LIZOSOMOS: CHARAKTERISTIKOS, STRUKTŪRA, FUNKCIJOS IR TIPAI - BIOLOGIJA - 2025

Į lizosomas yra organoidus ląstelių membranos, kurios esančių gyvūnų ląstelėse. Tai yra skyriai, kurių pH yra rūgštus ir kuriuose gausu virškinimo fermentų, galinčių skaidyti bet kokias biologines molekules: baltymus, angliavandenius ir nukleorūgštis.

Be to, jie gali skaidyti medžiagą iš ląstelės išorės. Dėl šios priežasties lizosomos atlieka daugybę ląstelių metabolizmo funkcijų ir dėl savo sudėties, kurioje gausu hidrolizės fermentų, jos dažnai vadinamos ląstelės „skrandžiu“.

Lizosomos susidaro susiliejus pūslelėms, atsirandančioms iš Golgi aparato. Ląstelė atpažįsta tam tikras sekas, veikiančias kaip hidrolizinių fermentų „žymės“, ir siunčia jas į formuojančias lizosomas.

Šie vakuuliai yra sferinės formos ir jų dydis labai skiriasi, nes jie yra gana dinamiška ląstelių struktūra.

Atradimai ir istorinė perspektyva

Lizosomas daugiau nei prieš 50 metų atrado tyrinėtojas Christianas de Duve'as. De Duve'o komanda vykdė eksperimentus, susijusius su tarpląstelinės frakcionavimo technika, norėdama ištirti tam tikrų fermentų vietą.

Šis eksperimentinis protokolas leido aptikti organeliukus, nes tyrėjai pastebėjo, kad hidrolizinių fermentų išsiskyrimas padidėjo, nes jie pridėjo junginių, kurie pažeidė membranas.

Vėliau, patobulinus molekulinės biologijos metodus ir turint geresnę įrangą - pavyzdžiui, elektroninius mikroskopus, pavyko patvirtinti jos buvimą. Iš tikrųjų galima daryti išvadą, kad lizosomos užima 5% tarpląstelinio tūrio.

Praėjus šiek tiek laiko po jo atradimo, jo vidus įrodė hidrolizinių fermentų buvimą, paversdamas lizosomas savotišku skilimo centru. Be to, lizosomos buvo susijusios su endocitiniu gyvenimu.

Istoriškai lizosomos buvo laikomos endocitozės galutiniu tašku, naudojamos tik molekulėms skaidyti. Šiandien lizosomos yra žinomos kaip dinamiškos ląstelių dalys, galinčios susilieti su daugybe papildomų organelių.

charakteristikos

Protonas pumpuoja per lizosomų membraną. Šaltinis: Alejandro Porto

Lizosomų morfologija

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

Jie yra tankūs, sferiniai vakuumai. Statinio dydis yra labai įvairus ir priklauso nuo medžiagos, kuri anksčiau buvo užfiksuota.

Lizosomos kartu su endoplazminiu retikulumi ir Golgi aparatu yra ląstelės endomembrinės sistemos dalis. Nors šios trys struktūros yra membranų tinklai, jos nėra ištisinės.

Lizosomose yra keli fermentai

Pagrindinė lizosomų savybė yra hidrolizinių fermentų akumuliatorius jų viduje. Yra apie 50 fermentų, galinčių skaidyti platų biomolekulių spektrą.

Tai apima nukleazes, proteazes ir fosfatazes (kurios pašalina fosfatų grupes iš fosfolipidų mononukleotidų ir kitų junginių). Be to, juose yra kitų fermentų, atsakingų už polisacharidų ir lipidų skaidymą.

Logiška, kad šie virškinimo fermentai turi būti erdvėje atskirti nuo likusių ląstelių komponentų, kad būtų išvengta nekontroliuojamo jų skaidymo. Taigi, ląstelė gali „pasirinkti“ junginius, kurie turi būti pašalinti, nes ji gali reguliuoti elementus, kurie patenka į lizosomas.

Lizosomų aplinka yra rūgštinė

Lizosomų vidus yra rūgštus (beveik 4,8), o joje esantys fermentai gerai veikia esant šiai pH būklei. Todėl jie yra žinomi kaip rūgščiosios hidrolazės.

