7/16/2019 LOS LISOSOMAS SON LOS PRINCIPALES LUGARES DE DIGESTIÓN INTRACELULAR

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LOS LISOSOMAS SON LOS PRINCIPALES LUGARES DE DIGESTIÓNINTRACELULAR. 

El lisosoma es una vesícula membranosa que contiene enzimas hidrolítico para ladigestión intracelular controlada de macromoléculas.La lesión de la membrana en los

extractos celulares inducida por la lisis osmótica o por el envejecimiento, explica laliberación de los enzimas en forma no sedimentable.

Sin embargo, la barrera de permeabilidad representada por la membrana lisosómica essuficiente para impedir que los enzimas escapen al interior de la célula.

Actualmente se conocen unos 40 enzimas lisosómicos.Todos ellos son enzimashidrolíticos, como proteasas, nucleasas,glucosidasas,lipasas,fosfolipasas,fosfatasas ysulfatasas.Además, todos son hidrolasas ácidas, con una actividad óptima cerca del pH5, el pH que se mantiene dentro de este orgánulo.Aunque normalmente la membrana dellisosoma es impermeable a estos enzimas, el hecho de que los enzimas requieran un pH

ácido para una actividad óptima protege al citoplasma contra las lesiones que se podrían producir en caso de fuga.

al igual que los demás orgánulos intracelulares , el lisosoma no sólo contiene unacolección característica de enzimas, sino que también tiene una membranacaracterística.Tal como cabía esperar, esta membrana permite que los productos finalesde la digestión de las macroméculas escapen al exterior, con lo que pueden ser excretados o bien, utilizados de nuevo por la célula.Además parece ser que la membranacontiene una proteína de transporte especial que utiliza la energía de hidrólisis del ATP

 para bombear H+ hacia el interior del lisosoma, manteniendo así el pH de su matrizcercano a 5.La membrana del lisosoma también ha de contener proteínas "aceptoras demarcadores de acoplamiento",que marcan a un lisosoma como diana para la fusión convesículas celulares específicas de transporte.

Algunas moléculas pequeñas entran en el lisosoma atravesando la membrana en formano cargada, y luego adquieren carga aceptando un protón de la matriz ácida dellisosoma.Una vez cargadas, estas moléculas son más hidrofílicas que antes, y por consiguiente, menos capaces de atravesar la bicapa lipídica del lisosoma.Aconsecuencia de ello, estas moléculas penetran en el lisosoma más rápidamente de loque salen de él, concentrándose en su interior.Un ejemplo importante de una sustanciade este tipo lo constituye la droga antimalaria cloroquina, que incrementa el pH del

interior del lisosoma cuando se añade a células intactas, y que por ello suele utilizarseen el laboratorio para inhibir las funciones lisosómicas.

LOS LISOSOMAS PRIMARIOS SE FORMAN POR GEMACIÓN A PARTIR DELAPARATO DE GOLGI. 

Existen evidencias citológicas de que los lisosomas primarios se forman por gemaciónen las cisternas más "trans" del A.G.Numerosas vesículas asociadas al A.G. (revestidasy lisas), tienen actividad hidrolasa ácida en esta región.Si se las "atrapa" en el momentode surgir por gemación de los sacos de Golgi, estas vesículas siempre aparecenevestidas de clatrina.La idea más simple es que los lisosomas primarios derivan de las

vesículas revestidas que se han separado del A.G.,el revestimiento de clatrina sedisociaría de la vesícula después de la gemación.Si esta idea es correcta, la biogénesis

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de los lisosomas queda reducida a la cuestión de cómo se hallan agrupadas yempaquetadas las hidrolasas acidas en las vesículas revestidas de una región delA.G..Sin embargo, incluso en la región más "trans" del A.G. únicamente una parte delas vesículas revestidas y otras vesículas pequeñas poseen una actividadhidrolásicademostrable.Esto refleja el hecho de que las vesículas revestidas intervienen en el

empaquetamiento y transporte de macromoléculas a lo largo de muchas rutasintracelulares diferentes.Así, los enzimas lisosómicos deben encontrar de alguna manerala población de vesículas revestidas entre las otras muchas subpoblaciones que formanel A.G.

Tres tipos de evidencias indirectas sugieren que las hidrolasas lisosómicas se sintetizanen el R.E. y se tranfieren a la matriz del R.E. antes de ser transportadas al A.G.

