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6.9.2.1. Lisosomas

Lisosomas

Los lisosomas son orgánulos globulares, formados por el aparato de Golgi, presentes tanto en células animales como vegetales.

Los lisosomas son vesículas membranosas, en cuyo interior tiene lugar la digestión intracelular. Su membrana es de tipo unitaria de 75 Å, recubierta por el interior por una gruesa capa de glucoproteínas que la protegen de la destrucción por la acción de las enzimas hidrolasas. La membrana del lisosoma contiene una bomba de protones que introduce H+ y mantiene el pH ácido, inferior a 5, en el interior del lisosoma, y proteínas de transporte que permiten que pasen los productos resultantes de la digestión al citosol.

By Alejandro Porto (Own work) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons

Composición química y tipos de lisosomas

Los lisosomas contienen unas 50 enzimas diferentes del tipo hidrolasas ácidas, sintetizadas en el retículo endoplasmático rugoso. Son enzimas capaces de digerir las macromoléculas y tiene su funcionamiento óptimo en un medio con un pH = 5. El pH se mantiene ácido gracias a las bombas de protones de la membrana del lisosoma. También tienen proteínas de transporte que permiten que los productos digeridos pasen al citosol. La membrana del lisosoma contiene proteínas ácidas integrales altamente glucosiladas, que la protegen de las enzimas que contiene.

Los lisosomas contienen una gran cantidad de enzimas hidrolíticas, pero su contenido puede ser muy distinto. Se distinguen dos tipos de lisosomas:

  • Lisosomas primarios (también llamados “vesículas con hidrolasas”). Sólo contienen enzimas hidrolíticos. Son vesículas de secreción recién formadas por gemación a partir de las cisternas del aparato de Golgi. Pueden formar lisosomas secundarios o expulsar su contenido al exterior.
  • Lisosomas secundarios. También contienen hidrolasas, pero además sustratos en vía de digestión. Son lisosomas primarios fusionados con otras sustancias, de origen interno o externo. Según la sustancia que hidrolizan, se distinguen dos tipos:
    • Vacuolas heterofágicas: fusión de un lisosoma primario con partículas que proceden del exterior de la célula (fagolisosoma).
    • Vacuolas autofágicas: fusión de un lisosoma primario con distintas partes de la célula que ya no son necesarias o zonas lesionadas (autofagolisosoma).

Funciones de los lisosomas

Los lisosomas son los encargados de la digestión de las macromoléculas, aunque en algunos casos, sirven como almacén temporal de reservas:

1.- La digestión celular. Los lisosomas pueden digerir macromoléculas, tanto de origen interno como externo. Esta función la realizan de dos formas:

  • Autofagia. La materia que digiere es una parte de la célula, como fragmentos del RE, sáculos o cisternas del aparato de Golgi. La autofagia es importante para las células, ya que destruye zonas dañadas, interviene en el desarrollo celular y permite la nutrición de la célula cuando las condiciones son desfavorables.
  • Heterofagia. Lo digerido tiene origen externo. Tiene la doble finalidad de nutrir y defender la célula. Los sustratos entran a la célula por endocitosis, formando una vesícula que se fusiona a un lisosoma primario, originando a una vacuola digestiva, donde se produce la digestión. Los productos de la digestión pasan al hialoplasma, donde son reutilizados. Lo que no puede ser digerido, se expulsa al exterior por exocitosis, pudiendo fusionarse con la membrana plasmática.

2.- Almacenamiento de sustancias de reserva. En las semillas existe un tipo especial de lisosomas secundarios, los granos de aleurona, que almacenan las sustancias de reserva. No se produce la digestión celular hasta que no llega el momento de la germinación. Entonces se activan las enzimas hidrolíticas, iniciando la digestión intracelular, cuyos productos se utilizarán en el desarrollo del embrión.

Lisosomas y glóbulos blancos

Los glóbulos blancos contienen muchos lisosomas, ya que contienen las enzimas necesarias para digerir las sustancias extrañas que puedan entrar al organismo.

Curiosidad: Enfermedades lisosomales de almacenamiento

Una enfermedad genética lisosomal de almacenamiento es la enfermedad de Gaucher, producida por la mutación del gen que codifica el enzima responsable de la hidrólisis de los glucolípidos. El material no digerido se va acumulando en el interior de los lisosomas.

También hay otras enfermedades relacionadas con los lisosomas debidas a las alteraciones de sus membranas que permiten que las hidrolasas se viertan al hialoplasma. Por ejemplo, si las células fagocitan sustancias capaces de romper la membrana del lisosoma, como pasa en la gota y la silicosis.

La gota es una enfermedad caracterizada por la producción excesiva de ácido úrico, que hace que la concentración de ácido en el plasma sea tan alta que cristaliza en el líquido sinovial de las articulaciones. Los glóbulos blancos fagocitan estos cristales, pero se rompen las vacuolas formadas y se liberan hidrolasas que digieren al glóbulo blanco, llegan a las articulaciones y se produce una reacción inflamatoria, la artritis.