Būdingas šio ląstelių skyriaus rūgšties pH išlaikomas dėl protonų siurblio ir chlorido kanalo membranoje. Kartu jie perneša druskos rūgštį (HCl) į lizosomas. Siurblys yra įtvirtintas organelės membranoje.

Šio rūgštaus pH funkcija yra suaktyvinti įvairius hidrolizinius fermentus, esančius lizosomoje, ir kiek įmanoma vengti jų fermentinio aktyvumo esant neutraliam citozolio pH.

Tokiu būdu mes jau turime dvi kliūtis, kurios apsaugo nuo nekontroliuojamos hidrolizės: fermentų laikymas izoliuotame skyriuje ir šie fermentai gerai veikia esant rūgščiam šio skyriaus pH.

Net jei lizosomos membrana būtų plyšta, fermentų išsiskyrimas neturėtų daug įtakos - dėl neutralaus citozolio pH.

funkcijos

Vidinėje lizosomos sudėtyje vyrauja hidroliziniai fermentai, todėl jie yra svarbus ląstelių metabolizmo regionas, kuriame tarpląsteliniai baltymai, kurie patenka į ląstelę endocitozės būdu, virškinami, organelės ir citozoliniai baltymai perdirbami.

Žemiau išsamiai išnagrinėsime svarbiausias lizosomų funkcijas: molekulių skaidymą autofagijos būdu ir skaidymąsi fagocitozės būdu.

Autofagija

Kas yra autofagija?

Vienas mechanizmas, fiksuojantis ląstelių baltymus, vadinamas „savaiminio valgymo“ autofagija. Šis įvykis padeda išlaikyti ląstelių homeostazę, ardant nebereikalingas ląstelių struktūras ir prisideda prie organelių perdirbimo.

Dėl šio reiškinio susidaro pūslelės, vadinamos autofagosomomis. Tai yra nedideli citoplazmos ar kitų ląstelių skyrių regionai, kilę iš endoplazminio retikulumo, susiliejantys su lizosomomis.

Abi organelės turi galimybę sulieti, nes jas riboja lipidų pobūdžio plazminė membrana. Tai yra analogiška bandymui suderinti du muilo burbulus - jūs darote didesnį.

Po suliejimo fermentinis lizosomos kiekis lemia komponentų, kurie buvo kitos susidariusios pūslelės viduje, skaidymą. Atrodo, kad šių molekulių gaudymas nėra selektyvumo procesas, sukeliantis baltymų, esančių ilgaamžiame citozolyje, skilimą.

Autofagija ir badavimo laikotarpiai

Atrodo, kad ląstelėje autofagijos reiškinį reguliuoja turimų maistinių medžiagų kiekis.

Kai kūnas patiria maistinių medžiagų trūkumą arba ilgą laiką nevalgius, suaktyvėja skilimo keliai. Tokiu būdu ląstelė sugeba skaidyti baltymus, kurie nėra būtini, ir pasiekia tam tikrų organelių pakartotinį naudojimą.

Žinant, kad lizosomos vaidina svarbų vaidmenį nevalgius, padidėjo tyrėjų susidomėjimas šia organole.

Autofagija ir organizmų vystymasis

Lizosomos, be aktyvaus dalyvavimo mažai mitybinių laikotarpių, vaidina svarbų vaidmenį vystant tam tikras organinių būtybių linijas.

Kai kuriais atvejais vystymasis apima visišką kūno rekonstravimą, o tai reiškia, kad proceso metu reikia pašalinti tam tikrus organus ar struktūras. Pavyzdžiui, vabzdžių metamorfozėje hidrolizinis lizosomų kiekis prisideda prie audinių rekonstravimo.

Endocitozė ir fagocitozė

Endocitozė ir fagocitozė turi įtakos ląstelių išorės įsisavinimui ir vėlesniam jų degradacijai.

Fagocitozės metu tam tikros ląstelės, tokios kaip makrofagai, yra atsakingos už didelių dalelių, tokių kaip bakterijos ar ląstelių šiukšlės, prarijimą ar skaidymą.

Šios molekulės praryja fagocitinė vakuolė, vadinama fagosoma, kuri, kaip ir ankstesniu atveju, susilies su lizosomomis. Dėl suliejimo fagosomoje išsiskiria virškinimo fermentai ir dalelės suyra.

