Lisosomas.

Los lisosomas son los organelos digestivos de una célula animal, son vesículas con enzimas hidrolíticas que, de liberarse, destruirían toda la célula. Las dimensiones de estos orgánulos (de décimas de micrómetro a varios micrómetros) y su contenido son muy variables, debido a que actúan como vacuolas digestivas; incluso contienen metales pesados. Los lisosomas existen en todas las células animales. Las células vegetales carecen de ellos en sentido estricto, aunque su vacuola contiene enzimas lisosómicas.

La membrana del lisosoma contiene también receptores Rab y SNARE que le permiten reconocer las vesículas con las que se fusionan, unas proteínas denominadas LAMP (proteínas asociadas a la membrana lisosómica), y proteínas de transporte que facilitan el paso de productos finales de la degradación de sustancias hacia el hialoplasma. La membrana del lisosoma contiene más colesterol y esfingomielina que el retículo endoplasmático y el complejo de Golgi.

Una característica común a todos los lisosomas es que contienen hidrolasas ácidas. Hasta ahora se han identificado unas 40 enzimas diferentes, que degradan proteínas (proteasas), ácidos nucleicos (nucleasas: DNAasa y RNAasa), glúcidos (glucosidasas y lisozima), ésteres de sulfato (arilsulfatasas), lípidos (lipasas y fosfolipasas) o fosfatos de moléculas orgánicas (fosfatasas). Las enzimas lisosómicas son glucoproteínas con oligosacáridos unidos a N que se sintetizan en el retículo endoplasmático rugoso y pasan al compartimiento cis del complejo de Golgi donde dos de sus manosas son fosforiladas. El pH del interior del lisosoma es 5. Para conseguir este bajo pH, la membrana del lisosoma posee una bomba de protones que utiliza la energía de la hidrólisis del ATP para bombear H+ hacia el interior. El lisosoma se autoprotege de las proteasas lisosómicas y de la acidez porque su hemimembrana interna está intensamente glucosilada.

El lisosoma no tiene una clasificación, se encuentra en todas las células animales. Sin embargo las enzimas lisosomicas se pueden clasificar según su función.

·         Fosfatasas.

¨      Fosfatasa ácida: Monoésteres de fosfato.

¨      Fosfodiesterasa ácida: Diésteres de fosfato.

·         Nucleasas.

¨      Ribonucleasa ácida: RNA.

¨      Desoxirribonucleasa: DNA.

·         Proteasas.

¨      Catepsina: Proteínas.

¨      Colagenasa: Colágena.

·         Enzimas que hidrolizan glucosaminoglucanos.

¨      Sulfatasa de iduronato: Sulfato de Dermatán.

¨      Galactosidasa B: Sulfato de Queratán.

¨      Sulfatasa N de Heparán: Sulfato de Heparán.

¨      N-acetilglucosaminidasa alfa: Sulfato de Heparán.

·         Polisacaridasas y Oligosacaridasas.

¨      Glucosidasa Alfa: Glucógeno.

¨      Fucosidasa: Fucosiloligosacáridos.

¨      Manosidasa alfa: Manosiloligosacaridos.

¨      Sialidasa: Sialiloligosacaridos.

·         Enzimas que hidrolizan esfingolípidos.

¨      Ceramidasa: Ceramida.

¨      Glucocerebrosidasa: Glucosilceramida.

¨      Hexosaminidasa Beta: Gangliósido Gm2.

¨      Arilsulfatasa A: Galactosilsulfatida.

·         Enzimas que hidrolizan lípidos.

¨      Lipasa ácida: TAG.

¨      Fosfolipasa: Fosfolípidos.

Reacciones Enzimáticas.

·         Transferasas que transfieren grupos fosfóricos.

·         Hidrolasas que actúan sobre compuestos glucósidos.

·         Hidrolasas que actúan sobre uniones éster.

·         Enzimas que actúan sobre la unión anhídrido-ácido en anhídridos con fosforilos.

·         Enzimas que actúan sobre las uniones P-N.

·         Enzimas que actúan sobre uniones peptídicas (péptido hidrolasas). 

1.    Degradación de materiales que llegan a la célula desde el ambiente extracelular. Las partículas muy grandes entran en la célula mediante una función especializada de la membrana celular que se denomina endocitosis. Las formas principales de endocitosis son la pinocitosis y la fagocitosis. La pinocitosis se refiere a la ingestión de partículas diminutas que forman vesículas de líquido extracelular y partículas dentro del citoplasma celular. La fagocitosis se refiere a la ingestión de partículas grandes, como bacterias, células enteras o porciones de tejido degenerado.

Casi inmediatamente después de que aparezca una vesícula de pinocitosis o fagocitosis dentro de una célula se unen a ella uno o más lisosomas que vacían sus hidrolasas ácidas dentro de ella.

·         Pinocitosis: La pinocitosis es el único medio por el cual las principales macromoléculas grandes, como la mayoría de las moléculas proteicas, pueden entrar en las células. De hecho, la velocidad con que se forman las vesículas de pinocitosis suele aumentar cuando estas macromoléculas se unen a la membrana celular.

En general, los receptores se concentran en orificios pequeños de la superficie externa de la membrana celular, que se conocen como hendiduras revestidas. En el interior de la membrana celular, por debajo de estas hendiduras, hay una red de una proteína fibrilar que se conoce como clatrina.

Una vez que las moléculas proteicas se han unido a los receptores, las propiedades de superficie de esa zona de la membrana cambian de tal forma que todas las hendiduras se invaginan hacia el interior y las proteínas fibrilares que rodean a la que se invagina hacen que se cierren los bordes sobre las proteínas unidas y sobre una pequeña cantidad de líquido extracelular. Inmediatamente después la porción invaginada de la membrana se rompe separándose de la superficie de la célula, formando una vesícula de clatrina dentro del citoplasma de la célula.

2.    Funciones inmunitarias mediadas por macrófagos y neutrófilos. Las células de la respuesta inmune realizan el proceso de fagocitosis.

·         Fagocitosis: Esta se inicia cuando una partícula, como una bacteria, una célula muerta o un resto de tejido, se une a los receptores de la superficie de los fagocitos. En el caso de las bacterias, cada una de ellas ya suele estar unida a un anticuerpo específico frente a ese organismo y es ese anticuerpo el que se une a los receptores de fagocitosis, arrastrando consigo a la bacteria. Esta intermediación de los anticuerpos se conoce como opsonización.

La zona de la membrana alrededor de los puntos de unión se evagina hacia fuera en una fracción de segundo para rodear a toda la partícula, y después cada vez más receptores de membrana se unen a los ligandos de la partícula. Todo esto ocurre bruscamente, como si fuera una cremallera, para formar una vesícula fagocítica cerrada.

Las proteínas contráctiles contraen el eje de la vesícula, de forma tan completa que esta se separa de la membrana celular, dejando la vesícula en el interior de la célula del mismo modo que se forman las vesículas de pinocitosis.

3.    Autofagia.  Durante este proceso, un organelo, como la mitocondria, se rodea con una doble membrana para producir una estructura llamada autofagosoma. Después la membrana externa se fusiona con un con un lisosoma para producir un autofagolisosoma, en el cual el organelo encerrado se degrada y los productos de degradación se hacen disponibles para la célula.

Una vez que se completa el proceso digestivo en el autofagolisosoma, el organelo se conoce como cuerpo residual, donde, según el tipo de célula, el cuerpo residual puede eliminarse de la célula mediante exocitosis o conservarse dentro del citoplasma por tiempo indefinido como un gránulo de lipofuscina. La cantidad de lipofuscina se incrementa a medida que el individuo envejece.