Lizosomos: savybės, struktūra, funkcijos ir tipai

Lizosomos yra ląstelių organeliai, apsupti membranų, esančių gyvūnų ląstelėse. Jie yra skyriai, kuriuose yra rūgšties pH ir turintys daug virškinimo fermentų, galinčių žeminti bet kokią biologinę molekulę: baltymus, angliavandenius ir nukleino rūgštis.

Be to, jie gali sugadinti medžiagą iš ląstelės išorės. Todėl lizosomoms yra daug funkcijų ląstelių apykaitoje, o jo sudėtis, turinti daug hidrolizinių fermentų, dažnai vadinama ląstelės skrandžiu.

Lizosomas susidaro suliejant vezikules, atsirandančias iš Golgi aparato. Ląstelė atpažįsta tam tikras sekas, kurios veikia kaip "etiketės" hidroliziniams fermentams ir siunčia jas į lizosomas formavimosi metu.

Šios vakuolės yra sferinės formos, o jų dydis labai skiriasi, nes ji yra gana dinamiška.

Atradimas ir istorinė perspektyva

Lysosomas daugiau nei prieš 50 metų atrado mokslininkas Christian de Duve. De Duve komanda atliko eksperimentus, kuriuose dalyvavo subcellulinė frakcionavimo technika, siekiant ištirti tam tikrų fermentų vietą.

Šis eksperimentinis protokolas leido surasti organelius, nes mokslininkai pastebėjo, kad padidėjo hidrolizinių fermentų išsiskyrimas, nes jie pridėjo membranų pažeistų junginių.

Vėliau molekulinės biologijos metodų tobulinimas ir geresnės įrangos, pvz., Elektroninių mikroskopų, buvimas sugebėjo patvirtinti jų buvimą. Tiesą sakant, galima daryti išvadą, kad lizosomos užima 5 proc.

Laikas po atradimo buvo įmanoma parodyti hidrolizinių fermentų buvimą viduje, lizosomą pavertus tam tikru degradacijos centru. Be to, lizosomos buvo susijusios su endocitiniu gyvenimu.

Istoriškai lizosomos buvo laikomos endocitozės pabaiga, naudojamos tik molekulių skilimui. Šiandien žinoma, kad lizosomos yra dinamiškos ląstelės, galinčios susilieti su įvairiais papildomais organeliais.

Savybės

Lizosomų morfologija

Lizosomos yra unikalūs gyvūnų ląstelių skyriai, kuriuose yra įvairių fermentų, galinčių hidrolizuoti baltymus ir virškinti tam tikras molekules.

Jie yra sferinių ir tankių formų vakuolai. Struktūros dydis yra labai įvairus ir priklauso nuo anksčiau užfiksuotos medžiagos.

Lizosomos kartu su endoplazminiu tinklu ir Golgi aparatu yra ląstelės endomembraninės sistemos dalis. Nors šios trys struktūros yra membraniniai tinklai, jie nėra nuolatiniai vienas su kitu.

Lizosomuose yra daug fermentų

Pagrindinė lizosomų savybė yra viduje esančių hidrolizinių fermentų baterija. Yra apie 50 fermentų, galinčių sumažinti įvairias biomolekules.

Tarp jų yra nukleazės, proteazės ir fosfatazės (kurios pašalina mononukleotidų, fosfolipidų ir kitų junginių fosfatų grupes). Be to, juose yra kitų fermentų, atsakingų už polisacharidų ir lipidų skaidymą.

Taigi, siekiant išvengti nekontroliuojamo jų degradacijos, šie virškinimo fermentai turi būti atskirti nuo likusių ląstelių komponentų. Taigi ląstelė gali pasirinkti junginius, kuriuos reikia pašalinti, nes ji gali reguliuoti elementus, kurie patenka į lizosomą.

Lizosomų aplinka yra rūgštis

Lizosomų vidus yra rūgštus (beveik 4, 8), o jo sudėtyje esantys fermentai gerai veikia šioje pH sąlygomis. Todėl jie yra žinomi kaip rūgštinės hidrolazės.

Šio ląstelių skyrelio rūgštinė pH yra palaikoma dėl protonų siurblio ir chlorido kanalo, esančio membranoje. Kartu jie į lizosomą perneša druskos rūgštį (HCl). Siurblys yra pritvirtintas organelio membranoje.

Šio rūgštinio pH funkcija yra įvairių hidrolizinių fermentų, esančių lizosomoje, aktyvinimas ir, kiek įmanoma, vengiant jo fermentinio aktyvumo neutraliame citozolio pH.

Tokiu būdu mes jau turime dvi kliūtis, kurios veikia kaip apsauga nuo nekontroliuojamos hidrolizės: išlaikykite fermentus izoliuotame skyriuje ir kad šie fermentai gerai veiktų rūgštiniame šio skyriaus pH.

Nors lizosomų membrana suskaido, fermentų išsiskyrimas neturėtų didelio poveikio - dėl neutralios citozolio pH.

Funkcijos

Lizosomos vidinėje kompozicijoje dominuoja hidroliziniai fermentai, todėl jie yra svarbus ląstelių apykaitos regionas, kur ląstelėje esančių ekstraląstelinių baltymų virškinimas vyksta endocitoze, organinių ir citozolinių baltymų perdirbimu.

Toliau nuodugniai ištirsime svarbiausias lizosomų funkcijas: molekulių skilimą autofagija ir degradaciją fagocitoze.

Autofagija

Kas yra autofagija?

Mechanizmas, kuris sugeba užfiksuoti ląstelių baltymus, vadinamas autofagija „valgyti save“. Šis įvykis padeda palaikyti ląstelių homeostazę, žemina ląstelių struktūras, kurios nebėra būtinos, ir prisideda prie organelių perdirbimo.

