Lyzozomy jsou organely, které tráví a likvidují nežádoucí bílkoviny, DNA, RNA, sacharidy a lipidy v cele. Vnitřek lysozomu je kyselý a obsahuje mnoho enzymů, které štěpí molekuly. Označuje se jako recyklační centrum buňky, ale to neznamená, že v buňce hraje pouze pasivní roli.
Kromě rozkladu nežádoucích molekul a dokonce i dalších organel je jeho recyklační funkce ve středu procesu zvaného autofagie, při kterém se buňka sama tráví. Autofagie se spouští, když je buňka ve stresu a je jedním ze způsobů, jak buňka prochází starnutím nebo zastavením růstu, aby šetřila energii. Lysosomy jsou také základní složkou makrofágů, které chrání tělo před patogeny.
Kyselý obsah
Lysosom je membránový vak, který pumpuje protony nebo vodíkové ionty do svého středu, což způsobuje, že jeho vnitřek má kyselé pH 5. Obsahuje 50 různých typů enzymů nazývaných hydrolázy, které rozbíjejí chemické vazby, které drží molekuly pohromadě.
Lysozomální enzymy jsou jedinečné v tom, že fungují pouze v kyselém pH, na rozdíl od relativně neutrálního 7,2 pH cytoplazmy. Jedná se o ochranu buňky v případě, že se lysozomový vak rozbije a dojde k uvolnění enzymů. Pokud by se enzymy dostaly do cytoplazmy, rozložily by se a zničily základní buněčné složky, což by poškodilo buňku a organismus.
Recyklační centra
Lysosomy se tvoří z malých váčků, nazývaných vezikuly, které vyrážejí z komplexu Golgi - „pošty“, která vysílá váčky po celé buňce. Lysozomový váček se poté spojí s endozomy, což jsou váčky, které se přitiskly z buněčné povrchové membrány. Nové pouzdro, které je výsledkem této fúze, se stává zralým lysozomem.
Lysosomy tráví vše, co je v nich, což mohou být částice pohlcené z vnějšího prostředí buňky nebo organely a molekuly, které jsou uvnitř buňky. Kousky, které vznikají trávením molekul, lze poté recyklovat a vytvořit nové věci, včetně:
- Protein
- DNA
- Cukry
- Tuky
Mohou se také místo recyklace rozložit ještě dále. Imunitní buňky, jako jsou makrofágy, které pohlcují cizí částice a patogeny, mají mnoho lysosomů, které tyto cizí vetřelce rozkládají.
Autofagie a senescence
Když jsou buňky ve stresu kvůli chemické nerovnováze, jako je příliš mnoho nebezpečných kyslíkových radikálů produkovaný každodenními chemickými reakcemi v buňce, prochází formou zastavení růstu zvanou stárnutí. Kyslíkové radikály jsou nestabilní molekuly, které narušují chemické vazby v jiných molekulách a mohou způsobit mutace. Senescence je proces, při kterém buňka přestává růst a spí.
Součástí toho, co se děje v období stárnutí, je proces zvaný autofagie nebo samo-stravování, během něhož buňka začíná trávit své vlastní organely. Lysosomy jsou hlavní organely, které provádějí autofagii.
Lysozomální nemoci
Existuje 30 různých lidských onemocnění, která jsou výsledkem mutací genů, které kódují enzymy v lysozomu - nazývají se lysozomální skladovací nemoci.
Jedním z takových onemocnění je Tay-Sachova choroba, která způsobuje mentální retardaci a další nervové problémy. Toto onemocnění je způsobeno mutací genu, který je zodpovědný za trávení molekuly tuku, která se nachází v mozkových buňkách. Lysosomy u pacientů Tay-Sacha jsou ucpané touto molekulou tuku, která se nazývá gangliozid GM2, což způsobuje jejich bobtnání a narušení funkce mozkových buněk.
Další příklad se nazývá Fabryho choroba. Toto onemocnění je způsobeno vzácnou mutací genu GLA. To způsobí, že postižení jedinci mají nižší koncentraci enzymu, který štěpí molekuly tuku GL-3 a GB-3. Stejně jako Tay-Sachova choroba i tato „ucpává“ lysozom a brání správnému fungování, což vede ve velmi raném věku k silné bolesti, mrtvici, infarktu atd.