LYSOSOME: MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, PAG-ANDAR AT URI - BIOLOGY - 2025

Ang mga lysosome ay mga lamad ng cellelles na matatagpuan sa loob ng mga selula ng hayop. Ang mga ito ay mga compartment na mayroong acidic pH at mayaman sa digestive enzymes, na may kakayahang magpanghina ng anumang uri ng biological molecule: protina, karbohidrat at nucleic acid.

Bilang karagdagan, maaari nilang pababain ang materyal mula sa labas ng cell. Para sa kadahilanang ito, ang mga lysosome ay may maraming mga function sa cellular metabolism at salamat sa kanilang komposisyon na mayaman sa hydrolytic enzymes, madalas silang tinatawag na "tiyan" ng cell.

Ang mga lysosome ay nabuo sa pamamagitan ng pagsasanib ng mga vesicle na lumabas mula sa Golgi apparatus. Kinikilala ng cell ang ilang mga pagkakasunud-sunod na gumaganap bilang "mga tag" sa mga hydrolytic enzymes at ipinapadala ang mga ito sa bumubuo ng mga lysosome.

Ang mga bakanteng ito ay spherical sa hugis at ang kanilang sukat ay nag-iiba-iba malaki, pagiging isang medyo dynamic na istraktura ng cell.

Ang pananaw at kasaysayan ng pananaw

Ang mga lysosome ay natuklasan higit sa 50 taon na ang nakalilipas ng mananaliksik na si Christian de Duve. Ang koponan ni De Duve ay nagsasagawa ng mga eksperimento na kinasasangkutan ng pamamaraan ng pag-ihiwalay ng subcellular, upang siyasatin ang lokasyon ng ilang mga enzymes.

Pinapayagan ng eksperimentong protocol na ito ang pagtuklas ng mga organelles, dahil napansin ng mga mananaliksik na ang pagpapakawala ng mga hydrolytic enzymes ay nadagdagan habang nagdaragdag sila ng mga compound na lumala sa mga lamad.

Nang maglaon, ang pagpapabuti ng mga pamamaraan ng molekula na molekula at ang pagkakaroon ng mas mahusay na kagamitan - tulad ng mga mikroskop ng elektron, ay pinamamahalaang upang maitama ang pagkakaroon nito. Sa katunayan, maaari itong mapagpasyahan na ang mga lysosome ay sumakop sa 5% ng dami ng intracellular.

Ilang oras matapos ang pagkatuklas nito, ang pagkakaroon ng mga hydrolytic enzymes ay napatunayan sa loob nito, na ginagawang lysosome ang isang uri ng degradation center. Bukod dito, ang mga lysosome ay nauugnay sa buhay na endocytic.

Ayon sa kasaysayan, ang mga lysosome ay itinuturing na pagtatapos ng endocytosis, na ginagamit lamang para sa pagkasira ng mga molekula. Ngayon, ang mga lysosome ay kilala bilang mga dynamic na compartment ng cell, na may kakayahang mag-fusing sa isang iba't ibang mga karagdagang mga organelles.

katangian

Proton pumping sa pamamagitan ng lysosome lamad. Pinagmulan: Alejandro Porto

Morpolohiya ng lysosomes

Ang mga lysosome ay natatanging mga compartment ng mga cell ng hayop na naglalaman ng iba't ibang mga enzyme na may kakayahang mag-hydrolyzing ng mga protina at digesting ilang mga molekula.

Ang mga ito ay siksik, spherical vacuoles. Ang laki ng istraktura ay malawak na iba-iba, at nakasalalay sa materyal na nauna nang nakunan.

Ang mga lysosome, kasama ang endoplasmic reticulum at ang Golgi apparatus, ay bahagi ng endomembrane system ng cell. Bagaman ang tatlong istrukturang ito ay mga network ng mga lamad, hindi sila patuloy sa bawat isa.

