Tema 6 Lisosomas PDF

TEMA 6- LISOSOMAS INTRODUCCION  Los lisosomas fueron descubiertos por Christian De Duve (bioquímico belga) en 1955, al detectar actividad de fosfatasa ácida en una fracción celular.  Se comprobó su función de digestión intracelular de sustancias, denominándolos “lisosomas”.  Son co...

TEMA 6- LISOSOMAS INTRODUCCION  Los lisosomas fueron descubiertos por Christian De Duve (bioquímico belga) en 1955, al detectar actividad de fosfatasa ácida en una fracción celular.  Se comprobó su función de digestión intracelular de sustancias, denominándolos “lisosomas”.  Son compartimentos membranosos que contienen enzimas hidrolíticas ácidas, responsables de la digestión intracelular controlada de macromoléculas. Estas enzimas descomponen desechos intra y extracelulares, destruyen microorganismos fagocitados y producen nutrientes para la célula. Presentes en todas las células eucariotas. Abundantes en células con función fagocítica (e.g., macrófagos).  Características principales: Diámetro: 0,2 a 0,5 μm (variable). pH interno: ácido (≈5), óptimo para las hidrolasas. ENZIMAS LISOSOMALES  Contienen más de 40 tipos de enzimas hidrolíticas ácidas (hidrolasas).  Poseen una enzima común: fosfatasa ácida (marcador universal de los lisosomas).  Las hidrolasas catalizan reacciones de hidrolisis, permitiendo descomponer moléculas grandes reaccionando con agua PROTECCION DEL CITOPLASMA  pH específico: Las enzimas necesitan pH ácido para activarse, y el pH del citosol es neutro (7,2). Las enzimas hidrolíticas para actuar necesitan ser escindidas (dividir en dos partes iguales) y esto lo realiza el pH ácido del lisosoma.  Membrana lisosomal: Mantiene las enzimas alejadas del citosol. Contiene: o Proteínas de transporte para mover los productos finales de la digestión (aminoácidos, azúcares, nucleótidos) al exterior o reutilizarlos. o Bomba de protones (ATPasa) que utiliza la energía de hidrolisis de ATP para bombear H+ (protones) en el interior del lisosoma, manteniendo así el lumen a pH ácido. o Proteínas altamente glicosiladas que protegen a la membrana de las proteasas lisosomales del lumen. SINTESIS Y TRANSPORTE DE PROTEINAS LISOSOMALES  Origen: Las hidrolasas y proteínas lisosomales se sintetizan en el RE rugoso.  Son transportadas a través del complejo de Golgi y dirigidas a los endosomas tardíos mediante vesículas de transporte. En estas vesículas se incorporan las proteínas lisosomales y se excluyen las demás proteínas que están destinadas a otros lugares Compartimentos membranosos con una forma irregular. Estación de llegada, clasificación y reparto de moléculas, comunicándose con otros compartimentos de la célula.  Selección: ¿Cómo llegan las hidrolasas y proteínas lisosomales hasta los lisosomas? ¿Cómo son reconocidas y seleccionadas las proteínas lisosomales? Las hidrolasas presentan un marcador de manosa-6-fosfato (M6P), añadido en el lumen del complejo de Golgi. Los receptores de M6P reconocen estas proteínas y las incluyen en vesículas destinadas a los endosomas tardíos. HETEROGENEIDAD DE LOS LISOSOMAS Los lisosomas varían en forma y tamaño, reflejando su diversidad funcional. (a diferencia de la mayoría de los demás orgánulos celulares).  La diversidad refleja la amplia variedad de funciones digestivas mediadas por las hidrolasas ácidas. Se consideran una colección heterogenea de orgánulos con alto contenido de enzimas hidrolíticas ENDOCITOSIS Y AUTOFAGIA INTRODUCCION: Las sustancias que deben ser digeridas llegan a los lisosomas mediante diferentes vías:  La más estudiada es la ruta que siguen las macromoléculas endocitadas (incorporadas desde el exterior de la célula).  Otra ruta aporta materiales a los lisosomas para degradación, destruyendo partes obsoletas de la propia célula mediante autofagia. TIPOS DE ENDOCITOSIS  Fagocitosis: Solo ocurre en células especializadas (e.g., macrófagos, neutrófilos).  Pinocitosis: Realiza una captación inespecífica de fluidos, membrana y partículas unidas a la membrana plasmática. ENDOCITOSIS: Proceso por el cual las células captan componentes de la membrana plasmática, fluidos, solutos, macromoléculas y partículas. Éstas se incluyen en vesículas (vesículas endocíticas).  