Lysosomes: คืออะไร โครงสร้างและหน้าที่ในเซลล์

พวกเราทุกคนที่เรียนชีววิทยาในโรงเรียนมัธยมได้ให้ส่วนของเซลล์ จะเกิดอะไรขึ้นถ้านิวเคลียสของเซลล์ จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเป็นพลาสมาติกเมมเบรน จะเกิดอะไรขึ้นถ้ากอลจิและเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม... แต่มีส่วนหนึ่งที่แทบจะไม่มีใครสังเกตเห็น

อาจเป็นเพราะขนาดหรือเพราะรูปลักษณ์ที่เรียบง่าย ไลโซโซมไม่มีความโดดเด่นมากนัก ในชั้นเรียนชีววิทยาแม้ว่าพวกเขาจะทำหน้าที่ไม่ถูกต้องปัญหาทางการแพทย์ที่เกี่ยวข้องจะถึงแก่ชีวิต

เราจะให้พวกเขาโดดเด่นเล็กน้อยและดูว่าพวกเขาคืออะไรทำหน้าที่อะไรและพวกเขาสามารถทำให้เกิดโรคใดหากทำงานไม่ถูกต้อง

• บทความที่เกี่ยวข้อง: "ส่วนของเซลล์และออร์แกเนลล์ที่สำคัญที่สุด: บทสรุป"

ไลโซโซมคืออะไร?

ไลโซโซม เป็นโครงสร้างเมมเบรนที่พบในเซลล์. ภายในเซลล์เหล่านี้ประกอบด้วยเอนไซม์ซึ่งใช้ในการดำเนินกระบวนการเมแทบอลิซึมต่างๆ ในไซโตพลาสซึมของเซลล์และในออร์แกเนลล์บางชนิด ซึ่งเป็นสารที่ย่อยสลาย ฟองเหล่านี้มีเอนไซม์อยู่ข้างใน เปรียบเสมือนกระเพาะของเซลล์

ในสภาวะที่ไม่ได้ใช้งาน ลักษณะจะเป็นเม็ดๆ ในขณะที่เมื่อถูกกระตุ้น จะมีรูปร่างตุ่มนูนขนาดต่างๆ กัน ขนาดนี้สามารถอยู่ระหว่าง 0.1 ถึง 1.2 ไมครอน และเป็นทรงกลม โครงสร้างเหล่านี้สามารถพบได้ในเซลล์สัตว์ทุกชนิด ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ชนิดนี้ ของเซลล์และถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องมือ Golgi ซึ่งมีหน้าที่หลักในการขนส่งและการใช้ เอนไซม์ แม้ว่าเครื่องมือ Golgi จะพบได้ในเซลล์พืช แต่ก็ไม่มีไลโซโซมอยู่ในนั้น

ไลโซโซมพบสารอะไรได้บ้าง?

ภายในไลโซโซมเราสามารถพบเอนไซม์ประเภทต่างๆ ซึ่งจะเชี่ยวชาญในการย่อยสารประเภทต่างๆ. เพื่อให้เอนไซม์ทำงาน ไลโซโซมจำเป็นต้องมีตัวกลางที่มีค่า pH เป็นกรดอยู่ภายในระหว่าง 4.6 ถึง 5.0 ในบรรดาหลัก ๆ เรามีสาม:

• ไลเปส: ย่อยไขมันหรือไขมัน
• กลูโคซิเดส: สลายและย่อยคาร์โบไฮเดรต
• โปรตีเอส: ย่อยโปรตีน
• นิวเคลียส: มีหน้าที่สร้างกรดนิวคลีอิก

แต่ละไลโซโซมสามารถมีเอนไซม์ไฮโดรไลติกได้ประมาณ 40 ตัวกล่าวคือ เอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาเคมีระหว่างโมเลกุลของน้ำ (H2O) กับโมเลกุลของสารอื่นอีกโมเลกุลหนึ่งหรือหลายโมเลกุล

การจำแนกสารตามหน้าที่ในการย่อยอาหาร

ในทำนองเดียวกัน เอนไซม์ดังกล่าวสามารถจำแนกตามบทบาทในระหว่างกระบวนการย่อยสารทั้งหมด ดังนั้นเราจึงพูดถึงเอนไซม์หลักและเอนไซม์รอง:

