Lysosomer er organeller som fordøyer og avhender uønsket protein, DNA, RNA, karbohydrater og lipider i cellen. Innsiden av lysosomet er surt og inneholder mange enzymer som bryter ned molekyler. Det blir referert til som cellens gjenvinningssenter, men det betyr ikke at det bare spiller en passiv rolle i cellen.
Bortsett fra å bryte ned uønskede molekyler, og til og med andre organeller, er dets resirkuleringsfunksjon i sentrum av en prosess som kalles autofagi, hvor cellen fordøyer seg. Autofagi utløses når cellen er under stress og er en måte som en celle gjennomgår aldring, eller vekststans, for å bevare energi. Lysosomer er også viktige komponenter i makrofager, som forsvarer kroppen mot patogener.
Surt innhold
Lysosomet er en membranpose som pumper protoner, eller hydrogenioner, inn i sentrum og forårsaker en sur pH på 5 på innsiden. Den inneholder 50 forskjellige typer enzymer, kalt hydrolaser, som bryter de kjemiske bindingene som holder molekylene sammen.
Lysosomale enzymer er unike ved at de bare fungerer i en sur pH, i motsetning til den relativt nøytrale 7,2 pH i cytoplasmaet. Dette er en beskyttelse for cellen i tilfelle lysosomposen går i stykker og enzymer frigjøres. Hvis enzymene kom inn i cytoplasmaet, ville de bryte ned og ødelegge viktige cellekomponenter, noe som ville skade cellen og organismen.
Gjenvinningssentre
Lysosomer dannes fra små poser, kalt vesikler, som spretter ut fra Golgi-komplekset - "postkontoret" som sender poser gjennom hele cellen. Lysosomposen smelter deretter sammen med endosomer, som er poser som klemmes inn fra celleoverflaten. Den nye posen som følge av denne fusjonen blir det modne lysosomet.
Lysosomer fordøyer alt som er inni dem, som kan være partikler oppslukt fra cellens ytre miljø eller organeller og molekyler som er inne i cellen. Biter og stykker som skyldes fordøyelsen av molekyler kan deretter resirkuleres for å lage nye ting, inkludert:
- Protein
- DNA
- Sukker
- Fett
De kan også brytes ned ytterligere i stedet for å bli resirkulert. Immunceller, slik som makrofager som slukes med fremmede partikler og patogener, har mange lysosomer for å bryte ned disse fremmede inntrengerne.
Autophagy og senescence
Når celler er stresset på grunn av en kjemisk ubalanse, for eksempel for mange farlige oksygenradikaler produsert av de daglige kjemiske reaksjonene i cellen, gjennomgår det en form for vekststans som kalles aldring. Oksygenradikaler er ustabile molekyler som bryter kjemiske bindinger i andre molekyler, og kan forårsake mutasjoner. Senescence er en prosess der cellen slutter å vokse og blir sovende.
En del av det som skjer i aldring er en prosess som kalles autofagi, eller selvspising, der cellen begynner å fordøye sine egne organeller. Lysosomer er de viktigste organellene som utfører autofagi.
Lysosomale sykdommer
Det er 30 forskjellige menneskelige sykdommer som skyldes mutasjoner av gener som koder for enzymer i et lysosom - de kalles lysosomale lagringssykdommer.
En slik sykdom er Tay-Sachs sykdom, som forårsaker mental retardasjon og andre nerveproblemer. Denne sykdommen er forårsaket av en mutasjon i et gen som er ansvarlig for å fordøye et fettmolekyl som finnes i hjerneceller. Lysosomer hos Tay-Sachs pasienter er tette med dette fettmolekylet, kalt GM2 gangliosid, som får dem til å hovne opp og forstyrre hjernecellens funksjon.
Et annet eksempel kalles Fabry sykdom. Denne sykdommen er forårsaket av en sjelden mutasjon i GLA-genet. Dette fører til at berørte individer har en lavere konsentrasjon av et enzym som bryter ned fettmolekylene GL-3 og GB-3. I likhet med Tay-Sachs sykdom, "tetter" dette lysosomet og forhindrer riktig funksjon, noe som fører til alvorlige smerter, hjerneslag, hjerteinfarkt og mer i en veldig tidlig alder.