ไลโซโซม คือ ออร์แกเนลล์ที่ย่อยและกำจัดโปรตีนที่ไม่ต้องการ ดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ คาร์โบไฮเดรต และ ไขมัน ในเซลล์ ด้านในของไลโซโซมมีสภาพเป็นกรดและมีเอ็นไซม์จำนวนมากที่สลายโมเลกุล มันถูกเรียกว่าเป็นศูนย์รีไซเคิลของเซลล์ แต่นั่นไม่ได้หมายความว่ามีบทบาทเฉยๆ ในเซลล์เท่านั้น
นอกเหนือจากการทำลายโมเลกุลที่ไม่ต้องการและแม้แต่ออร์แกเนลล์อื่น ๆ ฟังก์ชันการรีไซเคิลยังเป็นศูนย์กลางของกระบวนการที่เรียกว่า autophagy ซึ่งเซลล์ย่อยสลายเอง Autophagy ถูกกระตุ้นเมื่อเซลล์อยู่ภายใต้ความเครียดและเป็นวิธีหนึ่งที่เซลล์จะชราภาพหรือหยุดการเจริญเติบโตเพื่อรักษาพลังงาน ไลโซโซมยังเป็นองค์ประกอบสำคัญของแมคโครฟาจ ซึ่งปกป้องร่างกายจากเชื้อโรค
เนื้อหาที่เป็นกรด
ไลโซโซมเป็นถุงเมมเบรนที่ปั๊มโปรตอนหรือไฮโดรเจนไอออนเข้าตรงกลาง ทำให้ภายในมีค่า pH เป็นกรด 5 ประกอบด้วยเอ็นไซม์ 50 ชนิดที่เรียกว่า hydrolases ซึ่งทำลายพันธะเคมีที่ยึดโมเลกุลไว้ด้วยกัน
เอนไซม์ไลโซโซมมีความพิเศษตรงที่พวกมันทำงานเฉพาะใน pH ที่เป็นกรด เมื่อเทียบกับค่า pH ที่เป็นกลาง 7.2 ของไซโตพลาสซึม นี่คือการปกป้องเซลล์ในกรณีที่ถุงไลโซโซมแตกและเอ็นไซม์ถูกปล่อยออกมา หากเอ็นไซม์เข้าไปในไซโทพลาสซึม พวกมันก็จะสลายและทำลายส่วนประกอบสำคัญของเซลล์ ซึ่งจะเป็นอันตรายต่อเซลล์และสิ่งมีชีวิต
ศูนย์รีไซเคิล
ไลโซโซมก่อตัวจากถุงเล็กๆ ที่เรียกว่าถุงน้ำ (vesicles) ซึ่งแตกหน่อจากคอมเพล็กซ์ Golgi ซึ่งเป็น "ที่ทำการไปรษณีย์" ที่ส่งถุงไปทั่วเซลล์ กระเป๋าไลโซโซมจะหลอมรวมกับเอนโดโซม ซึ่งเป็นถุงที่หนีบจากเยื่อหุ้มเซลล์ผิว ถุงใหม่ที่เกิดจากการหลอมรวมนี้จะกลายเป็นไลโซโซมที่โตเต็มที่
ไลโซโซมย่อยสิ่งที่อยู่ภายใน ซึ่งสามารถเป็นอนุภาคที่ดูดกลืนจากสภาพแวดล้อมภายนอกของเซลล์หรือออร์แกเนลล์และโมเลกุลที่อยู่ภายในเซลล์ เศษเล็กเศษน้อยที่เกิดจากการย่อยของโมเลกุลสามารถนำกลับมาใช้ใหม่เพื่อสร้างสิ่งใหม่ ได้แก่ :
- โปรตีน
- ดีเอ็นเอ
- น้ำตาล
- ไขมัน
นอกจากนี้ยังสามารถย่อยสลายได้มากขึ้นแทนที่จะนำไปรีไซเคิล เซลล์ภูมิคุ้มกัน เช่น มาโครฟาจที่ดูดกลืนสิ่งแปลกปลอมและเชื้อโรค มีไลโซโซมจำนวนมากที่จะทำลายผู้บุกรุกจากต่างประเทศเหล่านี้
Autophagy และ Senescence
เมื่อเซลล์เกิดความเครียดเนื่องจากความไม่สมดุลของสารเคมี เช่น อนุมูลอิสระที่เป็นอันตรายมากเกินไป เกิดจากปฏิกิริยาเคมีในแต่ละวันในเซลล์ โดยผ่านรูปแบบการยับยั้งการเจริญเติบโตที่เรียกว่า ความชราภาพ อนุมูลออกซิเจนเป็นโมเลกุลที่ไม่เสถียรซึ่งทำลายพันธะเคมีในโมเลกุลอื่น และอาจทำให้เกิดการกลายพันธุ์ได้ การชราภาพเป็นกระบวนการที่เซลล์หยุดการเจริญเติบโตและอยู่เฉยๆ
ส่วนหนึ่งของสิ่งที่เกิดขึ้นในวัยชราคือกระบวนการที่เรียกว่า autophagy หรือ self-eating ซึ่งเซลล์จะเริ่มย่อยออร์แกเนลล์ของตัวเอง ไลโซโซมเป็นออร์แกเนลล์หลักที่ทำหน้าที่ autophagy
โรคไลโซโซม
มีโรคต่างๆ ของมนุษย์ 30 โรคที่เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีนที่เข้ารหัสเอนไซม์ในไลโซโซม ซึ่งเรียกว่าโรคสะสมไลโซโซม
โรคหนึ่งเช่นโรคเตย์ซัคซึ่งทำให้ปัญญาอ่อนและปัญหาเส้นประสาทอื่น ๆ โรคนี้เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีนที่ทำหน้าที่ย่อยโมเลกุลไขมันที่พบในเซลล์สมอง ไลโซโซมในผู้ป่วยของ Tay-Sach ถูกอุดตันด้วยโมเลกุลไขมันที่เรียกว่า GM2 ganglioside ซึ่งทำให้พวกมันบวมและขัดขวางการทำงานของเซลล์สมอง
อีกตัวอย่างหนึ่งเรียกว่าโรค Fabry โรคนี้เกิดจากการกลายพันธุ์ที่หายากในยีน GLA สิ่งนี้ทำให้บุคคลที่ได้รับผลกระทบมีความเข้มข้นของเอนไซม์ที่ต่ำกว่าซึ่งทำลายโมเลกุลไขมัน GL-3 และ GB-3 เช่นเดียวกับโรค Tay-Sach นี้ "อุดตัน" ไลโซโซมและป้องกันการทำงานที่เหมาะสม นำไปสู่ความเจ็บปวดอย่างรุนแรง จังหวะ หัวใจวายและอื่น ๆ อีกมากมายตั้งแต่อายุยังน้อย