1. เอนไซม์หลัก

ประกอบด้วยเอนไซม์ไฮโดรเลสเท่านั้นและไม่มีถุงอื่น ๆ. เป็นเอนไซม์ที่ยังไม่ได้มีส่วนร่วมในการย่อยสาร

2. เอนไซม์ทุติยภูมิ

เป็นการรวมกันของเอนไซม์หลักกับถุงอื่น ๆ. เอนไซม์เหล่านี้จะทำหน้าที่ย่อยเซลล์ ทำความสะอาดโครงสร้างที่เสียหาย กระบวนการนี้เรียกว่าการย่อยอาหารภายในเซลล์

การจำแนกประเภทของสารตามวัสดุที่ย่อย

นอกจากการจำแนกประเภทนี้แล้ว เรายังมีประเภทหนึ่งที่อ้างถึงประเภทของวัสดุที่รับผิดชอบในการย่อยอาหาร โดยมีแวคิวโอลแบบเฮเทอโรฟาจิกและออโตฟาจิก:

1. heterophagic vacuoles

เป็นเอนไซม์ที่ มีหน้าที่โจมตีและย่อยอาหารภายนอกเซลล์. ระหว่างอนุภาคนอกเซลล์เรามีแบคทีเรียและซากของเซลล์ข้างเคียง

2. autophagic vacuoles

สารที่จะถูกย่อยด้วยไลโซโซมเหล่านี้มาจากสิ่งแวดล้อมภายในเซลล์

• คุณอาจจะสนใจ: "ประเภทเซลล์หลักของร่างกายมนุษย์"

โครงสร้างของเซลล์ส่วนนี้

โครงสร้างของไลโซโซมไม่ซับซ้อนมากนัก พวกมันปรากฏอยู่ในรูปของเม็ดเลือดทรงกลมที่มีขนาดแปรผันได้ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 100 ถึง 150 นาโนเมตร (นาโนเมตร) แม้ว่าจะมีขนาดเล็ก แต่คลังข้อมูลเหล่านี้ สามารถคิดเป็น 5% ของปริมาตรทั้งหมดของเซลล์เปอร์เซ็นต์ที่สามารถปรับเปลี่ยนได้ขึ้นอยู่กับอัตราการย่อยที่เซลล์แบกรับ นี่คือปริมาณของสารที่ "แยกส่วน"

ส่วนที่โดดเด่นที่สุดรองจากเอนไซม์ที่เราได้เห็นแล้วคือเยื่อหุ้มไลโซโซม. เป็นเยื่อหุ้มธรรมดาซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อป้องกันไม่ให้เอนไซม์ที่พบในไลโซโซมกระจายตัวผ่านไซโตพลาสซึม เนื่องจากเอนไซม์เป็นสารที่กระตุ้นกระบวนการที่โมเลกุลถูก "ทำลาย" จึงสะดวก เก็บรักษาพวกมันให้ปลอดภัย มิฉะนั้น เซลล์จะถูกทำลาย กระตุ้นการสลายตัวอัตโนมัติของเซลล์ เดียวกัน.

ถ้าเอ็นไซม์ได้รับการสังเคราะห์อย่างไม่เหมาะสม ก็อาจส่งผลร้ายแรงต่อเซลล์และเป็นผลต่อสิ่งมีชีวิตทั้งหมด เนื่องจากในกรณีนี้ ผลิตภัณฑ์ที่เหลือซึ่งเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเมแทบอลิซึมที่เกิดขึ้นภายในไลโซโซมจะยังคงเก็บไว้ในเซลล์ ซึ่งอาจสร้างความเสียหายได้

ตัวอย่างของโรคที่เกิดจากปัญหาของ lysosome คือ glycogenosis type II โดยที่เอนไซม์ β-glucosidase ขาดไปซึ่งทำให้ไกลโคเจนสะสมในอวัยวะจำนวนมากซึ่งเป็นสิ่งที่ร้ายแรงสำหรับ สิ่งมีชีวิต

ฟังก์ชั่น

แม้จะมีขนาดเล็ก ไลโซโซมทำหน้าที่สำคัญมากในร่างกาย.