1- Las tinciones citoquímicas demuestran la presencia de ina cierta actividad hidrolasaácida en el R.E. y también en ciertos elementos del A.G.

2- Los enzimas lisosómicos se sintetizan inicialmente con los mismos péptidos guíaamino terminales (secuencias de señalización) que utilizan las proteinas de la membrana

 plasmática y las proteinas secretoras para penetrar en el R.E. rugoso, mediante descargavectorial.

3- Prácticamente todas las hidrolasas lisosómicas son glucoproteínas que contienenoligosacáridos, los cuales han de haber sido adquiridos en el R.E.

Los enzimas lisosómicos purificados hasta el momento muestran el rasgo poco habitualde poseer un residuo de manosa fosforilada.se ha llegado a la conclusión de que losreceptores de la membrana de Golgi reconocen estas zonas características deloligosacárido y son los responsables del empaquetamiento de la hidrolasas específicasen las vesículas revestidas, con lo que se convertiran en lisosomas primarios.

LISOSOMAS Y SU IMPORTANCIALos lisosomas participan en la digestión celular (son el estómago de la

célula), y para ello contienen enzimas digestivas en su interior, que digieren(descomponen) la materia orgánica compleja, transformándola en moléculas

más sencillas (polisacáridos en monosacáridos, proteínas en aminoácidos,etc,…).Se diferencian dos tipos de lisosomas:

Lisosomas primarios: son los que salen de las cisternas del aparato deGolgi, contienen enzimas digestivas y todavía no han participado en ladigestión. Algunos de ellos pueden verter sus eznimas fuera de la célula ydigerir materia extracelular, como el acrosoma de los espermatozoides, quedestruye las cubiertas del óvulo durante la fecundación, o los lisosomas queparticipan en la remodelación del hueso.Lisosomas secundarios: se forman al unirse con otras vesículas, por lo quehan realizado la digestión. Dependiendo del origen del material que han

digerido se pueden denominar de dos maneras: vacuolas hererofágicas odigestivas y vacuolas autofágicas.

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 Vamos a verlo todo con el dibujo de al lado. En él se representa una

célula que digiere una bacteria del exterior y una mitocondria de la propiacélula.

Para digerir la bacteria, la célula la rodea con parte de la membrana,

formando una vesícula con la bacteria en su interior (fagosoma). Los lisosomasprimarios que salen del aparato de Golgi se dirigen a ella, fusionando sumembrana con la del fagosoma y vierten sus enzimas digestivas que digierenla bacteria y se forma así un lisosoma secundario (vacuola heterofágica).

Como resultado de la digestión se pueden generar residuos nodigeridos, que quedan encerrados en unas vesículas denominadas cuerposresiduales y que son expulsados fuera de la célula por exocitosis.

Cuando la célula digiere materia orgánica del exterior, los lisosomaspueden tener función nutritiva, porque ayudan a digerir nutrientes complejosque la célula toma del medio, o como en el dibujo, los lisosomas pueden tener función defensiva, porque ayudan a destruir bacterias y virus que son

engullidos por células defensivas.Para poder digerir la mitocondria que no funciona, la célula la rodea con

membranas del retículo liso formando una vesícula llamada autofagosoma. Aligual que antes, los lisosomas procedentes del aparato de Golgi se dirigenhacia allí y se fusionan con el autofagosoma, se forma así un lisosomasecundario (vacuola autofágica). Sus enzimas digieren la mitocondria y losrestos no digeridos quedan en el cuerpo residual y son expulsados fuera de lacélula.En este caso, los lisosomas actúan como basureros celulares, y ayudan a limpiar el

interior celular de restos de orgánulos dañados. Las células también utilizan este

mecanismo en condiciones de ayuno, cuando no hay suficientes nutrientes en elmedio, se “comen” sus propios orgánulos, y cuando de “suicidan” después de

completar sus ciclos de división. Las células mamarias se autodestruyen por autofagia

tras la lactancia.