Lizosomų tipai

Kai kurie autoriai išskiria šį skyrių į du pagrindinius tipus: I ir II. I tipo arba pirminės lizosomos yra susijusios su hidrolizinių fermentų saugojimu, o antrinės lizosomos yra susijusios su katalizės procesais.

Lizosomų susidarymas

Lizosomų susidarymas prasideda molekulių pasisavinimu iš išorės per endocitines pūsleles. Pastaroji susilieja su kitomis struktūromis, vadinamomis ankstyvomis endosomomis.

Vėliau ankstyvose endosomose vyksta brendimo procesas, atsiranda vėlyvųjų endosomų.

Trečias komponentas pasirodo formavimo procese: transportavimo pūslelės. Jose yra rūgščių hidrolazių iš Golgi aparato trans-tinklo. Abi struktūros - transportinės pūslelės ir vėlyvosios endosomos - susilieja ir tampa lizosoma, įsigijusios lizosomų fermentų rinkinį.

Proceso metu membraniniai receptoriai perdirbami perdirbant endosomas.

Rūgščiosios hidrolazės yra atskirtos nuo manozės-6 fosfato receptorių vykstant organelių suliejimo procesui, dėl kurio atsiranda lizosomos. Šie receptoriai vėl patenka į Golgi trans tinklą.

Endosomų ir lizosomų skirtumai

Įprasta supainioti terminus endosomos ir lizosomos. Pirmieji yra membranos uždari ląstelių skyriai - kaip lizosomos. Tačiau esminis skirtumas tarp dviejų organelių yra tas, kad lizosomose trūksta manozės-6-fosfato receptorių.

Be šių dviejų biologinių darinių, yra ir kitų rūšių pūslelių. Vienas iš jų yra vakuumai, kurių turinys daugiausia yra vanduo.

Transporto pūslelės, kaip rodo jų pavadinimas, dalyvauja medžiagų pernešime į kitas kameros vietas. Sekretorinės pūslelės pašalina atliekas ar chemines medžiagas (tokias, kurios dalyvauja neuronų sinapsėje).

Asocijuotos ligos

Žmonėms genų, koduojančių lizosomų fermentus, mutacijos yra susijusios su daugiau nei 30 įgimtų ligų. Šios patologijos apima terminą „lizosomų kaupimosi ligos“.

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

Paveiktiems asmenims nefunkcinis fermentas, esantis lizosomų viduje, yra atliekų produktų kaupimasis.

Dažniausias lizosomų nusėdimo pakitimas yra žinomas kaip Gošė liga ir yra susijęs su geno mutacija, koduojančiu fermentą, atsakingą už glikolipidus. Keista, kad ši liga gana dažna žydų populiacijoje: 1 iš 2500 asmenų.

Nuorodos

1. Cooperis, GM, Hausmanas, RE, ir Hausmanas, RE (2000). Ląstelė: molekulinis metodas. ASM spauda.
2. Holtzmanas, E. (2013). Lizosomos. „Springer“ mokslo ir verslo žiniasklaida.
3. Hsu, VW, Lee, SY ir Yang, JS (2009). Besivystantis supratimas apie COPI pūslelių formavimąsi. Gamtos apžvalgos Molekulinių ląstelių biologija, 10 (5), 360.
4. Kierszenbaum, AL, & Tres, L. (2015). Histologija ir ląstelių biologija: įvadas į patologijos elektroninę knygą. Elsevier sveikatos mokslai.
5. Luzio, JP, Hackmann, Y., Dieckmann, NM, & Griffiths, GM (2014). Lizosomų ir su lizosomomis susijusių organelių biogenezė. Šaltojo pavasario uosto biologinės perspektyvos, 6 (9), a016840.
6. Luzio, JP, „Pryor“, PR ir „Bright“, NA (2007). Lizosomos: susiliejimas ir funkcija. Gamtos apžvalgos Molekulinių ląstelių biologija, 8 (8), 622.
7. Luzio, JP, Rous, BA, Bright, NA, Pryor, PR, Mullock, BM, & Piper, RC (2000). Lizosomų-endosomų suliejimas ir lizosomų biogenezė. J Cell Sci, 113 (9), 1515-1524.