También lo utilizan determinados parásitos y bacterias para introducirse en la célula huésped.  El material que debe ser ingerido es rodeado progresivamente por porciones pequeñas de membrana plasmática que se invaginan y finalmente se estrangulan formando vesículas que contienen las sustancias ingeridas. ETAPAS DEL PROCESO ENDOCITICO 1. Las vesículas endocitadas se fusionan con endosoma temprano cerca de la periferia celular, lugar principal de clasificación de lo ingerido. 2. Se forman vesículas de reciclaje que reciclan la carga endocitada de vuelta a la membrana plasmática (a través del endosoma de reciclaje o directamente). 3. Los endosomas tardíos se forman a partir de los endosomas tempranos. Los endosomas tardíos se fusionan entre sí y con los lisosomas, formando  endolisosomas que digieren su contenido. Un pH un poco más ácido que el endosoma temprano le permitirá facilitar la función de las enzimas hidrolíticas. 4. Transporte vesicular bidireccional desde el TGN. Permite inserción de material recién sintetizado, como las enzimas lisosomales y la recuperación de componentes. TIPOS DE ENDOCITOSIS SEGÚN EL TAMAÑO DE LAS VESICULAS Requiere deformación de la membrana plasmática y gasto de ATP. Para captar el material a endocitar, la membrana plasmática se invagina y forma vesículas, cuyo tamaño permite distinguir los dos tipos de endocitosis.  Pinocitosis: Ingestión de fluido extracelular con solutos pequeños. Tamaño vesicular: ≈ 100 nm.  Fagocitosis: Ingestión de grandes partículas (e.g., microorganismos, restos celulares) en fagosomas. PINOCITOSIS: Proceso continuo que ocurre prácticamente en la totalidad de las células eucariotas. Se incorporan al citoplasma tanto fluido extracelular con moléculas disueltas como otras partículas e incluso algunos virus. Hay 3 tipos: 1. Mediada por Clatrina: Receptores en depresiones revestidas por clatrina (proteína que lleva a cabo esta depresión) capturan moléculas específicas. 2. Mediada por Caveolinas: Formación de cavidades (cavéolas) dentro de la membrana plasmática, facilitadas por proteínas caveolinas.  3. Macropinocitosis: no mediada por clatrina ni por caveolinas. Incorporación masiva de fluido extracelular mediante protrusiones citoplasmáticas a modo de lamelipodios  Se forman evaginaciones de la membrana plasmática, basadas en la polimerización de filamentos de actina (componente del citoesqueleto) FAGOCITOSIS:  Proceso especializado en defensa (macrófagos, neutrófilos y células dendríticas): Ingieren microorganismos y restos de células ( grandes partículas) invasores via grandes vesículas de endocitosis llamadas fagosomas. Nos defienden contra las infecciones mediante la ingestión de los microorganismos invasores y eliminan células obsoletas y lesionadas de restos celulares.  Los fagosomas se fusionan con lisosomas para degradar el material ingerido.  Algunas moléculas internalizadas son recicladas y devueltas a la membrana plasmática. REGULACION DE LA FAGOCITOSIS  Reconocimiento de Partículas:  Mediante receptores de superficie especializados en fagocitos. (se encuentran en la superficie)  Señalización Celular: Los receptores activados transmiten señales al interior de la célula, iniciando la respuesta fagocítica. AUTOFAGIA: Ruta celular que aporta materiales para degradar materiales propios (e.g., orgánulos obsoletos): 1. Este proceso de digestión supone que el orgánulo a eliminar sea envuelto por una doble membrana generándose un autofagosoma.  Elimina partículas grandes (macromoléculas, agregados proteicos grandes, orgánulos enteros) que otros mecanismos (proteasoma) no pueden encargarse. 2. Es altamente regulada y ocurre en dos formas:  No selectiva: una porción del citoplasma se incluye en un autofagosoma como por ejemplo bajo situaciones de ayuno  Selectiva: una carga específica se empaqueta en autofagosoma con poco citosol como degradación de orgánulos de microorganismos invasores Ejemplos de Autofagia  Eliminación selectiva de mitocondrias envejecidas.  Proliferación y degradación del retículo endoplásmico liso en respuesta a fármacos. TRAFICO VESICULAR INTRODUCCION: El tráfico vesicular permite el transporte organizado de moléculas entre compartimentos celulares mediante vesículas de transporte. Este sistema asegura la comunicación permanente entre los compartimentos y está altamente regulado. PROCESO DE TRÁFICO VESICULAR 1. Formación de Vesículas:  Las vesículas se producen por gemación desde un compartimento dador.  