Los lisosomas son orgánelos  relativamente grandes, formados por el retículoendoplasmático rugoso y luego empaquetadas por el complejo de Golgi, que contienenenzimas  hidrolíticas y proteolíticas que sirven para digerir los materiales de origenexterno (heterofagia) o interno (autofagia) que llegan a ellos. Es decir, se encargan de ladigestión celular . Son estructuras esféricas rodeadas de membrana simple. Son bolsas de

enzimas que si se liberasen, destruirían toda la célula. Esto implica que la membranalisosómica debe estar protegida de estas enzimas. El tamaño de un lisosoma varía entre0.1 – 1.2 μm.1 

En un principio se pensó que los lisosomas serían iguales en todas las células, pero sedescubrió que tanto sus dimensiones como su contenido son muy variables. Seencuentran en todas las células animales. No se ha demostrado su existencia en célulasvegetales.

[editar ] Las enzimas lisosomales

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El  pH en el interior de los lisosomas es de 4,8 (bastante menor que el del citosol, que esneutro) debido a que las enzimas proteolíticas funcionan mejor con un pH ácido. Lamembrana del lisosoma estabiliza el pH bajo bombeando iones (H+) desde el citosol, yasi mismo, protege al citosol e igualmente al resto de la celula de las enzimas digestivasque hay en el interior del lisosoma.

Las enzimas lisosomales son capaces de digerir  bacterias y otras sustancias que entranen la célula por  fagocitosis, u otros procesos de endocitosis. 

Los lisosomas utilizan sus enzimas para reciclar los diferentes orgánulos de la célula,englobándolos, digiriéndolos y liberando sus residuos en el citosol. De esta forma losorgánulos de la célula se están continuamente reponiendo. El proceso de digestión delos orgánulos se llama autofagia. Por ejemplo, las células hepáticas se reconstituyen por completo una vez cada dos semanas.

Las enzimas más importantes del lisosoma son:

  Lipasas, que digiere lípidos;   Glucosidasas, que digiere carbohidratos;   Proteasas, que digiere  proteínas;    Nucleasas, que digiere ácidos nucleicos. 

[editar ] Formación de lisosomas primarios

Los lisosomas primarios son orgánulos derivados del sistema de endomembranas. Cadalisosoma primario es una vesícula que brota del aparato de Golgi, con un contenido deenzimas hidrolíticas (hidrolasas). Las hidrolasas son sintetizadas en el reticuloendoplasmatico rugoso y viajan hasta el aparato de Golgi por transporte vesicular. Allísufren una glicosilación terminal  (proceso químico en el que se adiciona uncarbohidrato a otra molécula) de la cual resultan con cadenas glucídicas ricas enmanosa-6-fosfato (manosa-6-P). La manosa-6-P es el marcador molecular, la«estampilla» que dirige a las enzimas hacia la ruta de los lisosomas. Se ha estudiado unaenfermedad en la cual las hidrolasas no llevan su marcador; las membranas del aparatode Golgi no las reconocen como tales y las empaquetan en vesículas de secreción paraser exocitadas. Quienes padecen esta enfermedad acumulan hidrolasas en el medioextracelular, mientras sus células carecen de ellas.

[editar ] Lisosomas secundarios y digestión celular Los lisosomas primarios contienen una variedad de enzimas hidrolíticas capaces dedegradar casi todas las moléculas orgánicas. Estas hidrolasas se ponen en contacto consus sustratos cuando los lisosomas primarios se fusionan con otras vesículas. El

 producto de la fusión es un lisosoma secundario. Por lo tanto, la digestión de moléculasorgánicas se lleva a cabo en los lisosomas secundarios, ya que éstos contienen a la vezlos sustratos y las enzimas capaces de degradarlos.

Existen diversas formas de lisosomas secundarios, según el origen de la vesícula que sefusiona con el lisosoma primario:

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  Fagolisosomas. Se originan de la fusión del lisosoma primario con una vesícula procedente de la fagocitosis, denominada fagosoma. Se encuentran, por ejemplo,en los glóbulos blancos, capaces de fagocitar partículas extrañas que luego sondigeridas por estas células.

  Endosomas tardíos. Surgen al unirse los lisosomas primarios con materiales

 provenientes de los endosomas tempranos. Los endosomas tempranos contienenmacromoléculas que ingresan por los mecanismos de endocitosis inespecífica yendocitosis mediada por receptor. Este último es utilizado por las células paraincorporar, por ejemplo, las lipoproteínas de baja densidad o LDL.

