ЛИЗОСОМИ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ И ВРСТЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

У лизозоми су органеле ћелијске мембране које се налазе унутар животињских ћелија. Они су одељци који имају кисели пХ и богати су ензимима за варење, способним да разграде било коју врсту биолошког молекула: протеине, угљене хидрате и нуклеинске киселине.

Поред тога, они могу деградирати материјал изван ћелије. Из тог разлога, лизосоми имају вишеструке функције у ћелијском метаболизму и захваљујући свом саставу богатом хидролизним ензимима често их називају "желудац" ћелије.

Лизосоми настају фузијом везикула који излазе из Голгијевог апарата. Ћелија препознаје одређене секвенце које функционишу као „ознаке“ на хидролизним ензимима и шаље их лизосомима који се формирају.

Ове вакуоле су сферног облика и њихова величина знатно варира, што је прилично динамична ћелијска структура.

Откриће и историјска перспектива

Лизосоме је открио пре више од 50 година истраживач Цхристиан де Дуве. Де Дувеов тим је вршио експерименте који укључују технику субцеличне фракције, како би истражили локацију одређених ензима.

Овај експериментални протокол омогућио је откривање органела, пошто су истраживачи приметили да се ослобађање хидролизних ензима повећава јер су додавали једињења која су пропадала мембране.

Потом, побољшање техника молекуларне биологије и постојање боље опреме - попут електронских микроскопа, успело је да потврди њено присуство. У ствари, могло би се закључити да лизосоми заузимају 5% унутарћелијског волумена.

Неко време након његовог открића, у унутрашњости је показано присуство хидролизних ензима, претварајући лизосом у својеврсни центар деградације. Поред тога, лизосоми су били повезани са животом ендоцита.

Историјски гледано, лизосоми су се сматрали крајњом тачком ендоцитозе, која се користи само за разградњу молекула. Данас је познато да су лизосоми динамични ћелијски оделеци, способни да се стапају са различитим додатним органелама.

карактеристике

Испирање протоном кроз мембрану лизосома. Извор: Алејандро Порто

Морфологија лизосома

Лизосоми су јединствени делови животињских ћелија у којима се налазе разни ензими који су способни да хидролизују протеине и пробаве одређене молекуле.

То су густе, сферичне вакуоле. Величина структуре је веома разнолика и зависи од материјала који је претходно заробљен.

Лизосоми су заједно са ендоплазматским ретикулумом и Голгијевим апаратом део ендомембранског система ћелије. Иако су ове три структуре мреже мембрана, оне нису непрекидне једна са другом.

Лизосоми садрже више ензима

Главна карактеристика лизосома је батерија хидролизних ензима у њима. Постоји око 50 ензима који су способни да разграде широк спектар биомолекула.

Ту спадају нуклеазе, протеазе и фосфатазе (које уклањају фосфатне групе из фосфолипидних мононуклеотида и друга једињења). Уз то, садрже и друге ензиме одговорне за разградњу полисахарида и липида.

Логично је да ови пробавни ензими морају бити просторно одвојени од осталих ћелијских компоненти да би се избегла њихова неконтролисана разградња. Тако ћелија може да "бира" једињења која морају да се елиминишу јер могу да регулишу елементе који улазе у лизосом.

Околина лизосома је кисела

Унутрашњост лизосома је кисела (близу 4,8), а ензими које садржи добро делују при овом пХ стању. Због тога су познате као киселе хидролазе.

Карактеристични пХ киселине овог ћелијског одељка се одржава захваљујући присутности протонске пумпе и хлоридног канала у мембрани. Заједно, они преносе хлороводоничну киселину (ХЦл) у лизосом. Пумпа се налази усидрена у мембрани органеле.

Функција овог киселог пХ је да активира различите хидролизне ензиме који су присутни у лизосому и да избегне - колико је то могуће - њихову ензимску активност при неутралном пХ цитосола.

На овај начин већ имамо две баријере које делују као заштита од неконтролисане хидролизе: задржавање ензима у изолованом одељку и да ти ензими делују добро на киселом пХ овог одељка.

Чак и ако би се пропадла мембрана лизосома, ослобађање ензима не би имало великог ефекта - због неутралног пХ цитосола.

Карактеристике

Унутрашњим саставом лизосома доминирају хидролизни ензими, због чега су они важан регион ћелијског метаболизма где се врши варење ванћелијских протеина који у ћелију улазе ендоцитозом, рециклирањем органела и цитосолних протеина.

Испод ћемо дубље истражити најистакнутије функције лизосома: разградњу молекула аутофхагијом и деградацију фагоцитозом.

Аутопхаги

Шта је аутофагија?

Један механизам који снима ћелијске протеине назива се аутофагија „само-једење“. Овај догађај помаже у одржавању ћелијске хомеостазе, деградирајући ћелијске структуре које више нису потребне и доприноси рециклирању органела.

Кроз овај феномен долази до стварања везикула званих аутофагосоми. То су мали предјели цитоплазме или други ћелијски одељци, који потичу из ендоплазматског ретикулума, који се стапају с лизосомима.

Обе органеле имају способност фузије, пошто их је ограничила плазма мембрана липидног карактера. То је аналогно покушају спајања два сапуна сапуна заједно - правите већи.

