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Biología (08) · Unidad 4 — El sistema de endomembranas

Peroxisomas y glioxisomas

El peroxisoma es una vesícula de membrana simple con enzimas que oxidan sustancias usando oxígeno y producen agua oxigenada; la catalasa, también adentro, la rompe en agua y oxígeno. Destoxifica, rompe ácidos grasos muy largos y ayuda a hacer lípidos de la mielina. No es parte del sistema de endomembranas: sus proteínas vienen del citosol. En las semillas, los glioxisomas convierten la grasa en azúcar.

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La explicación

El problema: un producto peligroso que hay que fabricar

Si echás agua oxigenada en una herida, hace espuma. Esa espuma son burbujas de oxígeno: una enzima de tus tejidos, la catalasa, rompe el agua oxigenada apenas la toca. ¿Por qué tu cuerpo tiene una enzima tan rápida para eso? Porque tus propias células fabrican agua oxigenada todo el tiempo, y es tóxica: oxida lo que encuentra. Necesitan un lugar donde producirla y romperla sin que se escape. Ese lugar es el peroxisoma, descripto también por Christian de Duve.

Cómo es

Es una vesícula redondeada de unos 0,5 µm, rodeada por una membrana simple (una sola bicapa), con una matriz llena de enzimas. En muchos animales (no en las personas) tiene un centro cristalino de una de sus enzimas, que se ve muy bien al microscopio electrónico. Abunda en las células del hígado y del riñón.

Las dos clases de enzimas que lo definen

Oxidasas: le sacan hidrógenos a distintas sustancias y se los dan directamente al oxígeno. El producto es agua oxigenada (peróxido de hidrógeno, H₂O₂), de donde viene el nombre «peroxisoma».
RH₂ + O₂ → R + H₂O₂
Catalasa: rompe el agua oxigenada en agua y oxígeno.
2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂
La catalasa también puede usar el H₂O₂ para oxidar otras sustancias tóxicas, como parte del alcohol que llega al hígado.

Las dos trabajan juntas: lo que una produce, la otra lo elimina en el mismo compartimento.

Cómo se resuelve una cuenta de la catalasa
1. La ecuación: 2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂.
2. Por cada dos moléculas de agua oxigenada salen dos de agua y una de oxígeno.
3. O₂ = H₂O₂ / 2. H₂O = H₂O₂.

Qué hace en la célula

Destoxificar: en el hígado y el riñón oxida sustancias tóxicas, entre ellas una parte del alcohol que se toma (otra parte la procesan el citosol y el REL).
Romper ácidos grasos muy largos: los acorta (β-oxidación) para que la mitocondria termine el trabajo. En las plantas y los hongos, toda la β-oxidación es del peroxisoma.
Fabricar lípidos especiales: los plasmalógenos, abundantes en la mielina que envuelve los nervios.

De dónde salen sus proteínas y su membrana

Esto es lo que lo deja fuera del sistema de endomembranas. Sus enzimas se fabrican en ribosomas libres del citosol, ya terminadas, y entran al peroxisoma porque llevan una señal propia (la más común es un trío de aminoácidos en el extremo final de la proteína) que reconocen receptores de su membrana. No pasan por el RER ni por el Golgi, y no llegan en vesículas.

La membrana sí tiene una relación con el retículo: parte de sus lípidos y algunas proteínas de membrana salen del RE. Y los peroxisomas se multiplican creciendo e importando proteínas hasta que se dividen en dos.

¿Qué pasa si las enzimas no pueden entrar? Hay una enfermedad hereditaria, muy poco frecuente, en la que falla la importación (el síndrome de Zellweger): los peroxisomas están, pero vacíos, y las enzimas quedan en el citosol, donde no trabajan bien. Se acumulan los ácidos grasos muy largos y falla la formación de la mielina.

Cómo reconocerlo
1. ¿Membrana simple, oxidasas y catalasa, agua oxigenada? Peroxisoma.
2. ¿Sus proteínas vienen de ribosomas libres? Sí: por eso no es parte del sistema de endomembranas.
3. No confundirlo con el lisosoma: el lisosoma tiene hidrolasas ácidas y recibe sus enzimas del Golgi.