La silicosis es una enfermedad típica de mineros provocada por la inhalación de partículas de sílice. La sílice llega a los pulmones, donde son fagocitadas por células cuyas vacuolas son destruidas. El tejido muscular se defiende fabricando fibras de colágeno, pero esta fibrosis impide el transporte de gases, por lo que queda inutilizado el tejido pulmonar.

Preguntas que han salido en exámenes de acceso a la Universidad (Selectividad, EBAU, EvAU)

Aragón. Junio de 2006, opción B. Cuestión 3.- (1 punto).

Referente a los lisosomas, responda breve y concisamente:

a) ¿Cuál es su origen?

b) ¿Cuál es su composición?

c) ¿Cuál es su función?

d) Diferencie lisosoma primario y lisosoma secundario.

Andalucía, Septiembre de 2018, suplente, opción B, cuestión 2.

En relación con los lisosomas conteste las siguientes cuestiones:

a) concepto [0,4];

b) origen [0,4];

c) diferencia entre lisosomas primarios y secundarios [0,4];

d) funcionamiento y necesidad de la bomba de protones en este orgánulo [0,8].

Madrid, Julio de 2021, pregunta A4

Respecto a los lisosomas:

a) Indique dónde y cómo se originan (0,5 puntos).
b) Explique brevemente su función principal (0,5 puntos).
c) Indique qué tipo de enzimas son abundantes en los lisosomas (0,5 puntos).
d) Indique las diferencias entre el contenido de los lisosomas primarios y secundarios (0,5 puntos)

Aragón, Julio de 2022, pregunta 3

En relación con la figura adjunta, conteste las siguientes cuestiones: (2 puntos)

a) Indique el nombre de los orgánulos o estructuras señalados con los números 1, 2, 3, 4a y 4b. (0,5 puntos)

b) Describa cómo es la estructura del orgánulo 2 y explique brevemente una de sus funciones. Lo mismo para el orgánulo 3. (0,6 puntos)

c) Identifique los procesos señalados como A y B. (0,4 puntos)

d) Nombre dos procesos metabólicos que tengan lugar en el orgánulo señalado como 1. (0,5 puntos)

Castilla La Mancha, Junio de 2023, pregunta 2.2.

2.2. A mediados del siglo pasado, el científico belga Ch. de Duve (Premio Nobel en 1974) descubrió los lisosomas. Más recientemente, Y. Ohsumi (Premio Nobel en 2016) descubrió el papel de estos orgánulos en procesos de autofagia por los que las células reciclan moléculas y otros orgánulos, así como destruyen bacterias y virus infecciosos.

a. Defina “lisosoma” indicando su función principal.
b. Indique con qué función principal se relacionan los siguientes orgánulos celulares: centrosoma, retículo endoplasmático rugoso, aparato de Golgi, nucléolo.
c. ¿Qué es la cápsida vírica y cuál es su composición?

Extremadura, Julio de 2023, pregunta 4

En la figura adjunta:

A. Identifique qué representan los números 1 y 2. (0,5 puntos)
B. Indique qué proceso celular se realiza en número 2. (0.5 puntos)
C. Cite que orgánulos son los representados como A y B en la figura y explique brevemente dos funciones del orgánulo representado como B. (1 punto)

Canarias, Julio de 2023, pregunta 10.

Los lisosomas están implicados en varios procesos celulares. Son los encargados de reciclar restos celulares de desechos.

a. ¿A partir de qué estructura u orgánulo se originan los lisosomas?
b. ¿Dónde se sintetizan los componentes mayoritarios de su interior?
c. ¿Cuál es la diferencia entre un lisosoma primario y un lisosoma secundario?
d. Indica en qué tipo organización celular (procariota y/o eucariota) pueden estar presentes los lisosomas.

Ideas fundamentales sobre los lisosomas

Los lisosomas:

  • Son unos orgánulos globulares presentes en las células eucariotas.
  • Formados por el aparato de Golgi.
  • Contienen enzimas hidrolasas ácidas que se encargan de la digestión intracelular. 
  • Tipos de lisosomas:
    • Lisosomas primarios o vesículas con hidrolasas.
    • Lisosomas secundarios: contienen hidrolasas y sustratos en proceso de digestión.
      • Vacuolas heterofágicas.
      • Vacuolas autofágicas.
  • Funciones de los lisosomas:
    • Digestión celular.
    • Almacenamiento de sustancias de reserva.

Repasando los lisosomas

Pregunta

¿En qué proceso los lisosomas intervienen destruyendo zonas dañadas y permitiendo la nutrición celular?

Respuestas

Autofagia.

Heterofagia.

Exocitosis.

Endocitosis.

Retroalimentación

Pregunta

¿Cómo se mantiene el pH ácido en el interior de los lisosomas?

Respuestas

Por liberación de glucosa.

Con bombas de protones.

Mediante enzimas hidrolíticas.

A través de proteínas de transporte.

Retroalimentación

Pregunta

¿Qué enzimas son capaces de digerir las macromoléculas en el interior de los lisosomas?

Respuestas

Hidrolasas ácidas.

Glucolíticas.

Fosforilasas.

Proteolíticas.

Retroalimentación

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