1. การย่อยสลายของสาร

หน้าที่หลักของไลโซโซมคือการย่อยสารทั้งภายนอกและภายในเซลล์ สารภายในสามารถเป็นส่วนประกอบที่เซลล์ไม่ต้องการอีกต่อไปแต่สามารถลดลงได้อีก ไลโซโซมมีหน้าที่ในการลดความซับซ้อนของสารเหล่านี้เพื่อให้การกำจัดง่ายขึ้น

พวกเขายังดำเนินการย่อยอาหารภายในซึ่งเกิดขึ้นในกรณีที่เซลล์เสียหาย ด้วยวิธีนี้ โครงสร้างที่เสียหายจะถูกย่อย หรือถ้าจำเป็น เซลล์ทั้งหมดจะถูกแทนที่ด้วยเซลล์ใหม่ที่ใช้งานได้ดีกว่า

2. กลไกการป้องกัน

ไลโซโซมนอกเหนือจากการย่อยสารต่างๆ แล้ว ยังเป็นกลไกการป้องกันที่สำคัญมากสำหรับเซลล์ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา สามารถปกป้องมันจากการโจมตีของแบคทีเรียที่บุกรุก.

พวกเขามีหน้าที่รับผิดชอบในการปกป้องสิ่งมีชีวิตจากการโจมตีของแบคทีเรีย ดักจับพวกมันในถุงและย่อยพวกมัน ดังนั้นจึงกระตุ้นการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน

3. เซ็นเซอร์เมตาบอลิซึม

Lysosomes นอกเหนือจากการย่อยสลายสารมีส่วนร่วมในการรับรู้สถานะการเผาผลาญของเซลล์ ในความเป็นจริง, ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของประชากรไลโซโซม พวกมันมีหน้าที่ย่อยสลายมากกว่าหรือมีประสาทสัมผัสมากกว่า.

เป็นที่ประจักษ์แล้วว่าจำนวนประชากรรอบนิวเคลียสของไลโซโซม ซึ่งก็คือใกล้กับนิวเคลียสของเซลล์ มีส่วนเกี่ยวข้องกับ ความเสื่อมโทรมในขณะที่อีกสิ่งหนึ่งซึ่งอยู่รอบข้างมากกว่าจะทำหน้าที่ในการรู้สถานะของการมีอยู่ของ ทรัพยากร.

4. เอ็กโซไซโทซิส

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาพบว่า lysosomes มีความสามารถในการมีส่วนร่วมใน exocytosis นั่นคือการกำจัดสารออกจากสภาพแวดล้อมภายในเซลล์

เรามีกรณีเฉพาะในเซลล์ตับ ไลโซโซมของเซลล์ตับมีหน้าที่ทำให้เซลล์เหล่านี้หลั่งเอนไซม์ไลโซโซมออกมาในน้ำดี

เส้นทางการย่อยสลายของสาร

มีสามเส้นทางที่สารที่จะถูกย่อยในไลโซโซมมาถึง:

ในขั้นแรก ไลโซโซมสามารถพิจารณาได้ว่าเป็น สถานีปลายทางของ endocytic pathwayซึ่งเป็นวิธีการนำสารประกอบประเภทต่างๆ เข้าสู่เซลล์ โมเลกุลส่วนใหญ่ที่ย่อยสลายด้วยวิธีนี้จะต้องผ่านออโตฟาจิกแวคิวโอลก่อน

ประการที่สองหมายถึง อนุภาคที่ไม่ช่วยเหลือซึ่งถูกฟาโกไซโตสทำลาย เช่น แบคทีเรียหรืออนุภาคที่เหลือจากเซลล์อื่น. อนุภาคเหล่านี้ต้องบรรจุอยู่ภายในไลโซโซมเพื่อให้สามารถย่อยได้ ดังนั้นจึงมั่นใจได้ว่าจะถูกกำจัดโดยไม่ทำลายเซลล์ในทางเดินของพวกมัน ช่องที่พวกมันถูกกักไว้จะโตเต็มที่เป็นสิ่งที่เรียกว่า ฟาโกโซม ซึ่งจะหลอมรวมกับไลโซโซมเมื่อตัวแรกโตเต็มที่

เส้นทางที่สามของการย่อยสลายคือ autophagy เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในอวัยวะทั้งหมดเมื่อได้รับความเสียหาย Lysosomes มีส่วนร่วมใน autophagy ประเภทต่างๆ ปรับตัวให้เข้ากับอวัยวะที่เสียหายในคำถามและความต้องการของเซลล์หรือความสามารถในการกู้คืน

