Charakteristiky, štruktúra, funkcie a typy lyzozómov

Ten lyzozómy Sú to bunkové organely obklopené membránami, ktoré sa nachádzajú vo vnútri živočíšnych buniek. Sú to kompartmenty, ktoré majú kyslé pH a sú bohaté na tráviace enzýmy, ktoré sú schopné degradovať akýkoľvek druh biologickej molekuly: proteíny, uhľohydráty a nukleové kyseliny.

Okrem toho môžu degradovať materiál z bunky vonku. Preto lyzozómy majú viac funkcií v metabolizme buniek a vďaka ich zloženiu bohaté na hydrolytické enzýmy sa zvyčajne nazývajú „žalúdok“ bunky.

Lyzozómy sa tvoria fúziou vezikúl, ktoré vychádzajú z Golgiho prístroja. Bunka rozpoznáva určité sekvencie, ktoré fungujú ako „štítky“ v hydrolytických enzýmoch a pošle ich do lyzozómov vo formácii.

Tieto vakuoly sú sférické a ich veľkosť sa značne líši, pretože je pomerne dynamická bunková štruktúra.

[TOC]

Historický objav a perspektíva

Lysozómy objavil výskumník Christian de Duve pred viac ako 50 rokmi. Tím Duve robil experimenty zahŕňajúce techniku ​​subcelulárnej frakcionácie, aby sa preskúmalo umiestnenie určitých enzýmov.

Tento experimentálny protokol umožnil objavenie organel, pretože vedci si všimli, že uvoľňovanie hydrolytických enzýmov sa zvýšilo, keď pridali zlúčeniny, ktoré zhoršujú membrány.

Následne zlepšenie techník v molekulárnej biológii a existencia lepších zariadení - ako sú elektronické mikroskopy, dokázali potvrdiť ich prítomnosť. V skutočnosti by sa dalo dospieť k záveru, že lyzozómy zaberajú 5% intracelulárneho objemu.

Čas po jeho objavení mohol byť vo vnútri preukázaný prítomnosť hydrolytických enzýmov vo vnútri, čím sa lyzozóm stal druhom degradačného centra. Okrem toho súvisí s lyzozómami do endocytického života.

Historicky sa lyzozómy považovali za konečný bod endocytózy, používaný iba na degradáciu molekúl. Dnes je známe, že lyozómy sú dynamické bunkové priehradky, ktoré sú schopné zlúčiť sa s ďalšou škálou organely.

Charakteristiky lyzozómov

Protóny prečerpávajúce cez lyzozómovú membránu. Zdroj: Alejandro Porto [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0)]

Morfológia lyzozómov

Lyzozómy sú jedinečné kompartmenty živočíšnych buniek, v ktorých sa nachádzajú rôzne enzýmy, ktoré sú schopné hydrolyzujúcich proteínov a tráviť určité molekuly.

Sú vakuolámi sférických a hustých foriem. Veľkosť štruktúry je široko rôznorodá a závisí od materiálu, ktorý bol predtým zachytený.

Los lyzozómy, spolu s endoplazmatickým retikulom a Golgiho prístrojom, sú súčasťou endomembranóznej bunky bunky. Aj keď tieto tri štruktúry sú siete membrán, nie sú navzájom nepretržité.

Lyzozómy obsahujú viac enzýmov

Hlavnou charakteristikou lyzozómov je batéria hydrolytických enzýmov vo vnútri. Existuje asi 50 enzýmov, ktoré sú schopné degradovať širokú škálu biomolekúl.

Môže vám slúžiť: podráždenosť buniek: princípy, komponenty, odpovede (príklady)

Medzi nimi patria nukleas, proteázy a fosfatázy (ktoré odstraňujú fosfátové skupiny fosfolipidov a iných zlúčenín). Okrem toho obsahujú ďalšie enzýmy zodpovedné za degradáciu polysacharidov a lipidov.

Logicky musia byť tieto tráviace enzýmy priestorovo oddelené od zvyšku bunkových komponentov, aby sa predišlo nekontrolovanej degradácii. Bunka teda môže „zvoliť“ zlúčeniny, ktoré sa musia eliminovať, pretože môže regulovať prvky, ktoré vstupujú do lyzozómu.

Atmosféra lyzozómov je kyslá

Interiér lyzozómov je kyslý (takmer 4.8) a enzýmy obsahujúce prácu dobre pre tento stav pH. Preto sú známe ako kyslé hydrolázy.