Per šį reiškinį atsiranda elektrolitų, vadinamų autofagosomomis, susidarymas. Tai yra nedideli citoplazmos arba kitų ląstelių skyriai, iš endoplazminio tinklelio, kuris sujungia su lizosomomis.

Abu organeliai sugeba saugikliu, nes juos riboja lipidinio pobūdžio plazmos membrana. Tai panaši į bandymą prisijungti prie dviejų muilo burbuliukų - jūs formuojate didesnį.

Po sintezės lizosomo fermentinis kiekis yra atsakingas už sudedamųjų dalių susidarymą, susidariusių kitoje susidariusioje vezikulėje. Atrodo, kad šių molekulių gaudymas yra procesas, kurio trūksta selektyvumo ir dėl to susidaro baltymų, esančių ilgaamžėje citozolyje, skaidymas.

Autofagija ir nevalgius

Ląstelėje atrodo, kad autofagijos įvykį reguliuoja turimų maistinių medžiagų kiekis.

Kai organizmas patiria tam tikrą maistinių medžiagų trūkumą arba patiria ilgai nevalgius, suirimo būdai yra aktyvuojami. Tokiu būdu ląstelė susilpnina baltymus, kurie nėra būtini, ir pasiekia tam tikrų organelių pakartotinį naudojimą.

Žinant, kad lizosomos vaidina svarbų vaidmenį pasninkavimo laikotarpiu, tyrinėtojų susidomėjimas minėtais organeliais padidėjo.

Autofagija ir organizmų vystymasis

Be aktyvaus dalyvavimo mažo mitybos turinio perioduose, lizosomoms tenka svarbus vaidmuo kuriant tam tikras ekologiškų būtybių linijas.

Kai kuriais atvejais vystymasis reiškia visišką organizmo remodeliavimą, o tai reiškia, kad tam tikri organai ar struktūros turi būti pašalintos proceso metu. Pavyzdžiui, vabzdžių metamorfozėje lizosomų hidrolizinis kiekis prisideda prie audinių rekonstrukcijos.

Endocitozė ir fagocitozė

Endocitozė ir fagocitozė turi įtakos elementų, esančių ląstelėse, ir jų vėlesnio skaidymo.

Fagocitozės metu tam tikros ląstelės, pvz., Makrofagai, yra atsakingos už didelių dydžių dalelių, pvz., Bakterijų ar ląstelių šiukšlių, nurijimą.

Šias molekules suvartoja fagocitinė vakuolė, vadinama fagosoma, kuri, kaip ir ankstesniais atvejais, susilieja su lizosomomis. Susiliejimas sukelia virškinimo fermentų išsiskyrimą fagosome viduje ir dalelių degradacija.

Lizosomų tipai

Kai kurie autoriai šį skyrių išskiria dviem pagrindiniais tipais: I ir II tipais. I tipo arba pirminės lizosomos yra susijusios su hidrolizinių fermentų saugojimu, o antrinės lizosomos yra susijusios su katalizės procesais.

Lizosomų formavimasis

Lizosomų susidarymas prasideda molekulių įsisavinimu iš išorės endocitinėmis pūslelėmis. Pastarieji yra sujungti su kitomis struktūromis, vadinamomis ankstyvosiomis endosomomis.

Vėliau ankstyvosios endosomos patenka į brandinimo procesą ir sukelia vėlyvas endosomas.

Formavimo procese pasirodo trečiasis komponentas: transportavimo pūslelės. Juose yra rūgščių hidrolazių iš Golgi aparato trans-tinklo. Įgijus lizosominių fermentų rinkinį, abi struktūros - transportavimo pūslelės ir vėlyvosios endosomos - susijungia ir transformuojasi į lizosomą.

Proceso metu membraninių receptorių perdirbimas vyksta naudojant perdirbimo endosomas.

Rūgščių hidrolazės yra atskiriamos nuo manozės-6 fosfato receptoriaus organinių lydymo procesų metu, dėl kurių atsiranda lizosomų. Šie receptoriai vėl patenka į Golgi tinklą.

Skirtumai tarp endosomų ir lizosomų

Sąvoka „endosomes“ ir „lysosome“ yra bendra. Pirmieji yra ląstelių skyriai, apsupti panašių į membranų lizosomų. Tačiau esminis skirtumas tarp dviejų organelių yra tas, kad lizosomoms trūksta manozės-6-fosfato receptorių.

Be šių dviejų biologinių objektų yra ir kitų tipų pūslelės. Vienas iš jų yra vakuolai, kurių turinys daugiausia yra vanduo.

Transporto vezikulės, kaip nurodo pavadinimas, dalyvauja medžiagų perkėlime į kitas ląstelės vietas. Kita vertus, sekrecinės pūslelės pašalina atliekas ar chemines medžiagas (pvz., Tas, kurios dalyvauja neuronų sinapse).

Susijusios ligos

Žmonėms mutacijos genuose, kurios koduoja lizosomų fermentus, yra susijusios su daugiau nei 30 įgimtų ligų. Šios patologijos yra įtrauktos į terminą "lizosominės depozitinės ligos".

Keista, kad daugelis šių sąlygų atsiranda dėl vieno lizosominio fermento pažeidimo.

Poveikio neturinčių fermentų lizosomų viduje pasekmė yra atliekų produktų kaupimasis.

Dažniausias lizosomų depozito pakitimas yra žinomas kaip Gošė liga, ir yra susijęs su genų mutacija, kuri koduoja fermentą, atsakingą už glikolipidus. Kaip įdomus faktas, liga rodo gana aukštą dažnumą tarp žydų gyventojų, nukentėjusių nuo 1 500 žmonių.