Lysosomen -kenmerken, structuur, functies en typen

De lysosomen Het zijn cellulaire organellen omgeven door membranen die zich in diercellen bevinden. Het zijn compartimenten met een zure pH en zijn rijk aan spijsverteringsenzymen, in staat om elk soort biologisch molecuul te afbreken: eiwitten, koolhydraten en nucleïnezuren.

Bovendien kunnen ze materiaal van cel buiten afbreken. Daarom hebben lysosomen meerdere functies in het celmetabolisme en dankzij hun samenstelling rijk aan hydrolytische enzymen worden ze meestal de "maag" van de cel genoemd.

Lysosomen worden gevormd door de fusie van blaasjes die voortkomen uit het Golgi -apparaat. De cel herkent bepaalde sequenties die functioneren als "labels" in hydrolytische enzymen en stuurt ze naar lysosomen in formatie.

Deze vacuolen zijn bolvormig en hun grootte varieert aanzienlijk, omdat ze een vrij dynamische celstructuur zijn.

[TOC]

Historische ontdekking en perspectief

De lysosomen werden meer dan 50 jaar geleden ontdekt door onderzoeker Christian de Duve. Het team van Duve deed experimenten met de subcellulaire fractioneringstechniek, om de locatie van bepaalde enzymen te onderzoeken.

Dit experimentele protocol maakte de ontdekking van de organellen mogelijk, omdat de onderzoekers merkten dat de afgifte van hydrolytische enzymen toenam naarmate ze verbindingen toevoegden die de membranen verslechterden.

Vervolgens slaagde de verbetering van technieken in de moleculaire biologie en het bestaan ​​van betere apparatuur - zoals elektronische microscopen, erin hun aanwezigheid te bevestigen. In feite zou kunnen worden geconcludeerd dat lysosomen 5% intracellulair volume bezetten.

Tijd na de ontdekking kan de aanwezigheid van hydrolytische enzymen binnenin binnen worden bewezen, waardoor het lysosoom een ​​soort afbraakcentrum is. Bovendien was het gerelateerd aan lysosomen aan het endocytische leven.

Historisch gezien werden lysosomen beschouwd als het eindpunt van endocytose, alleen gebruikt voor afbraak van moleculen. Tegenwoordig is het bekend dat lyosomen dynamische celcompartimenten zijn, in staat om te fuseren met een extra verscheidenheid aan organellen.

Kenmerken van lysosomen

Protonen pompen door het lysosoommembraan. Bron: Alejandro Porto [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)]

Morfologie van lysosomen

Lysosomen zijn unieke compartimenten van diercellen die een verscheidenheid aan enzymen huisvesten die in staat zijn om eiwitten te hydrolyseren en bepaalde moleculen te verteren.

Het zijn vacuola's van bolvormige en dichte vormen. De grootte van de structuur is sterk gevarieerd en hangt af van het eerder vastgelegde materiaal.

Los Lysosomas, samen met het endoplasmatische reticulum en het apparaat van Golgi, maken deel uit van de endomembraneuze cel van de cel. Hoewel deze drie structuren membranennetwerken zijn, zijn ze niet continu met elkaar.

Lysosomen bevatten meerdere enzymen

Het belangrijkste kenmerk van lysosomen is de batterij van hydrolytische enzymen binnenin. Er zijn ongeveer 50 enzymen die een breed scala aan biomoleculen kunnen afbreken.

Het kan u van dienst zijn: Celprikbaarheid: principes, componenten, antwoorden (voorbeelden)

Onder deze zijn de nucleas, proteasen en fosfatasen (die fosfaatgroepen van fosfolipiden en andere verbindingen verwijderen). Bovendien bevatten ze andere enzymen die op de leiding hebben op de afbraak van polysachariden en lipiden.

Logisch gezien moeten deze spijsverteringsenzymen ruimtelijk worden gescheiden van de rest van de cellulaire componenten om ongecontroleerde afbraak ervan te voorkomen. De cel kan dus de verbindingen "kiezen" die moeten worden geëlimineerd, omdat het de elementen kan reguleren die het lysosoom binnenkomen.

De atmosfeer van de lysosomen is zuur

Het interieur van lysosomen is zuur (bijna 4.8), en de enzymen die goed werken voor deze pH -toestand. Daarom staan ​​ze bekend als zure hydrolasen.