PH charakteristického kyseliny v tomto bunkovom kompartmente sa udržiava vďaka prítomnosti protónového pumpy a chloridového kanála v membráne. Spoločne transportujú kyselinu chlorovodíkovú (HCI) do lyzozómu. Čerpadlo sa nachádza ukotvené v organelovej membráne.

Funkciou tohto kyslého pH je aktivácia rôznych hydrolytických enzýmov prítomných v lyzozóme a vyhýbajte sa - čo najviac - jeho enzymatickou aktivitou na neutrálne pH cytosolu.

Týmto spôsobom už máme dve prekážky, ktoré fungujú ako ochrana nekontrolovanej hydrolýzy: udržiavajte enzýmy v izolovanom kompartmente a že tieto enzýmy dobre fungujú na kyslom pH tohto kompartmentu.

Aj keď bola lyzozómová membrána prerušená, oslobodzovacie enzýmy by nemali veľký účinok - kvôli neutrálnemu pH cytosolu.

Funkcia

Lyzozómy v ľudskej bunke

Vnútornému zloženiu lyzozómu dominuje hydrolytické enzýmy, takže sú dôležitou oblasťou bunkového metabolizmu, kde sa prenáša trávenie extracelulárnych proteínov, ktoré vstupujú do bunky endocytózou, recyklácia organel a cytosolických proteínov.

Ďalej budeme dôkladne preskúmať.

Autofágia

Čo je autofágia?

Mechanizmus, ktorý dokáže zachytiť bunkové proteíny, sa nazýva autofágia „Jedzte sami“. Táto udalosť pomáha udržiavať homeostázu buniek, degradovať bunkové štruktúry, ktoré už nie sú potrebné a prispievajú k recyklácii organely.

Prostredníctvom tohto javu sa vyskytuje tvorba vezikúl nazývaných autofagozómy. Jedná sa o malé oblasti cytoplazmy alebo iných bunkových kompartmentov z endoplazmatického retikula, ktoré sa fúzujú s lyzozómami.

Obe organely majú schopnosť zlúčiť sa, pretože sú vymedzené plazmatickou membránou lipidovej povahy. Je analogické pokúsiť sa pripojiť k dvom bublinám mydla - vytvoríte väčšie.

Po zlúčení je enzymatický obsah lyzozómu zodpovedný za degradovanie komponentov, ktoré boli vo vnútri druhého vytvoreného vezikúl. Zachytenie týchto molekúl sa javí ako proces, ktorý nemá selektivitu, čo spôsobuje degradáciu proteínu umiestneného v dlhom cytosóle s dlhým živým.

Môže vám slúžiť: krvné bunky: typy, vlastnosti a funkcie

Autofágia a obdobia pôstu

V bunke sa zdá, že udalosť autofágy je regulovaná množstvom dostupných živín.

Keď telo zažije určitý nedostatok živín alebo experimenty predĺžené obdobia pôstu, aktivujú sa degradačné dráhy. Týmto spôsobom sa bunke podarí degradovať proteíny, ktoré nie sú nevyhnutné a dosahuje opätovné použitie určitých organelov.

Vedzte, že lyzozómy zohrávajú dôležitú úlohu počas období pôstu, zvýšili záujem výskumných pracovníkov v uvedenej organele.

Autofágia a rozvoj organizmov

Okrem aktívnej účasti na obdobiach s nízkym obsahom výživy majú lyzozómy dôležitú úlohu počas vývoja určitých organických bytostí.

V niektorých prípadoch vývoj znamená celkovú prestavbu organizmu, čo naznačuje, že niektoré orgány alebo štruktúry sa musia počas procesu vylúčiť. Napríklad pri metamorfóze hmyzu, hydrolytický obsah lyzozómov prispieva k remodelácii tkaniva.

Endocytóza a fagocytóza

Endocytóza a fagocytóza majú úlohu pri prijímaní prvkov vonkajších buniek a jej následnej degradácii.

Počas fagocytózy sú určité bunky - ako napríklad makrofágy - zodpovedné za požitie alebo degradovanie častíc značnej veľkosti, ako sú baktérie alebo bunky buniek.

Tieto molekuly sú požívané fagocytickou vakuolou nazývanou fagozóm, ktorý sa, rovnako ako v predchádzajúcom prípade, zlúčiť s lyozómami. Zlúčenie vedie k uvoľneniu tráviacich enzýmov vo fágu.

