajan, porque el estado de ionización de los aminoácidos de su centro activo cambia y el sustrato ya no se une bien. El pH ácido no es, por tanto, un detalle del orgánulo: es la condición sin la cual no habría digestión.
Hay además dos consecuencias que conviene señalar. La primera es que ese pH constituye una salvaguarda para la célula: si un lisosoma se rompiera y sus enzimas quedaran libres en el citosol, se encontrarían con un pH neutro en el que su actividad es mínima, de modo que el daño sería limitado. La compartimentación del pH separa así una maquinaria potencialmente destructiva del resto de la célula.
La segunda es que el propio pH interviene en la maduración del orgánulo: la etiqueta de manosa-6-fosfato con la que el aparato de Golgi marca las hidrolasas se reconoce a pH neutro y se suelta al acidificarse el compartimento, lo que hace que las enzimas se liberen precisamente donde deben quedarse. Y esa acidez es también la que permite al lisosoma matar las bacterias fagocitadas, que no toleran ese pH.