Caratteristiche, struttura, funzioni e tipi di lisosomi

IL Lisosomi Sono organelli cellulari circondati da membrane che si trovano all'interno delle cellule animali. Sono compartimenti che hanno un pH acido e sono ricchi di enzimi digestivi, in grado di degradare qualsiasi tipo di molecola biologica: proteine, carboidrati e acidi nucleici.

Inoltre, possono degradare il materiale dalla cella esterna. Pertanto, i lisosomi hanno molteplici funzioni nel metabolismo cellulare e grazie alla loro composizione ricca di enzimi idrolitici, di solito sono chiamati "stomaco" della cellula.

I lisosomi sono formati dalla fusione di vescicole che emergono dall'apparato Golgi. La cellula riconosce alcune sequenze che funzionano come "etichette" negli enzimi idrolitici e le invia ai lisosomi in formazione.

Questi vacuoli sono sferici e le loro dimensioni variano considerevolmente, essendo una struttura cellulare abbastanza dinamica.

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Scoperta storica e prospettiva

I lisosomi sono stati scoperti più di 50 anni fa dal ricercatore Christian de duve. Il team di Duve stava facendo esperimenti che coinvolgono la tecnica del frazionamento subcellulare, al fine di studiare la posizione di alcuni enzimi.

Questo protocollo sperimentale ha permesso alla scoperta degli organelli, poiché i ricercatori hanno notato che il rilascio di enzimi idrolitici aumentava man mano che aggiungevano composti che deterioravano le membrane.

Successivamente, il miglioramento delle tecniche nella biologia molecolare e l'esistenza di migliori apparecchiature - come i microscopi elettronici, è riuscito a confermare la loro presenza. In effetti, si potrebbe concludere che i lisosomi occupano il 5% del volume intracellulare.

Tempo dopo la sua scoperta, la presenza di enzimi idrolitici all'interno potrebbe essere evidenziata all'interno, rendendo il lisosoma una sorta di centro di degradazione. Inoltre, si è riferito ai lisosomi alla vita endocitica.

Storicamente, i lisosomi sono stati considerati come il punto finale dell'endocitosi, utilizzato solo per la degradazione delle molecole. Oggi è noto che i licenziamenti sono compartimenti cellulari dinamici, in grado di fondersi con un'ulteriore varietà di organelli.

Caratteristiche dei lisosomi

Protoni che pompano attraverso la membrana del lisosoma. Fonte: Alejandro Porto [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]

Morfologia dei lisosomi

I lisosomi sono compartimenti unici di cellule animali che ospitano una varietà di enzimi in grado di idrolizzare le proteine ​​e digerire alcune molecole.

Sono vacuole di forme sferiche e dense. La dimensione della struttura è ampiamente variata e dipende dal materiale che è stato precedentemente catturato.

Los lisosomi, insieme al reticolo endoplasmatico e all'apparato di Golgi, fanno parte della cellula endomembrana della cellula. Sebbene queste tre strutture siano reti di membrane, non sono continue tra loro.

I lisosomi contengono più enzimi

La caratteristica principale dei lisosomi è la batteria di enzimi idrolitici all'interno. Ci sono circa 50 enzimi in grado di degradare una vasta gamma di biomolecole.

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Tra questi ci sono le nulea, le proteasi e le fosfatasi (che rimuovono gruppi di fosfato di fosfolipidi e altri composti). Inoltre, contengono altri enzimi responsabili della degradazione di polisaccaridi e lipidi.

Logicamente, questi enzimi digestivi devono essere separati spazialmente dal resto dei componenti cellulari per evitare la degradazione incontrollata di essi. Pertanto, la cellula può "scegliere" i composti che devono essere eliminati, poiché può regolare gli elementi che entrano nel lisosoma.

L'atmosfera dei lisosomi è acida

L'interno dei lisosomi è acido (vicino a 4.8) e gli enzimi contenenti funzionano bene per questa condizione di pH. Pertanto, sono conosciuti come idrolasi acide.

Il pH acido caratteristico di questo compartimento cellulare viene mantenuto grazie alla presenza di una pompa protoni e un canale di cloruro nella membrana. Insieme, trasportano acido cloridrico (HCl) nel lisosoma. La pompa si trova ancorata nella membrana di organello.

La funzione di questo pH acido è l'attivazione dei vari enzimi idrolitici presenti nel lisosoma ed evitare - per quanto possibile - la sua attività enzimatica al pH neutro del citosol.

In questo modo, abbiamo già due barriere che funzionano come protezione dell'idrolisi non controllata: mantenere gli enzimi in un compartimento isolato e che questi enzimi funzionano bene con il pH acido di questo compartimento.

Sebbene la membrana del lisosoma fosse rotta, gli enzimi di liberazione non avrebbero alcun grande effetto - a causa del pH neutro del citosol.

Funzioni

Lisosomi in una cellula umana

La composizione interna di un lisosoma è dominata dagli enzimi idrolitici, quindi sono un'importante regione del metabolismo cellulare in cui viene effettuata la digestione delle proteine ​​extracellulari che entrano nella cellula mediante endocitosi, il riciclaggio di organelli e le proteine ​​citosoliche viene effettuata.

Successivamente esploreremo accuratamente.

Autofagia

Cos'è l'autofagia?

