Fungsi, Jenis dan Penyakit Lysosomes

The lysosomes zarah membran terletak di antara mitokondria dan microsomes mengandungi pelbagai enzim pencernaan (anggaran 50) digunakan terutamanya untuk penghadaman dan penghapusan organel yang berlebihan atau haus, zarah makanan dan bakteria atau virus.

Menggunakan istilah yang lebih kerap, seseorang boleh mengatakan bahawa lisosom adalah seperti perut sel.

Lisosom dikelilingi oleh membran yang terdiri daripada fosfolipid yang memisahkan bahagian dalam lysosomes dari persekitaran luar membran. Phospholipid adalah molekul sel yang sama yang membentuk membran sel yang mengelilingi seluruh sel. Lysosomes bervariasi dari 0.1 hingga 1.2 mikrometer.

Fungsi khususnya termasuk:

• pencernaan makromolekul daripada fagositosis, endositosis dan autophagy.
• pencernaan bakteria dan bahan buangan lain.
• pembaikan kerosakan pada membran plasma yang bertindak sebagai patch membran. 
• dan apoptosis.

Mereka sering dirujuk sebagai "beg bunuh diri" kerana peranan mereka dalam autolysis.

Penemuan lysosomes

Lysosomes telah ditemui oleh ahli sitologi dan biokimia Belgium, Christian René de Duve pada tahun 1950-an. De Duve memperoleh sebahagian daripada Hadiah Nobel dalam Perubatan pada tahun 1974 kerana penemuannya tentang lisosom dan organel lain yang dikenali sebagai peroxisomes..

De Duve menemui lysosomes melalui kaedah biokimia dan menggunakan mikroskop elektron. Penemuan asas ini telah membawa kepada pemahaman semasa beberapa gangguan yang diwarisi yang disebabkan oleh protein lysosomal yang cacat, termasuk penyakit Tay-Sach dan penyakit Gaucher.

Jenis

Penyelidikan baru-baru ini menunjukkan bahawa terdapat dua jenis lisosom: lysosomes konvensional dan konvensional.

Lysosomes secretors

Lysosomes rahsia didapati, tetapi tidak semata-mata, dalam sel-sel sistem imun yang berlainan, seperti limfosit T, yang berasal dari sel-sel sel hematopoietik.

Lysosomes sekretori adalah gabungan dari lisosom konvensional dan butiran-butiran rahsia. Mereka berbeza dari lisosom konvensional kerana mereka mengandungi produk sekretor tertentu sel di mana mereka berada.

Limfosit T, sebagai contoh, mengandungi produk sekretori (perforin dan granzim) yang boleh menyerang sel-sel yang dijangkiti dan tumor.

"Sel kombi dari lisosom sekretori juga mengandungi hydrolases, protein membran dan mempunyai kemudahan pengawalan pH daripada lisosom konvensional. Fungsi pengawalseliaan ini mengekalkan persekitaran berasid di mana produk sekretariat dikekalkan dalam bentuk tidak aktif.

Lysosomes secretory matang bergerak dalam sitoplasma ke membran plasma. Di sini mereka disimpan dalam mod siap sedia dengan rembesan kuat "peledak" tidak aktif tetapi siap.

Apabila sel T lymphocyte terfokus sepenuhnya pada sel sasaran, rembesan adalah "dicetuskan" dan perubahan alam sekitar dan kimia, termasuk pH, mengaktifkan rembesan sebelum menyekat sasaran.

Semua ini dilakukan dengan kawalan tepat lokasi dan pemasaan bukan sahaja untuk memaksimumkan kesan pada sasaran, tetapi juga untuk meminimumkan kerosakan cagaran ke sel-sel ramah jiran.

Kelainan yang dikawal secara genetik dari lisosom penyembuhan boleh mengakibatkan sintesis platelet terjejas, sejenis imunodeficiency dan hipopigmentasi.

Lisosom konvensional

Lysosomes berada di dalam sel sebagai organel yang boleh digunakan semula dan, apabila pembahagian sel berlaku, setiap sel anak perempuan menerima satu siri lysosomes. Adalah difikirkan bahawa deposit bahan kimia dalam lisosom boleh "diisi semula" oleh bekalan peralatan Golgi.

Bahan kimia dihasilkan dalam retikulum endoplasma, diubahsuai dalam radas Golgi dan diangkut ke lisosom dalam vesikel. Pengubahsuaian dalam peralatan Golgi termasuk "pelabelan sasaran" pada tahap molekul yang memastikan vesikel itu disampaikan kepada lisosom dan bukan kepada membran plasma atau di tempat lain.

