Lisosomas

En biología celular, los lisosomas son aquellos organelos de la célula que, delimitados por una membrana, realizan procesos asociados a la digestión intracelular. Por esta razón, puede decirse que estos organelos ejercen un rol similar al de un estómago que, con la ayuda de las enzimas, digieren aquellos materiales que pueden nutrir o dañar al organismo. Por su sencilla estructura, se ha señalado que estas son como vacuolas o vesículas.

Descubrimiento

lisosomas al microscopio

Aunque los primeros trabajos sobre la existencia de los lisosomas fueron realizados a finales del siglo XIX, no fue sino hasta la primera mitad del siglo XX cuando se lograron obtener hallazgos significativos. En estas circunstancias, el citólogo y bioquímico belga Christian de Duve (1917-2013), galardonado en 1947 con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina, llevó a cabo estudios que le permitieron concluir que había ciertos organelos particulares en los que tenía lugar la digestión celular.

Con la ayuda del biólogo estadounidense Alex B. Novikoff (1913-1987), Christian de Duve pudo observar estos organelos a través del microscopio electrónico. Fue así como se confirmó lo que hasta entonces era fruto de la especulación: en la célula había una parte específica, un compartimiento muy puntual en el cual se procesaba el material necesario o dañino para la el ser vivo. Un sitio que, desde luego, tenía espacio para reacciones químicas de nutrición y defensa.

Morfología y estructura

Lisosomas

Por ser heterogéneas en forma y tamaño, los lisosomas no pueden identificarse según criterios meramente morfológicos, sino por sus aspectos funcionales, en los que hay una amplia variedad de materiales digeridos. Por consiguiente, es posible hallar estos organelos no a través de su forma, sino al encontrarse las enzimas que intervienen en sus reacciones químicas, tales como las hidrolasas y las fosfatasas ácidas.

Las mediciones realizadas hasta la fecha han permitido describir estos organelos como cuerpos densos que miden entre 0,25 y 0,5 um de diámetro, recubiertos por una membrana gracias a la cual pueden realizar hidrólisis de moléculas biológicas con un pH ácido (el pH de dicha parte de la célula es 5). Hay sobrados casos en los que pueden estar presentes inclusiones cristalinas, glucoproteínas y combinaciones variadas de enzimas.

Por añadidura, los lisosomas tienen proteínas transmembrana que suelen agruparse en cuatro clases: glicoproteínas enzimáticas, glicoproteínas no enzimáticas, ATPasa a protones y permeasas. Las enzimas contenidas en estos organelos se mantienen en su lugar por acción de la membrana protectora, que de llegar a romperse causaría la destrucción de la célula entera; no en vano Christian de Duve los denominó en su momento “bolsas suicidas”.

La formación de estos organelos se efectúa desde el retículo endoplásmico rugoso. Acto seguido, las enzimas que forman parte de los procesos en los que intervienen pasan a través del aparato de Golgi, donde se empaquetan. Dado que los juegos de enzimas son distintos en ellos, su capacidad para romper moléculas difiere según aquello que se va a digerir; de hecho, hay más de 40 tipos de enzimas lisosomales hallados hasta la fecha.

Clasificación

Los lisosomas se clasifican en dos vertientes: primarios y secundarios. Los primarios, por estar recién formados, carecen de actividad digestiva celular; desde esta perspectiva, son organelos primigenios, en estado de juventud. Los secundarios, por su parte, ya poseen dicha actividad, razón por la cual han incorporado una serie de elementos que pasarán a ser degradados durante el intercambio bioquímico dentro de la célula.

A esta lista puede añadirse una tercera vertiente: los cuerpos residuales. En ellos, los organelos expulsan al medio extracelular los materiales que no se pueden degradar; esto se hace mediante la fusión con la membrana plasmática. En este sentido, las moléculas que pasan por esta etapa han atravesado su máximo grado de degradación, motivo por el cual dejan a su paso sustancias de desecho que deben ser expulsadas.

Cabe destacar que los secundarios proceden de la fusión de los primarios con las vacuolas, y que los cuerpos residuales, al haber cesado en su actividad enzimática, no puede hacer otra cosa salvo el almacenaje de restos que no se han podido hidrolizar. No obstante, parte de este material que no llega a convertirse en desecho alcanza una fase de reutilización dentro del metabolismo celular.

Fisiología

Los lisosomas pueden degradar el material a través de cuatro métodos distintos: endocitosis, fagocitosis, autofagia y entrada de péptidos.

Endocitosis: la célula se mantiene en permanente nutrición al permitir que, desde el medio extracelular, entren los materiales necesarios por vía de las vesículas endocíticas.

Fagocitosis: consiste en englobar las partículas de bacterias o de restos celulares, hasta que se logre la formación de un fagocito o fagosoma que las encierra por completo.

Autofagia: es el medio mediante el cual estos organelos consiguen sobrevivir a través de sus propias moléculas, principalmente para eliminar partículas defectuosas y para nutrirse en condiciones adversas. Aquí, la célula puede renovarse sin necesidad de agentes externos.

Entrada de péptidos: las permeasas dan acceso fácil a las moléculas procedentes del citosol.

Funciones

lisosomas funciones

En base a su fisiología, los lisosomas tienen tres funciones fundamentales: nutrición, renovación y defensa.

Nutrición: con este medio, la célula puede alimentarse a través de elementos externos e internos, con la posibilidad de reutilizar parte del material bioquímico.

Renovación: como su nombre lo dice, se trata de preservar en buenas condiciones a la célula mediante un constante proceso de mantenimiento.

Defensa: tiene por objetivo proteger la célula de patógenos y sustancias nocivas, aparte de otras partículas extrañas al entorno celular.

Rol en patologías

Los lisosomas pueden dar lugar a enfermedades cuando hay defectos en los procesos hidrolíticos. Hay trastornos que, sean congénitos o adquiridos, se producen en cuanto estos organelos pierden su facultad de cumplir sus funciones, o las cumplen de manera anómala e irregular.

Asimismo, la presencia de infecciones, la contaminación del ser vivo por material no biológico (por ejemplo, intoxicación por metales) y el uso de ciertos medicamentos puede influir notablemente en el surgimiento de padecimientos asociados a estos organelos; varios de ellos son desórdenes genéticos.

Los cuerpos multivesiculares

lisosomas al microscopio

Son considerados como variedades de lisosomas, debido a la similitud de sus reacciones histoquímicas. Están formados con vesículas endocíticas transportadas hacia los endosomas tardíos.

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