Λυσοσώματα: τι είναι, δομή και λειτουργίες στο κύτταρο

Όλοι όσοι έχουμε σπουδάσει βιολογία στο λύκειο έχουμε δώσει τα μέρη του κυττάρου. Τι κι αν κυτταρικός πυρήνας, τι εάν πλασματική μεμβράνη, τι εάν Golgi και ενδοπλασματικό δίκτυο... αλλά υπάρχει ένα μέρος που σχεδόν πάντα περνά απαρατήρητο.

Είτε λόγω του μεγέθους τους είτε επειδή στην εμφάνιση είναι πολύ απλά, τα λυσοσώματα δεν είχαν μεγάλη σημασία στα μαθήματα βιολογίας, παρά το γεγονός ότι εάν δεν εκτελούν σωστά τις λειτουργίες τους, τα σχετικά ιατρικά προβλήματα είναι θανατηφόρα.

Θα τους δώσουμε λίγη σημασία και θα δούμε ποιες είναι, ποιες λειτουργίες εκπληρώνουν και ποιες ασθένειες μπορούν να προκαλέσουν εάν δεν λειτουργούν σωστά.

• Σχετικό άρθρο: "Τα πιο σημαντικά κυτταρικά μέρη και οργανίδια: μια περίληψη"

Τι είναι τα λυσοσώματα;

λυσοσώματα είναι μεμβρανώδεις δομές που βρίσκονται μέσα στα κύτταρα. Μέσα σε αυτά υπάρχουν ένζυμα, τα οποία χρησιμοποιούνται για τη διεξαγωγή διαφόρων μεταβολικών διεργασιών στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου και σε ορισμένα οργανίδια, ουσίες αποδόμησης. Για να το πούμε, αυτές οι φυσαλίδες με ένζυμα μέσα τους είναι σαν τα στομάχια του κυττάρου.

Στην ανενεργή κατάσταση, η εμφάνισή τους είναι κοκκώδης, ενώ όταν ενεργοποιηθούν, έχουν φυσαλιδώδες σχήμα, ποικίλου μεγέθους. Αυτό το μέγεθος μπορεί να είναι μεταξύ 0,1 και 1,2 μm και είναι σφαιρικά. Αυτές οι δομές μπορούν να βρεθούν σε όλα τα ζωικά κύτταρα, αποτελώντας χαρακτηριστικό μέρος αυτού του τύπου των κυττάρων και σχηματίζεται από τη συσκευή Golgi, έχοντας ως κύρια λειτουργία τη μεταφορά και χρήση του ένζυμα. Αν και η συσκευή Golgi βρίσκεται επίσης στο φυτικό κύτταρο, δεν υπάρχουν λυσοσώματα σε αυτήν.

Ποιες ουσίες μπορούν να βρεθούν στα λυσοσώματα;

Μέσα στα λυσοσώματα μπορούμε να βρούμε διαφορετικούς τύπους ενζύμων, τα οποία θα είναι εξειδικευμένα στην πέψη διαφορετικών τύπων ουσιών.. Για να ενεργοποιηθούν τα ένζυμα είναι απαραίτητο τα λυσοσώματα να έχουν μέσα τους ένα μέσο με όξινο pH μεταξύ 4,6 και 5,0. Από τα κυριότερα έχουμε τρία:

• Λιπάσες: αφομοιώνουν τα λιπίδια ή τα λίπη.
• Γλυκοζιδάσες: διασπούν και αφομοιώνουν τους υδατάνθρακες.
• Πρωτεάσες: αφομοιώνουν τις πρωτεΐνες.
• Νουκλεάσες: είναι υπεύθυνες για τα νουκλεϊκά οξέα.

Κάθε λυσόσωμα μπορεί να περιέχει περίπου 40 υδρολυτικά ένζυμα., δηλαδή ένζυμα που καταλύουν μια χημική αντίδραση μεταξύ ενός μορίου νερού (Η2Ο) και ενός άλλου ή πολλών μορίων άλλων ουσιών.

Ταξινόμηση ουσιών ανάλογα με το ρόλο τους στην πέψη

Ομοίως, τα προαναφερθέντα ένζυμα μπορούν να ταξινομηθούν ανάλογα με το ρόλο τους σε όλη τη διαδικασία πέψης των ουσιών. Έτσι, μιλάμε για πρωτογενή ένζυμα και δευτερεύοντα ένζυμα:

1. πρωτογενή ένζυμα

Αποτελούνται μόνο από ένζυμα υδρολάσης και δεν περιέχουν άλλα κυστίδια.. Είναι ένζυμα που δεν έχουν ακόμη συμμετάσχει στην πέψη των ουσιών.

