Lizozomi su organele koje probavljaju i odlažu neželjene proteine, DNA, RNA, ugljikohidrate i lipidi u ćeliji. Unutrašnjost lizosoma je kisela i sadrži mnogo enzima koji razgrađuju molekule. Naziva se centrom za recikliranje stanice, ali to ne znači da u stanici igra samo pasivnu ulogu.
Osim što razgrađuje neželjene molekule, pa čak i druge organele, njegova je funkcija recikliranja u središtu procesa koji se naziva autofagija, a u kojem se stanica probavlja. Autofagija se pokreće kada je stanica pod stresom i jedan je od načina na koji stanica prolazi kroz starenje ili zaustavljanje rasta radi očuvanja energije. Lizozomi su također bitne komponente makrofaga, koji brane tijelo od patogena.
Kiseli sadržaj
Lizosom je membranska vrećica koja pumpa protone ili vodikove ione u svoje središte, zbog čega njegova unutrašnjost ima kiseli pH od 5. Sadrži 50 različitih vrsta enzima, nazvanih hidrolaze, koji prekidaju kemijske veze koje molekule drže zajedno.
Lizozomski enzimi jedinstveni su po tome što funkcioniraju samo u kiselom pH, za razliku od relativno neutralnog 7,2 pH citoplazme. Ovo je zaštitno sredstvo za stanicu, u slučaju da se vrećica lizozoma slomi i enzimi oslobode. Ako bi enzimi ušli u citoplazmu, razgradili bi se i uništili ključne stanične komponente, što bi naštetilo stanici i organizmu.
Centri za reciklažu
Lizozomi nastaju iz malih vrećica, nazvanih vezikule, koje izbijaju iz Golgijevog kompleksa - "pošte" koja vrećice šalje kroz stanicu. Vrećica lizosoma zatim se stapa s endosomima, koji su vrećice stegnute iz membrane stanične površine. Nova vrećica koja nastaje ovom fuzijom postaje zreli lizozom.
Lizosomi probavljaju sve što je unutar njih, a to mogu biti čestice zahvaćene vanjskim staničnim okolišem ili organele i molekule koje se nalaze unutar stanice. Dijelovi i komadići koji nastanu probavom molekula mogu se zatim reciklirati da bi se stvorile nove stvari, uključujući:
- Protein
- DNA
- Šećeri
- Masti
Također se mogu razgraditi i dalje, umjesto da se recikliraju. Imune stanice, poput makrofaga koji proždiru strane čestice i patogene, imaju mnogo lizosoma da razgrade te strane uljeze.
Autofagija i starenje
Kad su stanice pod stresom zbog kemijske neravnoteže, poput previše opasnih radikala kisika proizvedene svakodnevnim kemijskim reakcijama u stanici, ona prolazi kroz oblik zaustavljanja rasta koji se naziva starenje. Kisikovi radikali su nestabilne molekule koje razbijaju kemijske veze u drugim molekulama i mogu uzrokovati mutacije. Starenje je proces u kojem stanica prestaje rasti i postaje uspavana.
Dio onoga što se događa u starenju jest proces koji se naziva autofagija ili samojedanje, tijekom kojeg stanica počinje probavljati vlastite organele. Lizozomi su glavni organeli koji izvode autofagiju.
Lizozomske bolesti
Postoji 30 različitih ljudskih bolesti koje su posljedica mutacija gena koji kodiraju enzime u lizosomu - zovu se lizosomske bolesti skladištenja.
Jedna od takvih bolesti je Tay-Sachova bolest, koja uzrokuje mentalnu retardaciju i druge probleme s živcima. Ovu bolest uzrokuje mutacija gena koji je odgovoran za probavu molekule masti koja se nalazi u moždanim stanicama. Lizozomi kod Tay-Sachovih pacijenata začepljeni su ovom molekulom masti, koja se naziva GM2 gangliozid, što uzrokuje njihovo bubrenje i narušavanje funkcije moždane stanice.
Drugi primjer naziva se Fabryjeva bolest. Ovu bolest uzrokuje rijetka mutacija gena GLA. To uzrokuje da pogođene osobe imaju nižu koncentraciju enzima koji razgrađuje molekule masti GL-3 i GB-3. Poput Tay-Sachove bolesti, ovo "začepljuje" lizozom i sprječava pravilno funkcioniranje, što dovodi do jake boli, moždanog udara, srčanog udara i još mnogo toga u vrlo ranoj dobi.