Charakterystyka lizosomów, struktura, funkcje i typy

Lysosomas Są to organelle komórkowe otoczone błonami, które znajdują się w komórkach zwierzęcych. Są to przedziały, które mają kwaśne pH i są bogate w enzymy trawienne, zdolne do degradacji dowolnej cząsteczki biologicznej: białka, węglowodany i kwasy nukleinowe.

Ponadto mogą degradować materiał z komórki na zewnątrz. Dlatego lizosomy mają wiele funkcji w metabolizmie komórek i dzięki ich składowi bogatym w enzymy hydrolityczne są zwykle nazywane „żołądkiem” komórki.

Lizosomy powstają przez fuzję pęcherzyków, które wyłaniają się z aparatu Golgiego. Komórka rozpoznaje pewne sekwencje, które działają jako „etykiety” w enzymach hydrolitycznych i wysyła je do lizosomów w tworzeniu.

Te wakuole są sferyczne, a ich rozmiar jest znacznie różny, będąc dość dynamiczną strukturą komórkową.

[TOC]

Historyczne odkrycie i perspektywa

Lizosomy zostały odkryte ponad 50 lat temu przez badacza Christiana de Duve. Zespół Duve przeprowadzał eksperymenty obejmujące technikę frakcjonowania subkomórkowego, aby zbadać lokalizację niektórych enzymów.

Ten protokół eksperymentalny pozwolił na odkrycie organelli, ponieważ naukowcy zauważyli, że uwalnianie enzymów hydrolitycznych wzrosło, gdy dodali związki, które pogarszały błony.

Następnie poprawa technik biologii molekularnej i istnienie lepszych urządzeń - takich jak mikroskopy elektroniczne, udało się potwierdzić ich obecność. W rzeczywistości można stwierdzić, że lizosomy zajmują 5% objętości wewnątrzkomórkowej.

Czas po jego odkryciu obecność enzymów hydrolitycznych w środku można było w środku, co czyni lizosomem rodzajem centrum degradacji. Ponadto związane z lizosomami do życia endocytowego.

Historycznie lizosomy uznano za punkt końcowy endocytozy, stosowany tylko do degradacji cząsteczek. Dziś wiadomo, że liosomy są dynamicznymi przedziałami komórkowymi, zdolnymi do połączenia z dodatkową różnorodnością organelli.

Charakterystyka lizosomów

Protony pompujące membranę lizosomową. Źródło: Alejandro Porto [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)]

Morfologia lizosomów

Lizosomy to unikalne przedziały komórek zwierzęcych, w których znajdują się różne enzymy, które są zdolne do hydrolizowania białek i trawienia niektórych cząsteczek.

Są wakuolami o sferycznych i gęstej formie. Rozmiar struktury jest szeroko zróżnicowany i zależy od wcześniej przechwyconego materiału.

Los lizosomy, wraz z retikulum endoplazmatycznym i aparatem Golgiego, są częścią endomłonnej komórki komórki. Chociaż te trzy struktury są sieciami błon, nie są ze sobą ciągłe.

Lizosomy zawierają wiele enzymów

Główną cechą lizosomów jest akumulator enzymów hydrolitycznych. Istnieje około 50 enzymów, które są w stanie zdegradować szeroki zakres biomolekuł.

Może ci służyć: drażliwość komórki: zasady, komponenty, odpowiedzi (przykłady)

Wśród nich są nukleas, proteazy i fosfatazy (które usuwają grupy fosforanowe fosfolipidów i innych związków). Ponadto zawierają inne enzymy odpowiedzialne za degradację polisacharydów i lipidów.

Logicznie te enzymy trawienne muszą być oddzielone przestrzennie od reszty składników komórkowych, aby uniknąć ich niekontrolowanej degradacji. W ten sposób komórka może „wybrać” związki, które należy wyeliminować, ponieważ może regulować elementy wchodzące do lizosomu.

Atmosfera lizosomów jest kwaśna

Wnętrze lizosomów to kwas (blisko 4.8), a enzymy zawierające dobrze działają dla tego stanu pH. Dlatego są one znane jako kwaśne hydrolazy.