2. δευτερογενή ένζυμα

Είναι ο συνδυασμός πρωτογενών ενζύμων με άλλα κυστίδια. Αυτά τα ένζυμα θα είναι εκείνα που είναι υπεύθυνα για την πέψη του κυττάρου, τον καθαρισμό των δομών που είναι κατεστραμμένες, αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως εσωτερική πέψη του κυττάρου.

Ταξινόμηση των ουσιών ανάλογα με το υλικό που αφομοιώνουν

Εκτός από αυτήν την ταξινόμηση, έχουμε μία που αναφέρεται στο είδος του υλικού που είναι υπεύθυνο για την πέψη, έχοντας ετεροφαγικά και αυτοφαγικά κενοτόπια:

1. ετεροφαγικά κενοτόπια

είναι τα ένζυμα που είναι υπεύθυνοι για την επίθεση και την πέψη υλικού έξω από το κύτταρο. Ανάμεσα σε σωματίδια έξω από το κύτταρο έχουμε βακτήρια και υπολείμματα γειτονικών κυττάρων.

2. αυτοφαγικά κενοτόπια

Οι ουσίες που θα αφομοιωθούν με αυτά τα λυσοσώματα προέρχονται από το εσωτερικό περιβάλλον του κυττάρου.

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: "Κύριοι τύποι κυττάρων του ανθρώπινου σώματος"

Δομή αυτού του τμήματος του κυττάρου

Η δομή των λυσοσωμάτων δεν είναι πολύ περίπλοκη. Εμφανίζονται με τη μορφή σφαιρικών σωματιδίων, με μεταβλητές διαστάσεις που μπορεί να είναι περίπου μεταξύ 100 και 150 νανόμετρα (nm) σε διάμετρο. Αν και μικρά, αυτά τα σωματίδια Μπορούν να αντιπροσωπεύουν το 5% του συνολικού όγκου του κελιού., ποσοστό το οποίο μπορεί να τροποποιηθεί ανάλογα με τον ρυθμό πέψης που μεταφέρει το κύτταρο, αυτή είναι η ποσότητα των ουσιών που «αποσυναρμολογεί».

Το πιο αξιοσημείωτο κομμάτι, μετά τα ένζυμα που έχουμε ήδη δει, είναι η λυσοσωμική μεμβράνη.. Είναι μια απλή μεμβράνη, η οποία έχει σκοπό να αποτρέψει τη διασπορά των ενζύμων που βρίσκονται μέσα στο λυσόσωμα μέσω του κυτταροπλάσματος. Δεδομένου ότι τα ένζυμα είναι ουσίες που προκαλούν διεργασίες κατά τις οποίες τα μόρια «καταστρέφονται», είναι βολικό να Διατηρήστε τα ασφαλή, γιατί, διαφορετικά, το κύτταρο καταστρέφεται, προκαλώντας αυτόλυση του κυττάρου. ίδιο.

Εάν τα ένζυμα δεν έχουν συντεθεί σωστά, μπορεί να έχει σοβαρές συνέπειες για το κύτταρο και, κατά συνέπεια, για ολόκληρο τον οργανισμό. Αυτό συμβαίνει επειδή, σε αυτή την περίπτωση, τα υπολειμματικά προϊόντα που προκύπτουν από τις μεταβολικές αντιδράσεις που συμβαίνουν μέσα στα λυσοσώματα θα παραμείνουν αποθηκευμένα στο κύτταρο, δυνητικά καταστρέφοντάς το.

Ένα παράδειγμα ασθένειας που οφείλεται σε προβλήματα λυσοσωμάτων είναι η γλυκογένεση τύπου II, όπου το ένζυμο β-γλυκοσιδάση είναι απουσιάζει, γεγονός που προκαλεί τη συσσώρευση μεγάλων ποσοτήτων γλυκογόνου στα όργανα, κάτι που είναι θανατηφόρο για οργανισμός.

λειτουργίες

Αν και μικρό, τα λυσοσώματα εκτελούν πολύ σημαντικές λειτουργίες στο σώμα.