Ang mga lysosome ay naglalaman ng maraming mga enzymes

Ang pangunahing katangian ng lysosome ay ang baterya ng mga hydrolytic enzymes sa loob ng mga ito. Mayroong sa paligid ng 50 mga enzyme na may kakayahang magpanghina ng isang malawak na hanay ng mga biomolecules.

Kabilang dito ang mga nucleases, protease at phosphatases (na nag-aalis ng mga grupo ng pospeyt mula sa mga phospholipid mononucleotides at iba pang mga compound). Bilang karagdagan, naglalaman ang mga ito ng iba pang mga enzyme na may pananagutan para sa pagkasira ng polysaccharides at lipids.

Ang lohikal, ang mga digestive enzymes ay dapat na spatially hiwalay mula sa natitirang bahagi ng mga cellular na bahagi upang maiwasan ang kanilang hindi mapigilan na pagkabulok. Kaya, ang cell ay maaaring "pumili" ng mga compound na dapat alisin, dahil maaari itong ayusin ang mga elemento na pumapasok sa lysosome.

Ang kapaligiran ng lysosome ay acidic

Ang panloob ng lysosome ay acidic (malapit sa 4.8), at ang mga enzymes na naglalaman nito ay gumana nang maayos sa kondisyong pH na ito. Samakatuwid, kilala sila bilang acid hydrolases.

Ang katangian ng acid pH ng cell kompartimento na ito ay pinananatili salamat sa pagkakaroon ng isang proton pump at isang klorido na channel sa lamad. Magkasama, dinadala nila ang hydrochloric acid (HCl) sa lysosome. Ang bomba ay matatagpuan na naka-angkla sa lamad ng organelle.

Ang pag-andar ng acidic na pH na ito ay upang maisaaktibo ang iba't ibang mga hydrolytic enzymes na naroroon sa lysosome at maiwasan - hangga't maaari - ang kanilang aktibidad ng enzymatic sa neutral na pH ng cytosol.

Sa ganitong paraan, mayroon na tayong dalawang hadlang na gumagawang proteksyon laban sa walang pigil na haydrolisis: pinapanatili ang mga enzymes sa isang nakahiwalay na kompartimento, at ang mga enzymes na ito ay gumana nang maayos sa acidic pH ng kompartimento na ito.

Kahit na ang lysosome membrane ay sira, ang paglabas ng mga enzymes ay hindi magkakaroon ng maraming epekto - dahil sa neutral na ph ng cytosol.

Mga Tampok

Ang panloob na komposisyon ng isang lysosome ay pinangungunahan ng mga hydrolytic enzymes, kung bakit ang mga ito ay isang mahalagang rehiyon ng cellular metabolism kung saan ang pagtunaw ng mga extracellular protein na pumapasok sa cell sa pamamagitan ng endocytosis, pag-recycle ng mga organelles at cytosolic protein ay nagaganap.

Kami ay galugarin nang malalim ang pinaka kilalang mga function ng lysosomes: ang pagkasira ng mga molekula sa pamamagitan ng autophagy at ang pagkasira ng phagocytosis.

Autophagy

Ano ang autophagy?

Ang isang mekanismo na kumukuha ng mga cellular protein ay tinatawag na "self-eating" autophagy. Ang kaganapang ito ay tumutulong upang mapanatili ang cell homeostasis, nagpapabagal na mga istruktura ng cell na hindi na kinakailangan at nag-aambag sa pag-recycle ng mga organelles.

Sa pamamagitan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito, ang pagbuo ng mga vesicle na tinatawag na autophagosomes ay nangyayari. Ito ay mga maliliit na rehiyon ng cytoplasm o iba pang mga cellular compartment, na nagmula sa endoplasmic reticulum, na fuse sa mga lysosome.

Ang parehong mga organelles ay may kakayahang mag-fiesta, dahil ang mga ito ay tinatanggal ng isang lamad ng plasma ng isang lipid na kalikasan. Ito ay magkatulad sa sinusubukan mong tumugma sa dalawang bula ng sabon - gumagawa ka ng isang mas malaking.

