Lisosomas y Peroxisomas.

Formación de lisosomas primarios

Los lisosomas primarios son organoides derivados del sistema de endomembranas. Cada lisosoma primario es una vesícula que brota del aparato de Golgi, con un contenido de enzimas hidrolíticas (hidrolasas). Las hidrolasas son sintetizadas en el REG y viajan hasta el aparato de Golgi por transporte vesicular. Allí sufren una glicosilación terminal de la cual resultan con cadenas glucídicas ricas en manosa-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 una enfermedad en la cual las hidrolasas no llevan su marcador; las membranas del aparato de Golgi no las reconocen como tales y las empacan en vesículas de secreción para ser exocitadas. Quienes padecen esta enfermedad acumulan hidrolasas en el medio extracelular, mientras sus células carecen de ellas.

Lisosomas y digestión: heterofagia y autofagia

Los lisosomas primarios contienen una variedad de enzimas hidrolíticas capaces de degradar casi todas las 

moléculas orgánicas. Estas hidrolasas se ponen en contacto con sus 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 moléculas orgánicas se lleva a cabo en los lisosomas secundarios, ya que éstos contienen a la vez los sustratos y las enzimas capaces de degradarlos.

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

Fagolisosoma: se origina de la fusión del lisosoma primario con una vesícula procedente de la fagocitosis. Se encuentran, por ejemplo, en los glóbulos blancos, capaces de fagocitar partículas extrañas que luego son digeridas en estos cuerpos.

Endosoma tardío: surge al unirse los lisosomas primarios con materiales provenientes de los endosomas tempranos. Los endosomas tempranos contienen macromoléculas que ingresan por los mecanismos de endocitosis inespecífica y endocitosis mediada por receptor. Este último es utilizado por las células para incorporar, por ejemplo, las lipoproteínas de baja densidad o LDL.

Endosoma temprano y tardío

Autofagolisosoma: es el producto de la fusión entre un lisosoma primario y una vacuola autofágica. Algunos organoides citoplasmáticos son englobados en vacuolas, con membranas provistas por las cisternas del RE, para luego ser reciclados cuando estas vacuolas autofágicas se unen con los lisosomas primarios.

La digestión que tiene lugar en los lisosomas secundarios, ya se trate de una heterofagia- hidrólisis de sustancias de origen exógeno- o de una autofagia –degradación de componentes celulares- da origen a moléculas más sencillas que atraviesan la membrana lisosomal, es decir son absorbidas por el citosol para su posterior asimilación.

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 se exocitan y en otros no, acumulándose en el citosol a medida que la célula envejece. Un ejemplo de cuerpos residuales son los gránulos de lipofuscina que se observan en células de larga vida, como las neuronas.

La activación de las hidrolasas requiere un medio más ácido que el citosol, de pH 5, que se logra por la acción de una bomba de protones situada en la membrana lisosomal. Por otra parte, la membrana de los lisosomas es impermeable a las enzimas y resistente a la acción de éstas. Ambos hechos protegen normalmente a la célula de una batería enzimática que podría degradarla. Existen, sin embargo, algunos procesos patológicos, como la artritis reumatoidea, que causan la destrucción de las membranas lisosomales, con la consecuente liberación de las enzimas y la lisis celular. En otros casos, la liberación de las hidrolasas cumple un papel fisiológico, permitiendo la reabsorción de estructuras que ya no son útiles, por ejemplo la cola de los renacuajos durante la metamorfosis.

  

Fig. 5.15- Autofagia y Heterofagia

PEROXISOMAS

Los peroxisomas, organoides presentes en todas las células eucariontes, son vesículas ovoideas de aproximadamente 0,5 mm, que al igual que los lisosomas están rodeadas por una membrana simple y contienen enzimas en su interior. Esta quizá sea la única similitud, pues se originan al igual que las mitocondrias por un proceso de fisión binaria, en este caso de peroxisomas preexistentes. Las enzimas que contienen en su matriz se incorporan desde el citosol, siendo sintetizadas en ribosomas libres. Según el tipo de enzimas que posean, existen muchos tipos de peroxisomas.

La principal enzima de los peroxisomas es la catalasa, que descompone el peróxido de hidrógeno producido en el peroxisoma o el originado en otras localizaciones, como el citosol, RE y las mitocondrias. La actividad de la catalasa es la única común a todos los tipos de peroxisomas.

En el peroxisoma, se reduce el oxígeno molecular en dos pasos. En el primero una oxidasa elimina los electrones de varios sustratos, como aminoácidos o ácido úrico. En el segundo, la catalasa, convierte el peróxido de hidrógeno, formado en el primer paso en agua.

La catalasa también participa en la neutralización de los aniones superóxido, O₂^- (radicales libres). Estos radicales son primero eliminados con formación de H₂O₂ por la superóxido dismutasa, y luego la catalasa de los peroxisomas convierte al H₂O₂ en H₂O y O₂.

La catalasa también neutraliza con consumo de H₂O₂, sustancias tóxicas, como fenoles, formaldehído y el etanol de las bebidas alcohólicas, por eso son más numerosos en el tejido hepático y renal.

Contiene además diferentes oxidasas, como la D-aminooxidasa, urato oxidasa y las responsables de la b-oxidación de los ácidos grasos (este proceso tiene lugar principalmente en la mitocondria). Todas estas enzimas oxidan sus sustratos produciendo energía térmica en lugar de ATP.

En las células vegetales, encontramos glioxisomas, que son peroxisomas especializados en el metabolismo de los triacilgliceridos.

Las enzimas de los glioxisomas, transforman los ácidos grasos de las semillas en hidratos de carbono por la vía del glioxilato.

Los glioxisomas, también juegan un papel central en la fotorrespiración (se denomina así dicho proceso por requerir luz y O₂ y liberar CO₂), que tiene lugar en las hojas de las plantas verdes en los días de calor intenso y baja humedad ambiente.

En los glioxisomas, se cataliza la oxidación del glicocolato a H₂O₂ y glioxilato con consumo de oxígeno. Luego el H₂O₂ formado es descompuesto y el glioxilato es transformado en glicina, la cual ingresa al ciclo de Krebs.


Referencias. Viviana Sabatino – Andrea Lassalle – Silvia Márquez. Sistema de Endomembranas. Articulo Publicado en: http://genomasur.com/lecturas/Guia05.htm