De karakteristieke zure pH van dit celcompartiment wordt gehandhaafd dankzij de aanwezigheid van een protonenpomp en een chloridekanaal in het membraan. Samen transporteren ze zoutzuur (HCL) naar het lysosoom. De pomp bevindt zich verankerd in het organelmembraan.

De functie van deze zure pH is de activering van de verschillende hydrolytische enzymen die aanwezig zijn in het lysosoom en vermijd - zo ver mogelijk - de enzymatische activiteit van de neutrale pH van de cytosol.

Op deze manier hebben we al twee barrières die functioneren als bescherming van ongecontroleerde hydrolyse: bewaar enzymen in een geïsoleerd compartiment en dat deze enzymen goed werken aan de zure pH van dit compartiment.

Hoewel het lysosoommembraan was verbroken, zouden bevrijdingszymen geen groot effect hebben - vanwege de neutrale pH van de cytosol.

Functie

Lysosomen in een menselijke cel

De interne samenstelling van een lysosoom wordt gedomineerd door hydrolytische enzymen, dus ze zijn een belangrijk gebied van celmetabolisme waar de digestie van extracellulaire eiwitten die de cel binnenkomen door endocytose, recycling van organellen en cytosolische eiwitten worden uitgevoerd.

Vervolgens zullen we grondig verkennen.

Autofagie

Wat is autofagie?

Een mechanisme dat erin slaagt cel -eiwitten vast te leggen, wordt autofagie genoemd "Eet jezelf". Deze gebeurtenis helpt celhomeostase te handhaven, waarbij cellulaire structuren niet langer nodig zijn en bijdraagt ​​aan het recyclen van organellen.

Door dit fenomeen vindt de vorming van blaasjes die autofagosomen worden genoemd, plaats. Dit zijn kleine regio's van het cytoplasma of andere celcompartimenten, van het endoplasmatische reticulum dat fuseert met de lysosomen.

Beide organellen hebben de mogelijkheid om te fuseren, omdat ze worden afgebakend door een plasmamembraan van lipide aard. Het is analoog om te proberen zich bij twee zeepbellen aan te sluiten - je zult een groter vormen.

Na de fusie is het enzymatische gehalte van het lysosoom verantwoordelijk voor het afbreken van de componenten die zich in het andere gevormde blaasje bevonden. Het vangen van deze moleculen lijkt een proces te zijn dat selectiviteit mist, waardoor de afbraak van eiwitten in de langdurige cytosol ontbreekt.

Kan u van dienst zijn: bloedcellen: typen, kenmerken en functies

Autofagie en vasten

In de cel lijkt de autofagie -gebeurtenis te worden gereguleerd door de hoeveelheid beschikbare voedingsstoffen.

Wanneer het lichaam enige voedingsgebied of experimenten ervaart, worden de vastenperioden verlengd, worden afbraakpaden geactiveerd. Op deze manier slaagt de cel erin eiwitten af ​​te breken die niet essentieel zijn en het hergebruik van bepaalde organellen bereikt.

Weet dat lysosomen een belangrijke rol spelen tijdens het vasten.

Autofagie en ontwikkeling van organismen

Naast hun actieve deelname aan perioden van lage voedingswaarde, spelen lysosomen een belangrijke rol bij de ontwikkeling van bepaalde organische wezens lijnen.

In sommige gevallen impliceert ontwikkeling de totale remodellering van het organisme, wat inhoudt dat bepaalde organen of structuren tijdens het proces moeten worden geëlimineerd. Bij insectenmetamorfose draagt ​​het hydrolytische gehalte van lysosomen bijvoorbeeld bij aan het hermodelleren van weefsel.

Endocytose en fagocytose

Endocytose en fagocytose spelen een rol bij het nemen van elementen die extern zijn voor de cellen en de daaropvolgende afbraak ervan.

Tijdens fagocytose zijn bepaalde cellen - zoals macrofagen - verantwoordelijk voor het innemen of afbreken van deeltjes van aanzienlijke grootte, zoals bacteriën of cellen van cellen.

Deze moleculen worden ingenomen door een fagocytische vacuola, fagosoom genaamd, die, zoals in het vorige geval, zal fuseren met lyosomen. De fusie resulteert in de afgifte van spijsverteringsenzymen in de faag.