1. αποικοδόμηση ουσίας

Η κύρια λειτουργία των λυσοσωμάτων είναι η πέψη ουσιών, τόσο εξωτερικών όσο και εσωτερικών του κυττάρου. Οι εσωτερικές ουσίες μπορεί να είναι συστατικά που δεν χρειάζεται πλέον το κύτταρο, αλλά αυτό μπορεί να υποβαθμιστεί περαιτέρω. Τα λυσοσώματα είναι υπεύθυνα για τη μείωση της πολυπλοκότητας αυτών των ουσιών έτσι ώστε η αποβολή τους να είναι ευκολότερη.

Πραγματοποιούν επίσης εσωτερική πέψη, η οποία συμβαίνει σε περίπτωση που το κύτταρο καταστραφεί. Με αυτόν τον τρόπο πέπτονται οι κατεστραμμένες δομές ή, αν χρειαστεί, ολόκληρο το κύτταρο αντικαθίσταται από ένα νέο και πιο λειτουργικό.

2. Μηχανισμός άμυνας

Τα λυσοσώματα, εκτός από τις ουσίες πέψης, είναι ένας πολύ σημαντικός αμυντικός μηχανισμός για το κύτταρο, αφού είναι ικανά να το υπερασπιστούν από την επίθεση εισβάλλοντας βακτηρίδια.

Είναι επιφορτισμένοι με την άμυνα του οργανισμού από την επίθεση βακτηρίων, την παγίδευση τους σε κυστίδια και την πέψη τους, ενεργοποιώντας έτσι την ανοσολογική απόκριση.

3. μεταβολικός αισθητήρας

Τα λυσοσώματα, εκτός από αποικοδομητικές ουσίες, συμμετέχουν στην αντίληψη της μεταβολικής κατάστασης του κυττάρου. Στην πραγματικότητα, Ανάλογα με τη θέση των πληθυσμών των λυσοσωμάτων, έχουν μια πιο υποβαθμιστική λειτουργία ή μια πιο αισθητηριακή λειτουργία.

Έχει φανεί ότι ο περιπυρηνικός πληθυσμός των λυσοσωμάτων, δηλαδή κοντά στον κυτταρικό πυρήνα, εμπλέκεται περισσότερο στην υποβάθμιση, ενώ ένας άλλος, πιο περιφερειακός, θα ήταν υπεύθυνος για τη γνώση της κατάστασης της διαθεσιμότητας πόροι.

4. εξωκυττάρωση

Τα τελευταία χρόνια έχει παρατηρηθεί ότι τα λυσοσώματα έχουν την ικανότητα να συμμετέχουν στην εξωκυττάρωση, δηλαδή στην απομάκρυνση ουσιών από το εσωτερικό περιβάλλον του κυττάρου.

Έχουμε ιδιαίτερη περίπτωση στα ηπατικά κύτταρα. Τα λυσοσώματα των ηπατικών κυττάρων είναι υπεύθυνα για αυτά τα κύτταρα που εκκρίνουν λυσοσωμικά ένζυμα στη χολή.

Οδοί αποδόμησης ουσιών

Υπάρχουν τρεις οδοί μέσω των οποίων φθάνουν οι ουσίες που πρόκειται να αφομοιωθούν στα λυσοσώματα:

Στην πρώτη, τα λυσοσώματα θα μπορούσαν να θεωρηθούν ως ο τελικός σταθμός της ενδοκυτταρικής οδού, αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο εισάγονται διάφορα είδη ενώσεων στο κύτταρο. Τα περισσότερα από τα μόρια που αποικοδομούνται από αυτή την οδό πρέπει πρώτα να περάσουν από τα αυτοφαγικά κενοτόπια.

Το δεύτερο αναφέρεται σε μη βοηθητικά σωματίδια που έχουν φαγοκυτταρωθεί, όπως βακτήρια ή υπολειμματικά σωματίδια από άλλα κύτταρα. Αυτά τα σωματίδια πρέπει να περιέχονται μέσα στα λυσοσώματα, ώστε να μπορούν να αφομοιωθούν, διασφαλίζοντας έτσι ότι θα καταλήξουν να εξαλειφθούν χωρίς να βλάψουν το κύτταρο στο πέρασμά τους. Το διαμέρισμα στο οποίο είναι παγιδευμένα θα ωριμάσει σε αυτό που ονομάζεται φαγόσωμα, το οποίο θα συγχωνευθεί με το λυσόσωμα μόλις ωριμάσει το πρώτο.

Η τρίτη οδός αποικοδόμησης είναι η αυτοφαγία. Είναι μια διαδικασία που συμβαίνει σε όλα τα οργανίδια όταν καταστραφούν. Τα λυσοσώματα συμμετέχουν σε διαφορετικούς τύπους αυτοφαγίας, προσαρμόζονται στο κατεστραμμένο οργανίδιο και στις ανάγκες του κυττάρου ή στο πόσο διασώσιμο είναι.