  Autofagolisosomas. Es el producto de la fusión entre un lisosoma primario y unavesícula autofágica  o autofagosoma. Algunos orgánulos citoplasmáticos sonenglobados en vesículas, con membranas que provienen de las cisternas delretículo endoplasmático, para luego ser reciclados cuando estas vesículasautofágicas se unen con los lisosomas primarios.

Lo que queda del lisosoma secundario después de la absorción es un cuerpo residual .

Los cuerpos residuales contienen desechos no digeribles que en algunos casos seexocitan y en otros no, acumulándose en el citosol a medida que la célula envejece. Unejemplo de cuerpos residuales son los gránulos de lipofuscina  que se observan encélulas de larga vida, como las neuronas. 

[editar ] Enfermedades lisosómicas

Artículo principal:  Enfermedad lisosómica. 

Son enfermedades causadas por la disfunción de algún enzima lisosómico o por laliberación incontrolada de dichos enzimas en el citosol, lo que produce la lisis  de lacélula.

En algunos casos, la liberación de las enzimas cumple un papel fisiológico, permitiendola reabsorción de estructuras que ya no son útiles, por ejemplo la cola de los renacuajos durante la metamorfosis. 

[editar ] Enfermedades de almacenamiento lisosómico

En las enfermedades de almacenamiento lisosómico,2 alguna enzima del lisosoma tieneactividad reducida o nula debido a un error genético y el substrato de dicho enzima se

acumula y deposita dentro del lisosoma que aumentan de tamaño a causa del materialsin digerir, lo cual interfiere con los procesos celulares normales; algunas de estasenfermedades son:

  Esfingolipidosis. Son enfermedades causada por la disfunción de alguno de losenzimas de la ruta de degradación de los esfingolípidos. Dado que losesfingolípidos abundan en el  cerebro, varias de estas enfermedades cursan conretraso mental  severo y muerte prematura; entre ellas hay que destacar laenfermedad de Tay-Sachs, la enfermedad de Gaucher , la enfermedad de

 Niemann-Pick , la enfermedad de Krabbe, la fucosidosis, etc.

  Carencia de lipasa ácida. La lipasa ácida es una enzima fundamental en elmetabolismo de los triglicéridos y del colesterol, que se acumulan en los tejidos.

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La disfunción de esta enzima provoca dos enferemedades, la enfermedad dealmacenamiento de ésteres de colesterol, en que la enzima presenta muy pocaactividad, y la enfermedad de Wolman, en que la enzima es totalmente inactiva.

  Glucogenosis  tipo II o enfermedad de Pompe. Es un defecto de la α(1-4)

glucosidasa ácida lisosómica, también denominada maltasa ácida. El glucógeno aparece almacenado en lisosomas. En niños destaca por producir insuficienciacardíaca al acumularse en el músculo cardíaco  causando cardiomegalia. Enadultos el acúmulo es más acusado en músculo esquelético. 

  Mucopolisacaridosis. Causadas por la ausencia o el mal funcionamiento de lasenzimas necesarias para la degradación moléculas llamadasglicosoaminoglicanos  o glucosaminglucanos  (antes llamadasmucopolisacáridos). Destacan la mucopolisacaridosis tipo I, también conocidacomo gargolismo  o enfermedad de Hurler , en la que existe un defecto de laenzima α-1-iduronidasa, y la mucopolisacaridosis de tipo II o síndrome de

Hunter , causada por un error en la enzima iduronato-2-sulfatasa. 

[editar ] Gota

En la gota, el ácido úrico  proveniente del catabolismo  de las  purinas  se produce enexceso, lo que provoca la deposición de cristales  de urato  en las articulaciones. Loscristales son fagocitados  por las células y se acumulan en los lisosomas secundarios;estos cristales provocan la ruptura de dichas vacuolas con la consiguiente liberación deenzimas lisosómicos en el  citosol que causa la digestión de componentes celulares, laliberación de sustancias de la célula y la autolisis celular.

[editar ] Artritis reumatoide

La membrana de los lisosomas es impermeable a las enzimas y resistente a la acción deéstas. Ambos hechos protegen normalmente a la célula de una batería enzimática que

 podría degradarla. Existen, sin embargo, algunos procesos patológicos, como la artritisreumatoide, que causan la destrucción de las membranas lisosomales, con laconsecuente liberación de las enzimas y la lisis celular.