Funcionamiento de los Lisosomas y el Metabolismo Celular

Los Lisosomas y la Digestión Celular

Los lisosomas son pequeñas vesículas membranosas de forma esférica, producidas por el aparato de Golgi. Contienen enzimas digestivas para realizar la digestión celular; pueden destruir bacterias y virus mediante fagocitosis.

Tipos de Lisosomas

• Lisosomas primarios: proceden directamente del complejo de Golgi y pueden producir una digestión extracelular si vierten su contenido al exterior de la célula por exocitosis, o una digestión intracelular, dando lugar a los lisosomas secundarios.
• Lisosomas secundarios: son los formados por la fusión de los lisosomas primarios con una vesícula con materia orgánica.

Procesos de Obtención de Materia Orgánica

La materia orgánica puede proceder de:

• Endocitosis: la célula capta alimento del exterior.
• Fagocitosis: forman vacuolas fagocíticas llamadas fagosomas; cuando los lisosomas primarios se fusionan a estas para verter sus hidrolasas, toman el nombre de fagolisosomas.
• Autofagia: con el fin de renovar los tejidos eliminando los orgánulos celulares viejos. Estos son rodeados por una membrana procedente del retículo endoplasmático.

Se denominan heterolisosomas a los que se forman por la fusión de lisosomas primarios y autolisosomas a los que se forman por la fusión con vesículas autofágicas.

Como consecuencia, se producen unos lisosomas inactivos. La mayor parte se vierte al exterior; algunos de ellos van acumulándose en el citoplasma produciendo toxicidad en la célula (envejecimiento celular).

El Metabolismo Celular y su Importancia

El metabolismo celular es el conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de las células y que conducen a la transformación de las biomoléculas en otras con el fin de obtener materia y energía para llevar a cabo las tres funciones vitales.

La energía obtenida por las células se almacena en los enlaces químicos de las sustancias de reserva energética.

Las Enzimas como Biocatalizadores

Las células realizan el metabolismo por sí mismas, es decir, son autopoyéticas. Las diferentes reacciones químicas se llaman rutas metabólicas y las moléculas que intervienen, metabolitos. Las reacciones del metabolismo están reguladas por unas proteínas llamadas enzimas.

Las enzimas son proteínas con función catalítica (biocatalizadores). Actúan de la siguiente forma: aumentan la velocidad de las reacciones bioquímicas mediante la disminución de la energía de activación. Se liberan y recuperan al final de la reacción sin alterar las variables termodinámicas de estado como la entalpía o la energía libre de Gibbs.

Tipos de Metabolismo y Flujo de Energía

• El catabolismo: es la transformación de moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas (se libera energía).
• El anabolismo: es la síntesis de moléculas orgánicas complejas a partir de otras biomoléculas más sencillas (utiliza energía).

Clasificación según la Fuente de Carbono y Energía

Existen dos tipos de metabolismo según la fuente de carbono:

• Metabolismo autótrofo: la fuente es el carbono inorgánico.
• Metabolismo heterótrofo: la fuente es el carbono orgánico.

Respecto a las fuentes de energía, se distinguen la fotosíntesis (procede de la luz) y la quimiosíntesis (procede de reacciones químicas).

Síntesis y Función del ATP

El ATP actúa como molécula energética. Almacena y cede energía gracias a sus enlaces. La síntesis de ATP puede ocurrir de dos formas:

1. Fosforilación a nivel de sustrato: adición de un grupo fosfato a un ADP gracias a la energía liberada.
2. Fosforilación mediante enzimas ATP sintasas: las enzimas sintetizan ATP cuando su interior es atravesado por un flujo de protones.

Estructura y Clasificación de las Enzimas

En cuanto a la estructura de las enzimas, encontramos:

• Enzimas estrictamente proteicas: formadas únicamente por proteínas.
• Holoenzimas: constituidas por una fracción polipeptídica (apoenzima) y otra no polipeptídica (cofactor).

Los cofactores pueden ser:

• Cofactores inorgánicos: iones metálicos que se encuentran en pequeñas cantidades.
• Cofactores orgánicos: si el cofactor es una molécula orgánica, se denomina coenzima.

Las Coenzimas y su Función

Las coenzimas actúan como donadoras o receptoras de grupos químicos; son transportadoras de grupos químicos. Según los grupos que transportan, hay dos tipos:

• Coenzimas de oxidación y reducción: transportan protones y electrones. Las más importantes son el NAD, el NADP, el FAD y el grupo hemo.
• Coenzimas de transferencia: transportan radicales. Las más importantes son el ATP y el acetil-CoA.

Clasificación Funcional de las Enzimas

• Oxidorreductasas: catalizan reacciones de oxidación o reducción del sustrato.
• Transferasas: transfieren radicales de un sustrato a otro sin que en ningún momento estos radicales queden libres.
• Hidrolasas: rompen enlaces con la adición de una molécula de agua que se escinde y aporta un -OH a una parte y un -H a la otra.
• Liasas: separan un grupo sin intervención de agua y generalmente originan enlaces dobles en la molécula.
• Isomerasas: catalizan reacciones de isomerización; la enzima transforma un isómero en otro.
• Ligasas: catalizan la unión de moléculas o grupos con energía proporcionada por la desfosforilación del ATP.