โรคไลโซโซม

โรค Lysosomal เป็นเอนไซม์ที่เกิดจากการหลั่งเอนไซม์นอกเซลล์อย่างควบคุมไม่ได้หรือเกิดจากความผิดปกติของไลโซโซม ซึ่งนำไปสู่การสะสมของสารอันตราย

โรคสฟิงโกลิพิโดซิส

เป็นเงื่อนไขทางการแพทย์ที่ก่อให้เกิดโรคต่างๆ มันเกิดจาก การทำงานผิดปกติของเอนไซม์ตัวใดตัวหนึ่งที่มีหน้าที่ทำลายสฟิงโกลิพิดสารบางอย่างที่พบได้บ่อยในสมอง

เพราะเหตุนี้ ภาวะนี้ทำให้สมองถูกทำลาย ทำให้เกิดภาวะบกพร่องทางสติปัญญาและเสียชีวิตก่อนวัยอันควร ในบรรดาโรคที่เกิดจาก sphingolipidosis เราสามารถพบโรค Krabbe, โรค Tay-Sachs, โรค Gaucher และโรค Niemann-Pick

โรควูล์ฟแมน

มันเป็นไขมันที่มีมา แต่กำเนิด มันเป็นกรรมพันธุ์, ถ่ายทอดโดย autosomal recessive inheritance, และเกิดจาก การขาดเอนไซม์ lysosomal, acid lipase, การผลิตที่เข้ารหัสบนแขนยาวของโครโมโซม 10.

เอนไซม์ไลเปสในกระเพาะอาหารมีหน้าที่สลายไตรกลีเซอไรด์สายสั้นและสายยาว รวมทั้งเอสเทอร์ของคอเลสเตอรอลให้เป็นหน่วยพื้นฐาน เมื่อคุณไม่มีเอนไซม์นี้ ไตรกลีเซอไรด์และเอสเทอร์เหล่านี้จะถูกสะสมในอวัยวะต่างๆ

อาการแรกปรากฏขึ้นในช่วงสัปดาห์แรกของชีวิต อาเจียน ท้องร่วง ตับและม้ามโต ท้องอืด ขาดสารอาหารมากขึ้น และหยุดเส้นโค้งน้ำหนัก มันพัฒนาอย่างรวดเร็วจนอาการแย่ลงและจบลงด้วยการตายของทารกหลังจากผ่านไปหนึ่งปี

Glycogenosis type II หรือโรค Pompe

เป็นความบกพร่องของกรดมอลเตส บกพร่องที่ ทำให้ไกลโคเจนถูกเก็บไว้ในไลโซโซมโดยไม่ถูกสลายอย่างเหมาะสม.

เป็นโรคกล้ามเนื้อที่หายากมากและทำให้ร่างกายทรุดโทรม ส่งผลกระทบต่อทั้งเด็กและผู้ใหญ่ ในวัยเด็กจะปรากฏตัวในช่วงเดือนแรก ๆ แต่ในระยะผู้ใหญ่อาจปรากฏขึ้นอย่างกะทันหันโดยมีความก้าวหน้าช้ากว่า

ในทั้งสองกลุ่มอายุ มีอาการกล้ามเนื้ออ่อนแรงและมีปัญหาเกี่ยวกับระบบทางเดินหายใจ. ในเด็กหัวใจจะขยายใหญ่ขึ้นและไม่สามารถพยุงศีรษะได้

โรคนี้ถือเป็นโรคทางชาติพันธุ์ กล่าวคือพบได้ในทุกเชื้อชาติ แต่เปอร์เซ็นต์จะแตกต่างกันไปในแต่ละเชื้อชาติ อุบัติการณ์ในเด็กแอฟริกันอเมริกันสูงมาก 1 ใน 14,000 ในขณะที่ผู้ใหญ่คอเคเชียนจะอยู่ที่ 1 ใน 60,000 และในเด็กจะอยู่ที่ 1 ใน 100,000

การอ้างอิงบรรณานุกรม:

• คูเปอร์, จี. M., Hausmann, ร. จ (2554). เซลล์ มาดริด: มาร์บัน
• คูห์เนล ดับเบิลยู. (2003). แผนที่สีของ Cytology, Histology และ Microscopic Anatomy (พิมพ์ครั้งที่ 4) ธีม หน้า 34. ไอ 1-58890-175-0