Charakterystyczne pH kwasowe tego przedziału komórkowego jest utrzymywane dzięki obecności pompy protonowej i kanału chlorkowego w błonie. Razem transportują kwas solny (HCL) do lizosomu. Pompa znajduje się zakotwiczona w membranie organelle.

Funkcją tego kwaśnego pH jest aktywacja różnych enzymów hydrolitycznych obecnych w lizosomie i unikanie - w miarę możliwości - jego aktywność enzymatyczna do neutralnego pH cytosolu.

W ten sposób mamy już dwie bariery, które działają jako ochrona niekontrolowanej hydrolizy: zachowaj enzymy w izolowanym przedziale i że enzymy te działają dobrze do kwasowego pH tego przedziału.

Chociaż błona lizosomu została złamana, enzymy wyzwolenia nie miałyby wielkiego wpływu - z powodu neutralnego pH cytosolu.

Funkcje

Lizosomy w ludzkiej komórce

Wewnętrzny skład lizosomu jest zdominowany przez enzymy hydrolityczne, więc są one ważnym regionem metabolizmu komórkowego, w którym przeprowadza się trawienie białek pozakomórkowych, które wchodzą do komórki przez endocytozę, recykling organelli i białek cytozolowych.

Następnie zbadamy dokładne.

Autofagia

Co to jest autofagia?

Mechanizm, który udaje się uchwycić białka komórkowe, nazywa się autofagią „jedz siebie”. To zdarzenie pomaga utrzymać homeostazę komórkową, degradując struktury komórkowe, które nie są już konieczne i przyczynia się do recyklingu organelli.

Przez to zjawisko występuje tworzenie pęcherzyków zwanych autofagosomami. Są to małe regiony cytoplazmy lub innych przedziałów komórkowych, z retikulum endoplazmatycznego, które połączą się z lizosomami.

Oba organelle mają zdolność do łączenia się, ponieważ są one ograniczone przez błonę plazmatyczną o naturze lipidowej. Analogiczne jest dołączenie do dwóch bąbelków mydlanych - utworzysz większy.

Po połączeniu zawartość enzymatyczna lizosomu jest odpowiedzialna za degradowanie komponentów, które były wewnątrz drugiego utworzonego pęcherzyka. Wydaje się, że przechwytywanie tych cząsteczek jest procesem, którym brakuje selektywności, powodując degradację białka zlokalizowanego w długim cytosolu.

Może ci służyć: krwinki: typy, cechy i funkcje

Autofagia i okresy postu

W komórce zdarzenie autofagii wydaje się być regulowane przez ilość dostępnych składników odżywczych.

Kiedy ciało doświadcza pewnego niedoboru składników odżywczych lub eksperymentów przedłużonych okresów postu, aktywowane są szlaki degradacji. W ten sposób komórkę udaje się degradować białka, które nie są niezbędne i osiąga ponowne wykorzystanie niektórych organelli.

Wiedz, że lizosomy odgrywają ważną rolę w okresach postu, zwiększyły zainteresowanie badaczy wspomnianej organelle.

Autofagia i rozwój organizmów

Oprócz aktywnego udziału w okresach niskiej zawartości żywieniowej lizosomy odgrywają ważną rolę podczas opracowywania niektórych linii organicznych.

W niektórych przypadkach rozwój implikuje całkowitą przebudowę organizmu, co oznacza, że ​​niektóre narządy lub struktury muszą zostać wyeliminowane podczas procesu. Na przykład w metamorfozie owadów zawartość hydrolityczna lizosomów przyczynia się do przebudowy tkanek.

Endocytoza i fagocytoza

Endocytoza i fagocytoza odgrywają rolę w przyjmowaniu pierwiastków zewnętrznych do komórek i ich późniejszej degradacji.

Podczas fagocytozy niektóre komórki - takie jak makrofagi - są odpowiedzialne za spożywanie lub degradowanie cząstek o znacznej wielkości, takie jak bakterie lub komórki komórek.

Cząsteczki te są spożywane przez wakuola fagocytarna, zwana fagosomem, która, jak w poprzednim przypadku, połączy się z liosomami. Połączenie powoduje uwolnienie enzymów trawiennych na fagach.