λυσοσωμικές ασθένειες

Λυσοσωμικές ασθένειες είναι αυτά που προκαλούνται από την ανεξέλεγκτη απελευθέρωση ενζύμων έξω από το κύτταρο, ή και λόγω δυσλειτουργίας των λυσοσωμάτων, που οδηγούν στη συσσώρευση επιβλαβών ουσιών.

σφιγγολιπίδωση

Είναι μια ιατρική κατάσταση που προκαλεί ένα σύνολο ασθενειών. Προκαλείται από μια δυσλειτουργία σε ένα από τα ένζυμα που είναι υπεύθυνα για τη διάσπαση των σφιγγολιπιδίων, μερικές πολύ κοινές ουσίες στον εγκέφαλο.

Εξαιτίας αυτού, η κατάσταση προκαλεί εγκεφαλική βλάβη, προκαλώντας διανοητική αναπηρία και πρόωρο θάνατο. Μεταξύ των ασθενειών που οφείλονται στη σφιγγολιπίδωση μπορούμε να βρούμε τη νόσο Krabbe, τη νόσο Tay-Sachs, τη νόσο Gaucher και τη νόσο Niemann-Pick.

Νόσος του Wolfman

Είναι μια συγγενής λιπίδωση. Είναι κληρονομικό, μεταδίδεται με αυτοσωμική υπολειπόμενη κληρονομικότητα και προκαλείται από το ανεπάρκεια ενός λυσοσωμικού ενζύμου, της όξινης λιπάσης, η παραγωγή της κωδικοποιείται στον μακρύ βραχίονα του χρωμοσώματος 10.

Η γαστρική λιπάση έχει τη λειτουργία της διάσπασης των τριγλυκεριδίων βραχείας και μακράς αλυσίδας, καθώς και των εστέρων της χοληστερόλης στις βασικές τους μονάδες. Όταν δεν έχετε αυτό το ένζυμο, αυτά τα τριγλυκερίδια και οι εστέρες συσσωρεύονται σε διάφορα όργανα.

Τα πρώτα συμπτώματα εμφανίζονται κατά τις πρώτες εβδομάδες της ζωής, όντας έμετος, διάρροια, διόγκωση ήπατος και σπλήνας, διάταση της κοιλιάς, προοδευτικός υποσιτισμός και σταματώντας την καμπύλη βάρους. Εξελίσσεται πολύ γρήγορα σε χειρότερα συμπτώματα και τελειώνει με το θάνατο του μωρού μετά από ένα χρόνο.

Γλυκογένεση τύπου II ή νόσος Pompe

Είναι ελάττωμα της όξινης μαλτάσης, ελάττωμα το οποίο προκαλεί το γλυκογόνο να εμφανίζεται αποθηκευμένο στα λυσοσώματα χωρίς να διασπάται σωστά.

Είναι μια πολύ σπάνια και εξουθενωτική μυϊκή νόσος, που επηρεάζει τόσο παιδιά όσο και ενήλικες. Στην παιδική ηλικία εκδηλώνεται ήδη κατά τους πρώτους μήνες, αλλά σε πιο ενήλικα στάδια μπορεί να εμφανιστεί ξαφνικά, με πιο αργή εξέλιξη.

Και στις δύο ηλικιακές ομάδες υπάρχει μυϊκή αδυναμία και εμφάνιση αναπνευστικών προβλημάτων. Στα παιδιά η καρδιά φαίνεται διευρυμένη, εκτός από το ότι δεν μπορεί να στηρίξει το κεφάλι.

Η ασθένεια αυτή θεωρείται πανεθνική, εμφανίζεται δηλαδή σε όλες τις φυλές, αλλά τα ποσοστά ποικίλλουν από φυλή σε φυλή. Η συχνότητα εμφάνισης στα αφροαμερικανικά παιδιά είναι πολύ υψηλή, 1 στα 14.000, ενώ στους ενήλικες του Καυκάσου είναι 1 στους 60.000 και στα παιδιά είναι 1 στα 100.000.

Βιβλιογραφικές αναφορές:

• Κούπερ, Γ. M., Hausmann, R. Ε (2011). Το κύτταρο. Μαδρίτη: Marban.
• Kuehnel, W. (2003). Color Atlas of Cytology, Histology, & Microscopic Anatomy (4η έκδοση). thieme. Π. 34. ISBN 1-58890-175-0.