Лізосоми - це органели, які перетравлюють і утилізують небажаний білок, ДНК, РНК, вуглеводи та ліпіди в камері. Внутрішня частина лізосоми кисла і містить багато ферментів, що розщеплюють молекули. Його називають центром переробки клітини, але це не означає, що він грає лише пасивну роль у клітині.
Окрім розщеплення небажаних молекул і навіть інших органел, функція його рециркуляції знаходиться в центрі процесу, який називається аутофагією, коли клітина перетравлює себе. Автофагія спрацьовує, коли клітина перебуває в стресі, і це один із способів, коли клітина зазнає старіння або зупинки росту, щоб зберегти енергію. Лізосоми також є важливими компонентами макрофагів, які захищають організм від патогенних мікроорганізмів.
Кислотний вміст
Лізосома - це мембранна торбинка, яка перекачує протони або іони водню у свій центр, внаслідок чого її внутрішність має кислий рН 5. Він містить 50 різних типів ферментів, званих гідролазами, які розривають хімічні зв’язки, що утримують молекули.
Лізосомні ферменти унікальні тим, що функціонують лише при кислому рН, на відміну від відносно нейтрального 7,2 рН цитоплазми. Це захист для клітини на випадок розбиття мішечка з лізосомою та вивільнення ферментів. Якби ферменти потрапляли в цитоплазму, вони руйнувались та руйнували необхідні клітинні компоненти, що шкодило б клітині та організму.
Центри переробки
Лізосоми утворюються з невеликих мішечків, які називаються пухирцями, які відходять від комплексу Гольджі - "поштового відділення", яке розсилає мішечки по всій клітині. Потім мішечок з лізосомою зливається з ендосомами, які є мішечками, защемленими з поверхневої мембрани клітини. Нова сумка, отримана в результаті цього злиття, стає зрілою лізосомою.
Лізосоми перетравлюють все, що знаходиться всередині них, це можуть бути частинки, що потрапляють із зовнішнього середовища клітини, або органели та молекули, що знаходяться всередині клітини. Потім шматочки, які є результатом перетравлення молекул, можуть бути перероблені для створення нових речей, зокрема:
- Білок
- ДНК
- Цукри
- Жири
Їх також можна розбити ще більше, замість того, щоб переробляти. Імунні клітини, такі як макрофаги, що поглинають чужорідні частинки та патогени, мають багато лізосом для розщеплення цих сторонніх вторгнень.
Автофагія та старіння
Коли клітини зазнають стресу через хімічний дисбаланс, такий як занадто багато небезпечних кисневих радикалів що утворюється внаслідок повсякденних хімічних реакцій у клітині, вона зазнає певної форми зупинки росту старіння. Кисневі радикали - це нестійкі молекули, які розривають хімічні зв’язки в інших молекулах і можуть спричинити мутації. Старіння - це процес, при якому клітина перестає рости і стає в стані спокою.
Частиною того, що відбувається в старінні, є процес, який називається аутофагією або самоїданням, під час якого клітина починає перетравлювати власні органели. Лізосоми - основні органели, що виконують аутофагію.
Лізосомні хвороби
Існує 30 різних захворювань людини, які є результатом мутацій генів, що кодують ферменти в лізосомі - їх називають хворобами зберігання лізосом.
Однією з таких хвороб є хвороба Тей-Саха, яка викликає розумову відсталість та інші нервові проблеми. Це захворювання спричинене мутацією гена, який відповідає за перетравлення молекули жиру, що знаходиться в клітинах мозку. Лізосоми у пацієнтів Тей-Саха засмічуються цією молекулою жиру, яка називається гангліозидом GM2, що змушує їх набрякати і порушувати функцію клітини мозку.
Інший приклад називається хворобою Фабрі. Це захворювання викликане рідкісною мутацією гена GLA. Це спричиняє меншу концентрацію ферменту, який розщеплює молекули жиру GL-3 та GB-3. Як і хвороба Тей-Саха, це "засмічує" лізосому і перешкоджає нормальному функціонуванню, що призводить до сильного болю, інсультів, інфарктів тощо в дуже ранньому віці.