The lysozomy Jsou to buněčné organely obklopené membránami, které jsou umístěny uvnitř zvířecích buněk. Jsou to oddíly, které mají kyselé pH a jsou bohaté na trávicí enzymy, schopné degradovat jakýkoli druh biologických molekul: bílkoviny, sacharidy a nukleové kyseliny.
Kromě toho mohou degradovat materiál z vnějšku buňky. Z tohoto důvodu mají lysozomy více funkcí v metabolismu buněk a díky svému složení bohatému na hydrolytické enzymy se jim často říká „žaludek“ buňky.
Lysosomy jsou tvořeny fúzí vezikul, které vycházejí z Golgiho aparátu. Buňka rozpoznává určité sekvence, které fungují jako „značky“ na hydrolytických enzymech, a posílá je do formujících se lysosomů.
Tyto vakuoly mají kulovitý tvar a jejich velikost se značně liší, jedná se o poměrně dynamickou buněčnou strukturu..
Rejstřík článků
Lysosomy byly objeveny před více než 50 lety výzkumníkem Christian de Duve. De Duveův tým prováděl experimenty zahrnující techniku subcelulární frakcionace, aby prozkoumal umístění určitých enzymů..
Tento experimentální protokol umožnil objev organel, protože vědci si všimli, že uvolňování hydrolytických enzymů se zvyšuje, protože přidávají sloučeniny, které zhoršují membrány..
Následně se zlepšením technik molekulární biologie a existencí lepšího vybavení - jako jsou elektronové mikroskopy, podařilo potvrdit jeho přítomnost. Ve skutečnosti lze dojít k závěru, že lysozomy zabírají 5% intracelulárního objemu.
Nějakou dobu po objevu byla v jeho nitru prokázána přítomnost hydrolytických enzymů, které lyzozom přeměnily na jakési degradační centrum. Kromě toho byly lysozomy spojeny s endocytickým životem.
Historicky byly lysozomy považovány za koncový bod endocytózy, používaný pouze k degradaci molekul. Dnes je známo, že lysozomy jsou dynamické buněčné oddíly, schopné fúze s řadou dalších organel..
Lysosomy jsou jedinečné oddíly živočišných buněk, které obsahují celou řadu enzymů, které jsou schopné hydrolyzovat bílkoviny a trávit určité molekuly..
Jsou to husté sférické vakuoly. Velikost struktury se velmi liší a závisí na materiálu, který byl dříve zachycen.
Lysosomy jsou spolu s endoplazmatickým retikulem a Golgiho aparátem součástí endomembránového systému buňky. Ačkoli tyto tři struktury jsou membránové sítě, nejsou navzájem spojité..
Hlavní charakteristikou lysosomů je baterie hydrolytických enzymů uvnitř nich. Existuje asi 50 enzymů, které jsou schopné degradovat širokou škálu biomolekul.
Patří mezi ně nukleázy, proteázy a fosfatázy (které odstraňují fosfátové skupiny z fosfolipidových mononukleotidů a dalších sloučenin). Kromě toho obsahují další enzymy odpovědné za degradaci polysacharidů a lipidů.
Logicky musí být tyto trávicí enzymy prostorově odděleny od zbytku buněčných složek, aby se zabránilo jejich nekontrolované degradaci. Buňka si tak může „vybrat“ sloučeniny, které musí být vyloučeny, protože může regulovat prvky, které vstupují do lysozomu.
Vnitřek lysosomů je kyselý (téměř 4,8) a enzymy, které obsahuje, dobře fungují při této hodnotě pH. Proto jsou známé jako kyselé hydrolázy..
Kyselé pH charakteristické pro tento buněčný kompartment je udržováno díky přítomnosti protonové pumpy a chloridového kanálu v membráně. Společně transportují kyselinu chlorovodíkovou (HCl) do lysozomu. Pumpa je umístěna ukotvena v membráně organely.
Funkcí tohoto kyselého pH je aktivovat různé hydrolytické enzymy přítomné v lysosomu a pokud možno se vyhnout jejich enzymatické aktivitě při neutrálním pH cytosolu..
Tímto způsobem již máme dvě bariéry, které fungují jako ochrana před nekontrolovanou hydrolýzou: udržování enzymů v izolovaném kompartmentu a to, že tyto enzymy dobře fungují při kyselém pH tohoto kompartmentu..
I kdyby se lysozomová membrána rozbila, uvolnění enzymů by nemělo velký účinek - kvůli neutrálnímu pH cytosolu.
Vnitřnímu složení lysozomu dominují hydrolytické enzymy, a proto jsou důležitou oblastí buněčného metabolismu, kde probíhá trávení extracelulárních proteinů, které do buňky vstupují endocytózou, recyklací organel a cytosolických proteinů..
Níže podrobně prozkoumáme nejvýznamnější funkce lysosomů: degradaci molekul autofagií a degradaci fagocytózou..