Capturan moléculas especificas del lumen del compartimento y de su membrana 2. Transporte:   Las vesículas viajan hacia el compartimento diana. 3. Fusión:  Las vesículas se fusionan con la membrana del compartimento diana, descargando su contenido. REGULACIÓN DE TRANSPORTE VESICULAR  Vesícula de transporte– debe cargar solo las proteínas adecuadas y ha de fusionarse con la membrana diana apropiada.  La inclusión selectiva en las vesículas- señales en la secuencia de aminoácidos de las proteínas o en la estructura de los carbohidratos.  Las vesículas de transporte contienen proteínas que las dirigen específicamente a sus destinos donde se anclan y fusionan.  RUTAS PRINCIPALES DEL TRÁFICO VESICULAR  Vía Secretora (Biosintética): Transporta proteínas, azúcares y lípidos hacia la membrana plasmática o al exterior celular (exocitosis).  Vía Endocítica: Responsable de la incorporación y degradación de moléculas extracelulares o de membrana plasmática, a través de los endosomas y lisosomas.  Vías de Recuperación: Reciclan componentes desde los compartimentos receptores hacia los compartimentos dadores para su reutilización.   La regulación del tráfico intracelular de vesículas requiere proteínas de revestimiento (vesículas recubiertas). Proveen la fuerza mecánica para deformar la membrana y capturan en esas zonas los receptores específicos. FUNCIONES CLAVE DEL TRÁFICO VESICULAR  Mantiene la organización celular al transportar moléculas esenciales entre compartimentos.  Proporciona comunicación constante entre los diferentes compartimentos celulares.  Regula procesos como la degradación, la exocitosis y la incorporación de materiales extracelulares. EXOCITOSIS DEFINICIÓN: Proceso mediante el cual las vesículas intracelulares se fusionan con la membrana plasmática para liberar su contenido al espacio extracelular. Estas vesículas proceden del Golgi y se encargan de aportar material proteico y lipídico a la membrana de la célula. En su interior pueden contener moléculas muy diversas.  Las células utilizan un sistema dinámico de membranas altamente elaborado para añadir y eliminar moléculas en respuesta a cambios en el entorno y para mantener la homeostasis. PASOS EN LA EXOCITOSIS 1. Movimiento de las Vesículas: Las vesículas se desplazan hacia la membrana plasmática desde el interior de la célula. 2. Fusión con la Membrana: La vesícula se integra con la membrana plasmática, facilitada por proteínas específicas. 3. Liberacion del contenido: las moléculas contenidas en las vesículas son liberadas al espacio extracelular https://www.youtube.com/watch?v=HBKrz93z11Q ORIGEN DE LAS VESICULAS Las vesículas utilizadas en la exocitosis provienen del aparato de Golgi y contienen materiales como proteínas, lípidos y moléculas especializadas. RUTAS PRINCIPALES DE EXOCITOSIS 1. Secreción Constitutiva: o Ocurre de manera continua en todas las células. o Transporta proteínas de la matriz extracelular y otros materiales esenciales para la renovación y el mantenimiento de la membrana plasmática.  2. Secreción Regulada: o Presente en células especializadas (como células β pancreáticas). o Las vesículas de secreción almacenan proteínas solubles, hormonas, neurotransmisores o enzimas digestivas. o Su liberación se activa por señales extracelulares, como la necesidad de liberar insulina en respuesta a niveles elevados de glucosa. CLASIFICACION DE LAS VÍAS DESDE EL GOLGI (TGN) 1. Lisosomas (vía endosomas): Mediado por señales específicas. 2. Vesículas de Secreción (secreción regulada): Dependientes de señales extracelulares.  3. Secreción constitutiva: no requiere señales, funcionando como la via predeterminada hacia la superficie celular IMPORTANCIA DE LA EXOCITOSIS  Mantiene la comunicación y el intercambio de materiales entre la célula y su entorno.  Regula procesos esenciales como la liberación de neurotransmisores, hormonas y la formación de la matriz extracelular.  Es indispensable para la renovación constante de la membrana plasmática y la adaptación a cambios ambientales.