Rodzaje lizosomów

Niektórzy autorzy rozróżniają ten przedział w dwóch głównych typach: typu I i typu II. Te typu I lub pierwotnych lizosomów są zaangażowane w przechowywanie enzymów hydrolitycznych, podczas gdy lizosomy wtórne są związane z procesami katalizy.

Tworzenie lizosomów

Tworzenie lizosomów zaczyna się od wychwytywania cząsteczek z końca pęcherzyka endocytarnego. Te ostatnie łączą się z innymi strukturami zwanymi wczesnymi endosomami.

Następnie wczesne endosomy cierpią na proces dojrzewania i powodują późne endosomy.

W procesie szkoleniowym pojawia się trzeci element: pęcherzyki transportowe. Zawierają one hydrolazy kwasowe z sieci trans aparatu Golgiego. Obie struktury - pęcherzyki transportowe i późne endosomy - są łączone i przekształcane w lizosom, po uzyskaniu zestawu enzymów lizosomalnych.

Może ci służyć: protoplasma

Podczas procesu występuje recykling receptorów błonowych poprzez recykling endosomy.

Hydrolazy kwasowe są oddzielone od receptora fosforanowego ręcznego 6 podczas procesu fuzji organelli, które powodują lizosomy. Te receptory ponownie wchodzą do sieci trans Golgi.

Różnice między endosomami i lizosomami

Zamieszanie między endosomami i terminami lizosomu jest powszechne. Te pierwsze to przedziały komórkowe otoczone membraną - jak lizosomy. Jednak kluczowym rozróżnieniem między obiema organellami jest to, że lizosomy nie mają receptorów ręcznie 6-fosforanowych.

Oprócz tych dwóch podmiotów biologicznych istnieją inne rodzaje pęcherzyków. Jednym z nich są wakuole, których zawartością jest głównie woda.

Pęcherzyki transportowe, jak sama nazwa wskazuje, uczestniczą w przesunięciu substancji do innych lokalizacji komórek. Tymczasem pęcherzyki sekretarza eliminują odpady lub materiały chemiczne (takie jak te uczestniczące w synapsie neuronów.)

Powiązane choroby

U ludzi mutacje w genach kodujących enzymy lizosomu są związane z ponad 30 wrodzonymi chorobami. Patologie te są objęte terminem „choroby litosomowe."

Co zaskakujące, wiele z tych warunków wynika z uszkodzenia jednego enzymu lizosomalnego.

U dotkniętych osób konsekwencją posiadania niefunkcjonalnego enzymu w lizosomach jest gromadzenie się produktów odpadowych.

Najczęstsza zmiana depozytów lizosomalnych jest znana jako choroba Gauchera i jest związana z mutacją w genie, który koduje enzym odpowiedzialny za glikolipidy. Jako ciekawy choroba wykazuje dość wysoką częstotliwość wśród populacji Żydów, dotknięta 1 na 2500 osób.

Bibliografia

1. Cooper, g. M., Hausman, r. I., & Hausman, r. I. (2000). Komórka: podejście molekularne. ASM Press.
2. Holtzman, e. (2013). Lysosomes. Springer Science & Business Media.
3. Hsu, v. W., Lee, s. I., & Yang, J. S. (2009). Ewoluujące dopuszczanie tworzenia pęcherzyków kopiowania. Nature przegląd biologii komórek molekularnych, 10(5), 360.
4. Kierszenbaum, a. L., I trzy, L. (2015). Histology and Cell Biology: Wprowadzenie do e-booka patologii. Elsevier Health Sciences.
5. Luzio, J. P., Hackmann i., Osiemnaste, n. M., & Griffiths, g. M. (2014). Biogeneza lizosomów i organelli związanych z lizosomem. Perspektywy Cold Spring Harbor w biologii, 6(9), A016840.
6. Luzio, J. P., Pryor, str. R., I jasne, n. DO. (2007). Lysosomes: fuzja i funkcja. Nature przegląd biologii komórek molekularnych, 8(8), 622.
7. Luzio, J. P., Rous, ur. DO., Bright, n. DO., Pryor, str. R., Mulock, ur. M., I Piper, R. C. (2000). Fuzja lizosomu i biogeneza lizosomu. J Cell Sci, 113(9), 1515-1524.