Након фузије, ензимски садржај лизосома одговоран је за разградњу компоненти које су се налазиле унутар другог формираног везикула. Чини се да је хватање ових молекула процес који недостаје селективност, што узрокује разградњу протеина смештених у дугоживом цитосолу.

Аутофагија и периоди поста

У ћелији се чини да се догађај аутофагије регулише количином доступних хранљивих материја.

Када тело има недостатак хранљивих материја или доживи дужи период поста, активирају се путеви разградње. На тај начин ћелија успева да разгради протеине који нису битни и постиже поновну употребу одређених органела.

Знање да лизосоми играју важну улогу у периодима поста повећало је интересовање истраживача за ову органелу.

Аутофагија и развој организама

Поред свог активног учешћа у периодима ниског нутритивног садржаја, лизосоми играју важну улогу током развоја одређених рода органских бића.

У неким случајевима развој укључује потпуно преуређивање тела, што подразумева да се одређени органи или структуре морају елиминисати током процеса. На пример, у метаморфози инсеката, хидролатни садржај лизосома доприноси ремоделирању ткива.

Ендоцитоза и фагоцитоза

Ендоцитоза и фагоцитоза имају улогу у уносу елемената ван ћелија и њиховој каснијој разградњи.

Током фагоцитозе, одређене ћелије - попут макрофага - одговорне су за гутање или разградњу великих честица, попут бактерија или крвних ћелија.

Те молекуле гута фагоцитна вакуола, названа фагосом, која ће се, као у претходном случају, стопити са лизосомима. Фузија резултира ослобађањем пробавних ензима у фагосому, а честице се разграђују.

Врсте лизосома

Неки аутори разликују овај одељак у два главна типа: тип И и тип ИИ. Они типа И или примарни лизосоми су укључени у складиштење хидролизних ензима, док су секундарни лизосоми повезани са процесима катализе.

Формирање лизосома

Формирање лизосома започиње уносом молекула споља кроз ендоцитне везикуле. Потоњи се стапају с другим структурама које се називају рани ендосоми.

Касније, рани ендосоми пролазе процес сазревања, што доводи до касних ендосома.

У процесу формирања појављује се трећа компонента: транспортни везикули. Оне садрже киселе хидролазе из транс мреже Голгијевог апарата. Обје структуре - транспортни везикули и касни ендосоми - спајају се и постају лизосоми, након што су стекли скуп лизосомалних ензима.

Током процеса долази до рециклирања мембранских рецептора помоћу рециклирања ендосома.

Киселе хидролазе одвајају се од фосфатног рецептора манносе-6 током процеса фузије органела који стварају лизосоме. Ови рецептори поново улазе у Голги транс мрежу.

Разлике између ендосома и лизосома

Конфузија између термина ендосома и лизосома је уобичајена. Прве су мембрански затворене ћелијске коморе - попут лизосома. Међутим, кључна разлика између две органеле је да лизосоми немају маносе-6-фосфатне рецепторе.

Поред ова два биолошка бића, постоје и друге врсте везикула. Једна од њих су вакуоле, чији је садржај углавном вода.

Транспортне везикуле, као што им име говори, учествују у премештању материја на друге локације у ћелији. Секреторне везикуле са своје стране уклањају отпадне материје или хемикалије (попут оних који учествују у синапси неурона.)

Придружене болести

Код људи су мутације у генима који кодирају ензиме лизосоме повезане са више од 30 урођених болести. Ове патологије обухваћене су појмом "болести лизосомалног складиштења".

Изненађујуће је да многа од ових стања настају услед оштећења једног лизосомалног ензима.

Код погођених појединаца последица нефункционалног ензима у лизосомима је нагомилавање отпадних продуката.

Најчешћа промена лизозомског таложења позната је као Гауцхерова болест, а повезана је са мутацијом у гену који кодира ензим одговоран за гликолипиде. Као занимљива чињеница, болест показује прилично високу учесталост међу јеврејским становништвом, погађајући 1 на сваких 2.500 појединаца.

Референце

1. Цоопер, ГМ, Хаусман, РЕ и Хаусман, РЕ (2000). Ћелија: молекуларни приступ. АСМ пресс.
2. Холтзман, Е. (2013). Лизосоми. Спрингер наука и пословни медији.
3. Хсу, ВВ, Лее, СИ и Ианг, ЈС (2009). Еволуирајуће разумевање формирања ЦОПИ везикула. Прегледи природе Молекуларна ћелијска биологија, 10 (5), 360.
4. Киерсзенбаум, АЛ, Трес, Л. (2015). Хистологија и ћелијска биологија: увод у патологију Е-књига. Елсевиер Хеалтх Сциенцес.
5. Лузио, ЈП, Хацкманн, И., Диецкманн, НМ, Гриффитхс, ГМ (2014). Биогенеза лизосома и органела повезаних са лизосомима. Перспективе Цолд Спринг Харбор из биологије, 6 (9), а016840.
6. Лузио, ЈП, Приор, ПР и Бригхт, НА (2007). Лизосоми: фузија и функција. Прегледи природе Молекуларна ћелијска биологија, 8 (8), 622.
7. Лузио, ЈП, Роус, БА, Бригхт, НА, Приор, ПР, Млоцк, БМ, & Пипер, РЦ (2000). Фузија лизосома-ендосома и биогенеза лизосома. Ј Целл Сци, 113 (9), 1515-1524.