Matapos ang pagsasanib, ang nilalaman ng enzymatic ng lysosome ay responsable para sa pagpapabagal sa mga sangkap na nasa loob ng iba pang mga vesicle na nabuo. Ang pagkuha ng mga molekulang ito ay tila isang proseso na kulang sa pagkasunud-sunod, na nagiging sanhi ng pagkasira ng mga protina na matatagpuan sa mahabang buhay na cytosol.

Autophagy at mga panahon ng pag-aayuno

Sa cell, ang kaganapan ng autophagy ay lilitaw na kinokontrol ng dami ng magagamit na mga sustansya.

Kapag nakakaranas ang katawan ng isang kakulangan ng mga nutrisyon o karanasan sa mga matagal na pag-aayuno, ang mga landas ng marawal na kalagayan ay isinaaktibo. Sa ganitong paraan, ang cell ay namamahala sa pagpapabagal ng mga protina na hindi mahalaga at nakamit ang muling paggamit ng ilang mga organelles.

Ang pagkaalam na ang mga lysosome ay may mahalagang papel sa mga panahon ng pag-aayuno ay nadagdagan ang interes ng mga mananaliksik sa organelle na ito.

Autophagy at pagbuo ng mga organismo

Bilang karagdagan sa kanilang aktibong pakikilahok sa mga panahon ng mababang nilalaman ng nutritional, ang mga lysosome ay may mahalagang papel sa pag-unlad ng ilang mga linya ng mga organikong nilalang.

Sa ilang mga kaso, ang pag-unlad ay nagsasangkot sa kabuuang pag-remodeling ng katawan, na nagpapahiwatig na ang ilang mga organo o istraktura ay dapat na tinanggal sa proseso. Sa metamorphosis ng mga insekto, halimbawa, ang hydrolytic na nilalaman ng mga lysosomes ay nag-aambag sa pag-aayos ng mga tisyu.

Endocytosis at phagocytosis

Ang endocytosis at phagocytosis ay may papel sa paggana ng mga elemento na panlabas sa mga cell at ang kanilang kasunod na pagkasira.

Sa panahon ng phagocytosis, ang ilang mga cell - tulad ng macrophage - ay may pananagutan sa ingesting o nagpapabagal sa mga malalaking partikulo, tulad ng bakterya o mga labi ng cell.

Ang mga molekulang ito ay naiinita ng isang phagocytic vacuole, na tinatawag na isang phagosome, na, tulad ng sa nakaraang kaso, ay magsasama sa mga lysosome. Ang Fusion ay nagreresulta sa pagpapalabas ng mga digestive enzymes sa loob ng phagosome at ang mga particle ay pinanghihinang.

Mga uri ng lysosome

Ang ilang mga may-akda ay nakikilala ang kompartimento na ito sa dalawang pangunahing uri: type I at type II. Ang mga uri ng uri ko o pangunahing lysosome ay kasangkot sa pag-iimbak ng mga hydrolytic enzymes, habang ang pangalawang lysosome ay nauugnay sa mga proseso ng catalysis.

Pagbubuo ng lysosome

Ang pagbuo ng mga lysosome ay nagsisimula sa pag-aalsa ng mga molekula mula sa labas sa pamamagitan ng mga endocytic vesicle. Ang huli ay sumasama sa iba pang mga istruktura na tinatawag na mga maagang endosom.

Nang maglaon, ang mga naunang endosom ay sumasailalim sa proseso ng pagkahinog, na nagdudulot ng huli na mga endosom.

Ang isang ikatlong sangkap ay lumilitaw sa proseso ng pagbuo: ang mga vesicle ng transportasyon. Naglalaman ang mga acid hydrolases mula sa trans network ng Golgi apparatus. Ang parehong mga istraktura - transport vesicle at huli na endosomes - piyus at maging isang lysosome, matapos makuha ang hanay ng mga lysosomal enzymes.