Typy lyzozómov

Niektorí autori rozlišujú tento priestor v dvoch hlavných typoch: typ I a typ II. Tie, ktoré sa týka, alebo primárne lyzozómy sa podieľajú na skladovaní hydrolytických enzýmov, zatiaľ čo sekundárne lyzozómy súvisia s procesmi katalýzy.

Tvorba lyzozómov

Tvorba lyzozómov začína zachytením molekúl od konca endocytového vezikula. Posledne menované sa spájajú s inými štruktúrami nazývanými včasné endozómy.

Následne včasné endozómy trpia procesom dozrievania a vedú k neskorým endozómom.

V tréningovom procese sa objaví tretí komponent: Transport vezikuly. Obsahujú kyslé hydrolázy z trans siete Golgiho aparátu. Obidve štruktúry - transportné vezikuly a neskoré endozómy - sa zlúčia a transformujú na lyzozóm, po získaní súboru lyzozomálnych enzýmov.

Môže vám slúžiť: protoplazma

Počas procesu dochádza k recyklácii membránových receptorov prostredníctvom recyklačných endozómov.

Kyslé hydrolázy sú oddelené od receptora ruky-6 fosfátu počas procesu fúzie organel, ktoré vedú k lyzozómom. Tieto receptory opäť vstupujú do siete Golgi Trans Network.

Rozdiely medzi endozómami a lyzozómami

Zmätok medzi endozómami a výrazmi lyzozómov je bežný. Prvé sú bunkové priehradky obklopené membránou - podobne ako lyzozómy. Kľúčovým rozdielom medzi oboma organelmi je však to, že lyzozómy nemajú receptory ruky-6-fosfátov.

Okrem týchto dvoch biologických entít existujú aj ďalšie typy vezikúl. Jedným z nich sú Vacuolas, ktorých obsah je hlavne voda.

Transportné vezikuly, ako už názov napovedá, sa podieľajú na vytesnení látok do iných miest buniek. Tajomorské vezikuly medzitým eliminujú odpad alebo chemický materiál (napríklad tie, ktoré sa zúčastňujú na synapsii neurónov.)

Súvisiace choroby

U ľudí sú mutácie v génoch, ktoré kódujú enzýmy lyzozómu, spojené s viac ako 30 vrodenými chorobami. Tieto patológie sú zahrnuté v termíne „Lithozomické choroby vkladov.„

Prekvapivo, mnohé z týchto podmienok vznikajú z poškodenia jedného lyzozomálneho enzýmu.

U postihnutých jedincov je dôsledkom nefunkčného enzýmu vo vnútri lyzozómov akumulácia odpadových produktov.

Najbežnejšia zmena lyzozomálneho ložiska je známa ako Gaucherova choroba a je spojená s mutáciou v géne, ktorý kóduje enzým zodpovedný za glykolipidy. Ako zvláštne fakt, choroba vykazuje pomerne vysokú frekvenciu medzi populáciou Židov, postihnutých 1 na 2500 jednotlivcov.

Odkazy

1. Cooper, G. M., Hausman, r. A., & Hausman, R. A. (2000). Bunka: Molekulárny prístup k prístupu. ASM Press.
2. Holtzman, e. (2013). Lyzozómy. Springer Science & Business Media.
3. Hsu, v. W., Lee, s. A., & Yang, J. Siež. (2009). Vyvíjajúce sa nedôverovanie tvorby kopírovania vezikúl. Prírodné hodnotenie biológie molekulárnych buniek, 10(5), 360.
4. Kierszenbaum, a. L., & Tri, L. (2015). Histológia a bunková biológia: Úvod do patológie Elektronická kniha. Elsevier Health Sciences.
5. Luzio, J. P., Hackmann a., Osemnásty, n. M., & Griffiths, G. M. (2014). Biogenéza lyzozómov a organely súvisiacich s lyzozómami. Perspektívy studeného jarného prístavu v biológii, 6(9), A016840.
6. Luzio, J. P., Pryor, P. R., A jasné, n. Do. (2007). Lyzozómy: fúzia a funkcia. Prírodné hodnotenie biológie molekulárnych buniek, 8(8), 622.
7. Luzio, J. P., Rous, b. Do., Jasné, n. Do., Pryor, P. R., Mulock, B. M., & Piper, R. C. (2000). Fúzia lyzozómov a biogenézy lyzozómov. J Cell Sci, 113(9), 1515-1524.