"Label" dikembalikan kepada aparat Golgi untuk digunakan semula. Bahan dari 3 sumber yang berbeza memerlukan pembongkaran dan kitar semula. Substrat dua sumber ini memasuki sel dari luar dan yang ketiga berasal dari dalam.

Dari luar sel, proses endositosis, termasuk pinositosis, mengakui cecair dan zarah kecil melalui pembentukan, dalam membran plasma, rongga kecil yang disalut dengan protein. Meterai ini sehingga mereka membentuk vesikel yang disalut dengan protein.

Setiap vesikel menjadi "endosome awal" dan kemudian "endosome lewat". Juga dari luar sel, fagositosis (pemakanan sel) membawa zarah yang agak besar (biasanya 250 nm), termasuk bakteria dan serpihan sel.

Phagocytosis boleh dilakukan oleh "sel biasa", tetapi kebanyakannya dilakukan oleh makrofag yang boleh mengandungi sehingga 1,000 lisosom per sel. Struktur fagositosis yang dihasilkan dipanggil phagosome. Dari bahagian dalam sel, autophagosomes bertanggungjawab untuk penghapusan organel, seperti mitokondria dan ribosom.

Fungsi lysosomes

Fungsi utama lysosomes adalah:

Penghadaman intraselular

Kata lysosome berasal dari "lancar" (litik atau pencernaan), dan "soma" (badan). Vacuoles pinocytotic, terbentuk hasil daripada penyerapan bahan bendalir dalam sel atau phagocytic vacuoles (dibentuk oleh penyerapan zarah pepejal dalam sel), mengangkut bahan ke rantau protein lysosomal yang.

Protein ini boleh menjalani pencernaan dalam sel akibat daripada endositosis. Endositosis merangkumi proses fagositosis, pinositosis dan mikropinositosis.

Phagocytosis dan pinocytosis adalah mekanisme aktif di mana sel memerlukan tenaga berfungsi. Semasa fagositosis akibat leukosit, penggunaan oksigen, pengambilan glukosa dan penguraian glikogen meningkat dengan ketara.

Dalam endositosis, penguncupan actin dan myosin microfilaments hadir dalam sitoplasma periferi berlaku. Ini menyebabkan membran plasma mencontohi dan membentuk vakum endokrit. Zarah-zarah yang terkandung dalam membran yang diperoleh dari membran plasma dan membentuk vakuola kadang-kadang phagosomes selular.

Selepas kemasukan zarah atau badan besar dalam sel oleh endocytosis dan pembentukan phagosome membran phagosome dan lysosome boleh menggabungkan untuk membentuk vakuol besar tunggal.

Dalam vaksin ini, enzim lisosomal memulakan proses pencernaan bahan asing. Pada mulanya, lisosom, yang dikenali sebagai lisosom primer, mengandungi kompleks enzim dalam keadaan tidak aktif, tetapi selepas gabungan dengan phagosome ia menghasilkan lisosom menengah dengan morfologi dan enzim yang aktif.

Selepas pencernaan enzimatik, bahan yang dicerna meresap ke dalam hialoplasma sel. Sesetengah bahan mungkin kekal di dalam vakum lysosome yang diperbesarkan. Vacuole sisa ini adalah baki badan, kerana ia mengandungi sisa proses pencernaan.

Semasa kelaparan juga, lysosomes mencerna bahan makanan yang disimpan, iaitu, protein, lipid dan glikogen dari sitoplasma dan memberikan tenaga yang diperlukan oleh sel. Pencernaan protein biasanya berakhir pada tahap dipeptida, yang boleh melalui membran dan kemudian dicerna menjadi asid amino.

Pencernaan bahan intraselular atau autophagy

Banyak komponen sel, seperti mitokondria, sentiasa dikeluarkan dari sel oleh sistem lisosom. Organel sitoplasmik dikelilingi oleh membran retikulum endoplasma licin, membentuk vakuola, maka enzim lisosomal dilepaskan dalam vakum autofagus dan organel dicerna.

Autophagy adalah harta umum sel eukariotik. Ini berkaitan dengan pembaharuan komponen selular.

Pencernaan mitochondria atau struktur selular lain memberikan sumber tenaga untuk sel-sel ini. Selepas pencernaan struktur selular, vakum autofagus boleh menjadi badan sisa. 