Jeden mechanismus, který dokáže zachytit buněčné bílkoviny, se nazývá autofagie „samo-stravovací“. Tato událost pomáhá udržovat buněčnou homeostázu, degraduje buněčné struktury, které již nejsou potřeba, a přispívá k recyklaci organel..
Prostřednictvím tohoto jevu dochází k tvorbě vezikul nazývaných autofagozomy. Jedná se o malé oblasti cytoplazmy nebo jiných buněčných kompartmentů pocházející z endoplazmatického retikula, které fúzují s lysozomy.
Obě organely mají schopnost fúzovat, protože jsou vymezeny plazmatickou membránou lipidové povahy. Je to podobné jako pokus spojit dvě mýdlové bubliny - vytvoříte větší..
Po fúzi je enzymatický obsah lysozomu zodpovědný za degradaci složek, které byly uvnitř druhého vytvořeného vezikulu. Zachycení těchto molekul se zdá být procesem, který postrádá selektivitu a způsobuje degradaci proteinů umístěných v cytosolu s dlouhou životností.
Zdá se, že v buňce je událost autofagie regulována množstvím dostupných živin.
Když tělo trpí nedostatkem živin nebo pociťuje delší dobu nalačno, aktivují se cesty odbourávání. Tímto způsobem se buňce podaří degradovat proteiny, které nejsou nezbytné, a dosáhne opětovného použití určitých organel.
Vědomí, že lysozomy hrají důležitou roli během období půstu, zvýšilo zájem výzkumníků o tuto organelu.
Kromě jejich aktivní účasti v obdobích s nízkým nutričním obsahem hrají lysozomy důležitou roli při vývoji určitých linií organických bytostí.
V některých případech znamená vývoj celkovou remodelaci organismu, což znamená, že některé orgány nebo struktury musí být během procesu vyloučeny. Například při metamorfóze hmyzu přispívá hydrolytický obsah lysosomů k remodelaci tkání.
Endocytóza a fagocytóza hrají roli při přijímání prvků vně buněk a jejich následné degradaci.
Během fagocytózy jsou určité buňky - například makrofágy - odpovědné za požití nebo degradaci velkých částic, jako jsou bakterie nebo buněčné zbytky.
Uvedené molekuly jsou přijímány fagocytickou vakuolou, která se nazývá fagozom, který, stejně jako v předchozím případě, bude fúzovat s lysozomy. Fúze vede k uvolňování trávicích enzymů uvnitř fagozomu a částice se degradují.
Někteří autoři rozlišují toto oddělení na dva hlavní typy: typ I a typ II. Typ I nebo primární lysozomy se podílejí na skladování hydrolytických enzymů, zatímco sekundární lysozomy souvisejí s katalýzou.
Tvorba lysozomů začíná příjmem molekul zvenčí prostřednictvím endocytických vezikul. Ta se spojila s jinými strukturami nazývanými časné endosomy..
Pozdnější endosomy podstoupí proces zrání, což vede k pozdním endosomům.
V procesu formování se objevuje třetí složka: transportní vezikuly. Ty obsahují kyselé hydrolázy z trans sítě Golgiho aparátu. Obě struktury - transportní vezikuly a pozdní endosomy - se spojí a stanou se lysozomem po získání sady lysozomálních enzymů.
V průběhu procesu dochází k recyklaci membránových receptorů pomocí recyklace endosomů..
Kyselé hydrolázy se oddělí od manoso-6-fosfátového receptoru během procesu fúze organel, které vedou k lysozomům. Tyto receptory znovu vstupují do trans Golgiho sítě.
Zmatek mezi pojmy endosomy a lysozomy je běžný. První z nich jsou buněčné oddíly vázané na membránu - jako lysozomy. Zásadní rozdíl mezi těmito dvěma organelami však spočívá v tom, že lysozomy postrádají receptory manózy-6-fosfátu..
Kromě těchto dvou biologických entit existují další typy vezikul. Jednou z nich jsou vakuoly, jejichž obsahem je hlavně voda.
Transportní vezikuly, jak již název napovídá, se podílejí na pohybu látek do jiných míst v buňce. Sekreční vezikuly mezitím odstraňují odpadní materiál nebo chemikálie (například ty, které se účastní synapse neuronů).
U lidí jsou mutace v genech, které kódují lysozomální enzymy, spojeny s více než 30 vrozenými chorobami. Tyto patologie jsou zahrnuty pod termínem „lysozomální skladovací nemoci“.
Překvapivě mnoho z těchto stavů vyplývá z poškození jediného lysozomálního enzymu..
U postižených jedinců je důsledkem nefunkčního enzymu uvnitř lysozomů hromadění odpadních produktů.
Nejběžnější změna ukládání lysozomů je známá jako Gaucherova choroba a je spojena s mutací genu, který kóduje enzym odpovědný za glykolipidy. Kuriózní skutečnost je, že nemoc vykazuje poměrně vysokou frekvenci mezi židovskou populací a postihuje 1 z každých 2 500 jedinců..
Zatím žádné komentáře