Soorten lysosomen

Sommige auteurs maken het onderscheid van dit compartiment in twee hoofdtypen: Type I en Type II. Die van type I of primaire lysosomen zijn betrokken bij de opslag van hydrolytische enzymen, terwijl secundaire lysosomen gerelateerd zijn aan katalyseprocessen.

Lysosomes -vorming

De vorming van lysosomen begint met het vangen van moleculen vanaf het einde van endocytische blaasjes. De laatste fuseren met andere structuren die vroege endosomen worden genoemd.

Vervolgens lijden vroege endosomen een rijpingsproces en geven aanleiding tot late endosomen.

Een derde component verschijnt in het trainingsproces: transportblaasjes. Deze bevatten zure hydrolasen van het trans -netwerk van het Golgi -apparaat. Beide structuren - transportblaasjes en late endosomen - worden samengevoegd en omgezet in een lysosoom, na het verkrijgen van de set lysosomale enzymen.

Kan u van dienst zijn: protoplasma

Tijdens het proces treedt het recyclen van membraanreceptoren door recycling -endosomen op.

Zure hydrolasen worden gescheiden van de hand-6 fosfaatreceptor tijdens het fusieproces van organellen die aanleiding geven tot lysosomen. Deze receptoren komen opnieuw in het Golgi Trans -netwerk.

Verschillen tussen endosomen en lysosomen

Verwarring tussen endosomen en lysosoomtermen is gebruikelijk. De eerste zijn celcompartimenten omringd door membraan - zoals lysosomen. Het cruciale onderscheid tussen beide organellen is echter dat lysosomen hand-6-fosfaatreceptoren missen.

Naast deze twee biologische entiteiten zijn er andere soorten blaasjes. Een van hen is vacuola's, wiens gehalte voornamelijk water is.

Transportblaasjes, zoals de naam al aangeeft, nemen deel aan de verplaatsing van stoffen naar andere cellocaties. Secretaris blaasjes elimineren ondertussen afval- of chemisch materiaal (zoals die welke deelnemen aan neuronen -synaps.))

Bijbehorende ziekten

Bij mensen zijn mutaties in de genen die coderen voor de enzymen van het lysosoom geassocieerd met meer dan 30 aangeboren ziekten. Deze pathologieën zijn omvat in de term 'lithosomische deposito's."

Verrassend genoeg ontstaan ​​veel van deze voorwaarden uit schade tot een enkel lysosomaal enzym.

Bij getroffen individuen is het gevolg van het hebben van een niet -functioneel enzym in lysosomen de accumulatie van afvalproducten.

De meest voorkomende lysosomale afzettingsverandering staat bekend als de ziekte van Gaucher en wordt geassocieerd met een mutatie in het gen dat codeert voor het enzym belast met glycolipiden. Als een merkwaardig feit vertoont de ziekte een vrij hoge frequentie bij de bevolking van Joden, getroffen tot 1 per 2500 personen.

Referenties

1. Cooper, G. M., Hausman, r. EN., & Hausman, r. EN. (2000). De cel: een naderingsmoleculair. ASM Press.
2. Holtzman, E. (2013). Lysosomen. Springer Science & Business Media.
3. Hsu, v. W., Lee, s. EN., & Yang, J. S. (2009). Het evoluerende understunding van kopie van kopie blaasjes. Nature beoordelingen moleculaire celbiologie, 10(5), 360.
4. Kierszenbaum, een. L., & Drie, l. (2015). Histologie en celbiologie: een inleiding tot Pathology E-Book. Elsevier Health Sciences.
5. Luzio, J. P., Hackmann, en., Achttiende, n. M., & Griffiths, g. M. (2014). De biogenese van lysosomen en lysosoom-gerelateerde organellen. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 6(9), A016840.
6. Luzio, J. P., Pryor, p. R., & Bright, n. NAAR. (2007). Lysosomen: fusie en functie. Nature beoordelingen moleculaire celbiologie, 8(8), 622.
7. Luzio, J. P., Rous, B. NAAR., Helder, n. NAAR., Pryor, p. R., Mulock, B. M., & Piper, r. C. (2000). Lysosoom-endosoom fusie en lysosoombiogenese. J Cell Sci, 113(9), 1515-1524.