Glioxisomas: los peroxisomas de las semillas

Una semilla de girasol o de maní guarda su reserva como aceite. Cuando germina, enterrada y sin hojas, todavía no puede hacer fotosíntesis: tiene que sacar de esa grasa el azúcar con que construir el tallo y las raíces. Lo hace en unos peroxisomas especiales, los glioxisomas. Rompen los ácidos grasos y, con una vía propia, el ciclo del glioxilato, convierten esos pedazos en moléculas con las que la célula arma azúcar.

Los animales no tienen ese ciclo: no pueden transformar la grasa en azúcar en cantidad. Cuando la plántula saca hojas y empieza a hacer fotosíntesis, los glioxisomas se transforman en peroxisomas comunes.

Cómo se resuelve un «¿por qué tiene tantos?»
1. ¿Hígado o riñón? Peroxisomas: destoxificación.
2. ¿Semilla con aceite que germina? Glioxisomas: grasa → azúcar.
3. ¿Una célula que fagocita mucho? Lisosomas, no peroxisomas.
Un ejercicio resuelto, paso a paso

En una clase de laboratorio se ponen tres trozos iguales de hígado de vaca en tres tubos con agua oxigenada: el 1, crudo; el 2, hervido diez minutos antes; el 3, crudo pero en un tubo con agua oxigenada muy diluida. En el 1 hay mucha espuma, en el 2 nada, en el 3 un poco. a) ¿Qué gas forma la espuma y qué enzima lo libera? b) Explicá los tres resultados. c) Si en el tubo 1 se rompieron 600 moléculas de agua oxigenada, ¿cuántas de oxígeno salieron?

Una enzima, la catalasa, y tres condiciones.

a) El gas y la enzima. La espuma es oxígeno. Lo libera la catalasa, muy abundante en los peroxisomas del hígado: 2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂.
b) Los tres tubos.
1, crudo: la catalasa está activa y hay mucho sustrato → mucha espuma.
2, hervido: la catalasa es una proteína; el calor la desnaturalizó (perdió su forma y su sitio activo) → nada de espuma. Es el control que muestra que la espuma la produce una enzima, no el hígado «en sí».
3, diluido: la enzima está activa, pero hay poco sustrato → poca espuma.
c) La cuenta. Por cada 2 H₂O₂ sale 1 O₂: 600 / 2 = 300 moléculas de O₂ (y 600 de agua).

Dónde se pierde el punto: en contestar 600 o 1200 en c). La ecuación tiene un 2 adelante del agua oxigenada y un 1 adelante del oxígeno: sale la mitad.

Un control con los átomos: 600 H₂O₂ tienen 1200 H y 1200 O. Del otro lado: 600 H₂O (1200 H, 600 O) + 300 O₂ (600 O). Cierra.

Y uno del nivel del parcial

Un compañero dice: «El peroxisoma tiene membrana y está en el citoplasma, así que es parte del sistema de endomembranas, como el lisosoma». Discutí la afirmación comparando de dónde vienen las proteínas de cada uno.

Tener membrana no alcanza: lo que define al sistema es cómo llegan sus proteínas.

El lisosoma. Sus enzimas se fabrican en el RER, entran al lumen mientras se hacen, pasan por el Golgi, reciben la manosa-6-fosfato y llegan en vesículas. Es parte del sistema: comparte con él el camino de vesículas.
El peroxisoma. Sus enzimas se fabrican en ribosomas libres del citosol, ya terminadas, y entran a través de su membrana gracias a una señal propia. No pasan por el RER ni por el Golgi, y no llegan en vesículas del sistema.
Lo que tiene de razón el compañero. El peroxisoma tiene alguna relación con el retículo: parte de los lípidos y de las proteínas de su membrana vienen del RE. Pero su contenido, que es lo que hace su trabajo, no.
Conclusión. Por el origen de sus proteínas, el peroxisoma no se cuenta en el sistema de endomembranas, igual que la mitocondria.

Dónde se pierde el punto: en usar «tiene membrana» como criterio. Si fuera así, la mitocondria y el cloroplasto también serían parte del sistema.

Dónde se cae la mayoría

Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.

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