Lysosomer er organeller, der fordøjer og bortskaffer uønsket protein, DNA, RNA, kulhydrater og lipider i cellen. Indersiden af lysosomet er surt og indeholder mange enzymer, der nedbryder molekyler. Det kaldes cellens genbrugscenter, men det betyder ikke, at det kun spiller en passiv rolle i cellen.
Bortset fra at nedbryde uønskede molekyler og endda andre organeller er dets genbrugsfunktion i centrum for en proces kaldet autophagy, hvor cellen fordøjer sig selv. Autophagy udløses, når cellen er under stress og er en måde, hvorpå en celle gennemgår ældning eller vækststop for at bevare energi. Lysosomer er også vigtige komponenter i makrofager, som beskytter kroppen mod patogener.
Syreindhold
Lysosomet er en membranpose, der pumper protoner eller hydrogenioner ind i dens centrum, hvilket får dens indvendige til at have en sur pH på 5. Den indeholder 50 forskellige typer enzymer, kaldet hydrolaser, der bryder de kemiske bindinger, der holder molekyler sammen.
Lysosomale enzymer er unikke, idet de kun fungerer ved en sur pH i modsætning til cytoplasmas relativt neutrale 7,2 pH. Dette er en beskyttelse for cellen, hvis lysosomposen går i stykker, og enzymerne frigøres. Hvis enzymerne kom ind i cytoplasmaet, ville de nedbryde og ødelægge vigtige cellekomponenter, hvilket ville skade cellen og organismen.
Genbrugscentre
Lysosomer dannes fra små poser, kaldet vesikler, der springer ud fra Golgi-komplekset - "posthuset", der sender poser gennem hele cellen. Lysosomposen smelter derefter sammen med endosomer, som er poser, der klemmes ind fra celleoverflademembranen. Den nye pose, der skyldes denne fusion, bliver det modne lysosom.
Lysosomer fordøjer det, der er inde i dem, som kan være partikler, der er opslugt fra cellens ydre miljø eller organeller og molekyler, der er inde i cellen. De små stykker, der skyldes fordøjelsen af molekyler, kan derefter genbruges for at skabe nye ting, herunder:
- Protein
- DNA
- Sukker
- Fedt
De kan også nedbrydes yderligere i stedet for at blive genanvendt. Immunceller, såsom makrofager, der opslæmmer fremmede partikler og patogener, har mange lysosomer til at nedbryde disse fremmede indtrængere.
Autophagy og senescence
Når celler er stressede på grund af en kemisk ubalance, såsom for mange farlige iltradikaler produceret af de daglige kemiske reaktioner i cellen, gennemgår den en form for vækststop kaldet aldring. Oxygenradikaler er ustabile molekyler, der bryder kemiske bindinger i andre molekyler og kan forårsage mutationer. Senescence er en proces, hvor cellen holder op med at vokse og bliver sovende.
En del af hvad der sker i aldring er en proces kaldet autofagi eller selvspisning, hvor cellen begynder at fordøje sine egne organeller. Lysosomer er de vigtigste organeller, der udfører autofagi.
Lysosomale sygdomme
Der er 30 forskellige menneskelige sygdomme, der skyldes mutationer af gener, der koder for enzymer i et lysosom - de kaldes lysosomale opbevaringssygdomme.
En sådan sygdom er Tay-Sachs sygdom, der forårsager mental retardation og andre nerveproblemer. Denne sygdom er forårsaget af en mutation i et gen, der er ansvarlig for at fordøje et fedtmolekyle, der findes i hjerneceller. Lysosomer hos Tay-Sachs patienter er tilstoppet med dette fedtmolekyle, kaldet en GM2 gangliosid, som får dem til at svulme op og forstyrre hjernecellens funktion.
Et andet eksempel kaldes Fabry sygdom. Denne sygdom er forårsaget af en sjælden mutation i GLA-genet. Dette får berørte personer til at have en lavere koncentration af et enzym, der nedbryder fedtmolekylerne GL-3 og GB-3. Ligesom Tay-Sachs sygdom "tilstopper" dette lysosomet og forhindrer korrekt funktion, hvilket fører til svær smerte, slagtilfælde, hjerteanfald og meget mere i en meget tidlig alder.