Лизозоми са органели, които смилат и изхвърлят нежелани протеини, ДНК, РНК, въглехидрати и липиди в клетката. Вътрешността на лизозомата е кисела и съдържа много ензими, които разграждат молекулите. Той е посочен като център за рециклиране на клетката, но това не означава, че играе само пасивна роля в клетката.
Освен че разгражда нежеланите молекули и дори други органели, функцията му за рециклиране е в центъра на процес, наречен автофагия, при който клетката се смила. Автофагията се задейства, когато клетката е под стрес и е един от начините, по които клетката претърпява стареене или спиране на растежа, за да запази енергията. Лизозомите също са основни компоненти на макрофагите, които защитават организма от патогени.
Киселинно съдържание
Лизозомата е мембранна торбичка, която изпомпва протони или водородни йони в центъра си, което кара вътрешността й да има киселинно рН 5. Съдържа 50 различни вида ензими, наречени хидролази, които разрушават химическите връзки, които държат молекулите заедно.
Лизозомните ензими са уникални по това, че функционират само при кисело рН, за разлика от относително неутралното 7,2 рН на цитоплазмата. Това е предпазна мярка за клетката, в случай че торбичката с лизозома се счупи и ензимите се освободят. Ако ензимите попаднат в цитоплазмата, те биха се разпаднали и унищожили основни клетъчни компоненти, които биха навредили на клетката и организма.
Центрове за рециклиране
Лизозомите се образуват от малки торбички, наречени везикули, които излизат от комплекса на Голджи - "пощата", която изпраща торбички в цялата клетка. След това лизозомната торбичка се слива с ендозоми, които са торбички, притиснати от мембраната на клетъчната повърхност. Новата торбичка в резултат на това сливане се превръща в зряла лизозома.
Лизозомите усвояват всичко, което е вътре в тях, което може да бъде погълнато от външната среда на клетката или органели и молекули, които са вътре в клетката. Парчетата парченца, които са резултат от усвояването на молекулите, могат да бъдат рециклирани, за да се получат нови неща, включително:
- Протеин
- ДНК
- Захари
- Мазнини
Те могат също така да бъдат разбити още повече, вместо да бъдат рециклирани. Имунните клетки, като макрофаги, които поглъщат чужди частици и патогени, имат много лизозоми за разграждане на тези чужди нарушители.
Автофагия и стареене
Когато клетките са подложени на стрес поради химически дисбаланс, като твърде много опасни кислородни радикали произведени от ежедневните химични реакции в клетката, тя претърпява форма на спиране на растежа, наречена стареене. Кислородните радикали са нестабилни молекули, които разрушават химическите връзки в други молекули и могат да причинят мутации. Стареенето е процес, при който клетката спира да расте и става в покой.
Част от това, което се случва в стареене, е процес, наречен автофагия или самоядство, по време на което клетката започва да смила собствените си органели. Лизозомите са основните органели, които извършват автофагия.
Лизозомни болести
Има 30 различни човешки заболявания, които са резултат от мутации на гени, които кодират ензими в лизозома - те се наричат лизозомни болести за съхранение.
Едно такова заболяване е болестта на Tay-Sach, която причинява умствена изостаналост и други нервни проблеми. Това заболяване се причинява от мутация в ген, който е отговорен за смилането на мастна молекула, която се намира в мозъчните клетки. Лизозомите при пациентите на Tay-Sach са запушени с тази мастна молекула, наречена GM2 ганглиозид, което ги кара да се подуват и да нарушават функцията на мозъчната клетка.
Друг пример се нарича болест на Фабри. Това заболяване се причинява от рядка мутация в GLA гена. Това кара засегнатите индивиди да имат по-ниска концентрация на ензим, който разгражда мастните молекули GL-3 и GB-3. Подобно на болестта на Tay-Sach, това "запушва" лизозомата и предотвратява правилното функциониране, което води до силна болка, инсулти, инфаркти и други в много ранна възраст.