Un meccanismo che riesce a catturare le proteine ​​cellulari si chiama autofagia "Eat Yourself". Questo evento aiuta a mantenere l'omeostasi cellulare, degradando strutture cellulari che non sono più necessarie e contribuiscono al riciclaggio degli organelli.

Attraverso questo fenomeno si verifica la formazione di vescicole chiamate autofagosomi. Queste sono piccole regioni del citoplasma o di altri compartimenti cellulari, dal reticolo endoplasmatico che fusione con i lisosomi.

Entrambi gli organelli hanno la capacità di unire, poiché sono delimitati da una membrana plasmatica di natura lipidica. È analogo per provare a unirsi a due bolle di sapone: formerai un più grande.

Dopo la fusione, il contenuto enzimatico del lisosoma è responsabile del degrado dei componenti che si trovavano all'interno dell'altra vescicola. La cattura di queste molecole sembra essere un processo che manca di selettività, causando la degradazione delle proteine ​​situate nel citosol di lunga durata.

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Periodi di autofagia e digiuno

Nella cellula, l'evento di autofagia sembra essere regolato dalla quantità di nutrienti disponibili.

Quando il corpo subisce alcuni carenze nutrizionali o esperimenti di periodi di digiuno prolungati, vengono attivati ​​percorsi di degradazione. In questo modo, la cellula riesce a degradare le proteine ​​che non sono essenziali e raggiunge il riutilizzo di alcuni organelli.

Sapere che i lisosomi svolgono un ruolo importante durante i periodi di digiuno, ha aumentato l'interesse dei ricercatori in detto organello.

Autofagia e sviluppo di organismi

Oltre alla loro partecipazione attiva a periodi di basso contenuto nutrizionale, i lisosomi hanno un ruolo importante durante lo sviluppo di alcuni lignaggi di esseri organici.

In alcuni casi, lo sviluppo implica il rimodellamento totale dell'organismo, il che implica che alcuni organi o strutture devono essere eliminati durante il processo. Nella metamorfosi degli insetti, ad esempio, il contenuto idrolitico dei lisosomi contribuisce al rimodellamento dei tessuti.

Endocitosi e fagocitosi

L'endocitosi e la fagocitosi hanno un ruolo nell'assunzione di elementi esterni alle cellule e nella sua successiva degradazione.

Durante la fagocitosi, alcune cellule - come i macrofagi - sono responsabili dell'ingestione o degradando particelle di dimensioni considerevoli, come batteri o cellule delle cellule.

Queste molecole sono ingerite da una vacuola fagocitica, chiamata fagosoma, che, come nel caso precedente, si fonderà con i licenziali. La fusione provoca il rilascio di enzimi digestivi all'interno del fagi.

Tipi di lisosomi

Alcuni autori fanno la distinzione di questo compartimento in due tipi principali: Tipo I e Tipo II. Quelli dei lisosomi di tipo I o primari sono coinvolti nella conservazione degli enzimi idrolitici, mentre i lisosomi secondari sono correlati ai processi di catalisi.

Formazione di lisosomi

La formazione di lisosomi inizia con la cattura di molecole dalla fine della vescicola endocitica. Quest'ultimo si fonde con altre strutture chiamate endosomi precoci.

Successivamente, i primi endosomi subiscono un processo di maturazione e danno origine a endosomi tardivi.

Un terzo componente appare nel processo di addestramento: vescicole di trasporto. Questi contengono idrolasi acidi dalla rete trans dell'apparato Golgi. Entrambe le strutture - vescicole di trasporto e endosomi tardivi - vengono unite e trasformate in un lisosoma, dopo aver acquisito l'insieme di enzimi lisosomiali.

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Durante il processo, si verifica il riciclaggio dei recettori della membrana attraverso endosomi di riciclaggio.

Le idrolasi acide sono separate dal recettore del fosfato Hand-6 durante il processo di fusione degli organelli che danno origine ai lisosomi. Questi recettori entrano di nuovo nella rete trans Golgi.

Differenze tra endosomi e lisosomi

La confusione tra endosomi e termini lisosomi è comune. I primi sono compartimenti cellulari circondati da membrana - come i lisosomi. Tuttavia, la distinzione cruciale tra entrambi gli organelli è che i lisosomi mancano di recettori manuali-6-fosfato.

Oltre a queste due entità biologiche, ci sono altri tipi di vescicole. Uno di questi sono i vacuole, il cui contenuto è principalmente acqua.

Le vescicole di trasporto, come suggeriscono il nome, partecipa allo spostamento delle sostanze in altre posizioni cellulari. Le vescicole del segretario, nel frattempo, eliminano i rifiuti o il materiale chimico (come quelli che partecipano alla sinapsi dei neuroni.)

Malattie associate

Nell'uomo, le mutazioni nei geni che codificano per gli enzimi del lisosoma sono associate a più di 30 malattie congenite. Queste patologie sono racchiuse nel termine "malattie del deposito litosomico."

Sorprendentemente, molte di queste condizioni derivano dal danno a un singolo enzima lisosomiale.

Negli individui colpiti, la conseguenza di avere un enzima non funzionale all'interno dei lisosomi è l'accumulo di prodotti di scarto.

L'alterazione del deposito lisosomiale più comune è nota come malattia di Gaucher ed è associata a una mutazione nel gene che codifica per l'enzima responsabile dei glicolipidi. Come fatto curioso, la malattia mostra una frequenza abbastanza elevata tra la popolazione di ebrei, colpita a 1 per 2500 individui.

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