Lysosomer är organeller som smälter och kasserar oönskat protein, DNA, RNA, kolhydrater och lipider i cellen. Insidan av lysosomen är sur och innehåller många enzymer som bryter ner molekyler. Det kallas cellens återvinningscenter, men det betyder inte att det bara spelar en passiv roll i cellen.
Bortsett från att bryta ner oönskade molekyler och till och med andra organeller är dess återvinningsfunktion i centrum för en process som kallas autofagi, där cellen smälter sig själv. Autofagi utlöses när cellen är under stress och är ett sätt på vilket en cell genomgår åldrande eller tillväxtstopp för att bevara energi. Lysosomer är också väsentliga komponenter i makrofager som skyddar kroppen mot patogener.
Syrainnehåll
Lysosomen är en membranpåse som pumpar protoner, eller vätejoner, in i dess centrum, vilket gör att dess inre har ett surt pH på 5. Den innehåller 50 olika typer av enzymer, så kallade hydrolaser, som bryter de kemiska bindningarna som håller samman molekyler.
Lysosomala enzymer är unika genom att de endast fungerar vid ett surt pH, i motsats till cytoplasmas relativt neutrala 7,2 pH. Detta är en skydd för cellen om lysosompåsen går sönder och enzymerna frigörs. Om enzymerna kom in i cytoplasman, skulle de bryta ner och förstöra väsentliga cellkomponenter, vilket skulle skada cellen och organismen.
Återvinningscenter
Lysosomer bildas från små påsar, kallade vesiklar, som sprider ut från Golgi-komplexet - "postkontoret" som skickar påsar genom hela cellen. Lysosompåsen smälter sedan samman med endosomer, som är påsar som kläms in från cellytmembranet. Den nya påsen som härrör från denna fusion blir den mogna lysosomen.
Lysosomer smälter vad som helst inuti dem, vilket kan vara partiklar uppslukade från cellens yttre miljö eller organeller och molekyler som finns inuti cellen. De bitar och bitar som härrör från matsmältningen av molekyler kan sedan återvinnas för att skapa nya saker, inklusive:
- Protein
- DNA
- Socker
- Fetter
De kan också brytas ner ytterligare istället för att återvinnas. Immunceller, såsom makrofager som uppslukar främmande partiklar och patogener, har många lysosomer för att bryta ner dessa främmande inkräktare.
Autofagi och åldrande
När cellerna är stressade på grund av en kemisk obalans, som för många farliga syreradikaler produceras av de dagliga kemiska reaktionerna i cellen genomgår den en form av tillväxtstopp som kallas begynnande ålderdom. Syreradikaler är instabila molekyler som bryter kemiska bindningar i andra molekyler och kan orsaka mutationer. Åldrande är en process där cellen slutar växa och blir vilande.
En del av vad som händer i åldrande är en process som kallas autofagi eller självätande, under vilken cellen börjar smälta sina egna organeller. Lysosomer är de viktigaste organellerna som utför autofagi.
Lysosomala sjukdomar
Det finns 30 olika mänskliga sjukdomar som härrör från mutationer av gener som kodar för enzymer i en lysosom - de kallas lysosomala lagringssjukdomar.
En sådan sjukdom är Tay-Sachs sjukdom, som orsakar mental retardation och andra nervproblem. Denna sjukdom orsakas av en mutation i en gen som är ansvarig för att smälta en fettmolekyl som finns i hjärnceller. Lysosomer hos Tay-Sachs patienter är igensatta med denna fettmolekyl, kallad GM2 gangliosid, vilket får dem att svälla och störa hjärncellens funktion.
Ett annat exempel kallas Fabrys sjukdom. Denna sjukdom orsakas av en sällsynt mutation i GLA-genen. Detta gör att drabbade individer har en lägre koncentration av ett enzym som bryter ner fettmolekylerna GL-3 och GB-3. Liksom Tay-Sachs sjukdom "täpps" detta till lysosomen och förhindrar att den fungerar korrekt, vilket leder till svår smärta, stroke, hjärtinfarkt och mer i en mycket tidig ålder.