Sa panahon ng proseso, ang pag-recycle ng mga receptor ng lamad ay nangyayari sa pamamagitan ng mga pag-recycle ng mga endosom.

Ang hydrolases ng acid ay nahihiwalay mula sa mannose-6 posporat na receptor sa panahon ng proseso ng pagsasanib ng mga organelles na nagdaragdag ng mga lysosome. Ang mga receptor na ito ay muling pumasok sa Golgi trans network.

Mga pagkakaiba sa pagitan ng mga endosom at lysosome

Ang pagkalito sa pagitan ng mga termino na endosome at lysosome ay pangkaraniwan. Ang dating ay mga lamad ng cell-enclosed cell - tulad ng mga lysosom. Gayunpaman, ang mahalagang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang organelles ay ang mga lysosomes na kulang sa mannose-6-phosphate receptors.

Bilang karagdagan sa dalawang biological entities na ito, mayroong iba pang mga uri ng mga vesicle. Ang isa sa kanila ay mga bakante, na ang nilalaman ay pangunahing tubig.

Ang mga vesicle ng transportasyon, tulad ng ipinahihiwatig ng kanilang pangalan, ay lumahok sa paggalaw ng mga sangkap sa iba pang mga lokasyon sa cell. Ang mga sekretong vesicle, para sa kanilang bahagi, ay nag-aalis ng mga basurang materyal o kemikal (tulad ng mga kasangkot sa pag-synaps ng mga neuron.)

Mga magkakaugnay na sakit

Sa mga tao, ang mga mutation sa gen na code para sa mga lysosome enzymes ay nauugnay sa higit sa 30 mga sakit na congenital. Ang mga pathologies na ito ay napapaloob ng salitang "lysosomal storage disease."

Nakakagulat na marami sa mga kondisyong ito ay nagmula sa pinsala sa isang solong lysosomal enzyme.

Sa mga apektadong indibidwal, ang kinahinatnan ng pagkakaroon ng isang di-functional na enzyme sa loob ng lysosome ay ang akumulasyon ng mga produktong basura.

Ang pinakakaraniwang pagbago ng lysosomal na pagpapawalang-kilos ay kilala bilang sakit sa Gaucher, at nauugnay ito sa isang mutation sa gene na ang mga code para sa enzyme na may pananagutan para sa glycolipids. Bilang isang kataka-taka na katotohanan, ang sakit ay nagpapakita ng isang medyo mataas na dalas sa populasyon ng mga Hudyo, na nakakaapekto sa 1 sa bawat 2,500 na indibidwal.

Mga Sanggunian

1. Cooper, GM, Hausman, RE, & Hausman, RE (2000). Ang cell: isang molekular na diskarte. Pindutin ang ASM.
2. Holtzman, E. (2013). Lysosome. Springer Science & Business Media.
3. Hsu, VW, Lee, SY, & Yang, JS (2009). Ang umuusbong na pag-unawa sa pagbuo ng vesicle ng COPI. Sinusuri ng kalikasan ang molecular cell biology, 10 (5), 360.
4. Kierszenbaum, AL, & Tres, L. (2015). Histology at Cell Biology: isang pagpapakilala sa patolohiya E-Book. Elsevier Mga Agham sa Kalusugan.
5. Luzio, JP, Hackmann, Y., Dieckmann, NM, & Griffiths, GM (2014). Ang biogenesis ng lysosome at lysosome na may kaugnayan sa mga organelles. Ang pananaw ng Cold Spring Harbour sa biology, 6 (9), a016840.
6. Luzio, JP, Pryor, PR, & Maliwanag, NA (2007). Lysosome: pagsasanib at pag-andar. Sinusuri ng kalikasan ang molecular cell biology, 8 (8), 622.
7. Luzio, JP, Rous, BA, Bright, NA, Pryor, PR, Mullock, BM, & Piper, RC (2000). Lysosome-endosome fusion at lysosome biogenesis. J Cell Sci, 113 (9), 1515-1524.