lisosomi sono organelli che digeriscono e smaltiscono proteine, DNA, RNA, carboidrati e lipidi nella cella. L'interno del lisosoma è acido e contiene molti enzimi che scompongono le molecole. Viene indicato come il centro di riciclaggio della cellula, ma ciò non significa che svolga solo un ruolo passivo nella cellula.
Oltre a scomporre le molecole indesiderate e persino altri organelli, la sua funzione di riciclaggio è al centro di un processo chiamato autofagia, in cui la cellula si autodigerisce. L'autofagia viene attivata quando la cellula è sotto stress ed è un modo in cui una cellula subisce la senescenza, o arresto della crescita, per preservare l'energia. I lisosomi sono anche componenti essenziali dei macrofagi, che difendono l'organismo dagli agenti patogeni.
Contenuto acido
Il lisosoma è una sacca di membrana che pompa protoni, o ioni idrogeno, nel suo centro, facendo sì che i suoi interni abbiano un pH acido di 5. Contiene 50 diversi tipi di enzimi, chiamati idrolasi, che rompono i legami chimici che tengono insieme le molecole.
Gli enzimi lisosomiali sono unici in quanto funzionano solo a pH acido, in contrasto con il pH relativamente neutro di 7,2 del citoplasma. Questa è una salvaguardia per la cellula, nel caso in cui la sacca del lisosoma si rompa e gli enzimi vengano rilasciati. Se gli enzimi entrassero nel citoplasma, si decomporrebbero e distruggerebbero i componenti cellulari essenziali, che danneggerebbero la cellula e l'organismo.
Centri di riciclaggio
I lisosomi si formano da piccoli sacchetti, chiamati vescicole, che sbocciano dal complesso del Golgi, l'"ufficio postale" che invia i sacchetti in tutta la cellula. La sacca del lisosoma si fonde quindi con gli endosomi, che sono sacche che vengono pizzicate dalla membrana della superficie cellulare. La nuova sacca risultante da questa fusione diventa il lisosoma maturo.
I lisosomi digeriscono tutto ciò che è al loro interno, che possono essere particelle inglobate dall'ambiente esterno della cellula o organelli e molecole che si trovano all'interno della cellula. I frammenti che risultano dalla digestione delle molecole possono quindi essere riciclati per creare cose nuove, tra cui:
- Proteina
- DNA
- Zuccheri
- grassi
Possono anche essere ulteriormente scomposti invece di essere riciclati. Le cellule immunitarie, come i macrofagi che inghiottono particelle estranee e agenti patogeni, hanno molti lisosomi per abbattere questi intrusi estranei.
Autofagia e senescenza
Quando le cellule sono stressate a causa di uno squilibrio chimico, come troppi pericolosi radicali dell'ossigeno prodotto dalle reazioni chimiche quotidiane nella cellula, subisce una forma di arresto della crescita chiamata senescenza. I radicali dell'ossigeno sono molecole instabili che rompono i legami chimici in altre molecole e possono causare mutazioni. La senescenza è un processo in cui la cellula smette di crescere e diventa dormiente.
Parte di ciò che accade nella senescenza è un processo chiamato autofagia, o autoalimentazione, durante il quale la cellula inizia a digerire i propri organelli. I lisosomi sono i principali organelli che svolgono l'autofagia.
Malattie Lisosomiali
Ci sono 30 diverse malattie umane che derivano da mutazioni di geni che codificano per enzimi in un lisosoma - sono chiamate malattie da accumulo lisosomiale.
Una di queste malattie è la malattia di Tay-Sach, che causa ritardo mentale e altri problemi ai nervi. Questa malattia è causata da una mutazione in un gene responsabile della digestione di una molecola di grasso che si trova nelle cellule cerebrali. I lisosomi nei pazienti di Tay-Sach sono ostruiti da questa molecola di grasso, chiamata ganglioside GM2, che li fa gonfiare e interrompe la funzione della cellula cerebrale.
Un altro esempio è chiamato malattia di Fabry. Questa malattia è causata da una rara mutazione nel gene GLA. Ciò fa sì che gli individui affetti abbiano una minore concentrazione di un enzima che scompone le molecole di grasso GL-3 e GB-3. Come la malattia di Tay-Sach, questo "intasa" il lisosoma e impedisce il corretto funzionamento, portando a forti dolori, ictus, infarti e altro in tenera età.