Mereka mempunyai peranan dalam metamorfosis

Baru-baru ini, peranan lysosome telah ditemui dalam metamorfosis katak. Kehilangan ekor larva dari tadpole katak adalah disebabkan oleh aktiviti lysosomal (tindakan cathepsin yang terdapat di lisosom).

Mereka membantu dalam sintesis protein

Para saintis Novikoff dan Essner (1960) telah mencadangkan kemungkinan lysosomes dalam sintesis protein. Di hati dan pankreas sesetengah burung, lisosom kelihatan lebih aktif dan berkembang menunjukkan hubungan yang mungkin dengan metabolisme sel.

Mereka membantu dalam persenyawaan

Semasa persenyawaan, kepala sperma membongkar beberapa enzim lysosomal yang membantu dalam penembusan spermatozoa dalam lapisan vitelline ovule.

Acrosome mengandungi protease dan hyaluronidase dan asid fosfatase yang banyak. Hyaluronidase tersebar di sel-sel di sekeliling oosit dan protease mencerna zona pellucida membuat saluran di mana nukleus sperma menembusi.

Ia mempunyai peranan dalam osteogenesis

Telah dikatakan bahawa pembentukan sel tulang dan juga pemusnahannya bergantung kepada aktiviti lisosom. Begitu juga, penuaan sel dan perkembangan partenogenetik berkaitan dengan aktiviti lisosom.

Osteoklas (sel multinucleated) yang menghilangkan tulang, berbuat demikian dengan melepaskan enzim lysosomal yang merendahkan matriks organik. Proses ini diaktifkan oleh hormon paratiroid.

Malformasi lysosomes

Kerosakan lysosomes boleh membawa kepada penyakit. Sebagai contoh, apabila glikogen diserap oleh lisosom tidak dicerna, penyakit Pompe berlaku.

Rupsi lisosom dalam sel-sel kulit yang terdedah kepada cahaya matahari langsung menyebabkan perubahan patologi selepas selaran matahari. Enzim yang dikeluarkan oleh lisosom ini memusnahkan sel-sel epidermis, menyebabkan lepuh dan kemudian detasmen lapisan epidermis.

Autolysis tulang rawan dan tisu tulang

Vitamin A berlebihan menyebabkan keracunan sel. Ia mengganggu membran lysosomal, menyebabkan pembebasan enzim dalam sel dan menyebabkan autolysis dalam tulang rawan dan tisu tulang.

Penyakit Lysosomal

Penyakit Jenis Gaucher I, II dan III

Penyakit Gaucher adalah jenis penyimpanan lysosomal yang paling biasa. Penyelidik telah mengenal pasti tiga jenis penyakit Gaucher yang berlainan berdasarkan ketiadaan (jenis I) atau kehadiran dan tahap (jenis II dan III) komplikasi neurologi.

Individu yang terjejas mempunyai jenis I, mungkin mengalami lebam, keletihan kronik dan hati yang luar biasa dan / atau limpa (hepatosplenomegali).

Jenis II penyakit Gaucher berlaku pada bayi baru lahir dan bayi, dan dicirikan oleh komplikasi neurologi yang mungkin termasuk kekejangan otot sukarela, kesukaran menelan, dan kehilangan kemahiran motor yang diperoleh sebelumnya..

Jenis III penyakit Gaucher muncul pada dekad pertama kehidupan. Komplikasi neurologi mungkin termasuk kemerosotan mental, ketidakupayaan untuk menyelaraskan pergerakan sukarela dan kekejangan otot lengan, kaki atau seluruh badan.

Jenis Niemann-Pick penyakit A / B, C1 dan C2

Niemann-Pick penyakit terdiri daripada sekumpulan gangguan yang diwarisi yang berkaitan dengan metabolisme lemak. Sesetengah ciri yang biasa untuk semua jenis termasuklah pembesaran hati dan limpa. Kanak-kanak dengan Niemann-Pick penyakit, jenis A atau C, juga mengalami kehilangan kemahiran motor yang progresif, kesulitan makan, kesukaran belajar progresif dan sawan.

Penyakit Fabry

Gejala-gejala penyakit Fabry biasanya bermula semasa kanak-kanak awal atau remaja, tetapi mungkin tidak menjadi jelas sehingga dekad hidup kedua atau ketiga.

Gejala pertama termasuk episod kesakitan yang teruk di tangan dan kaki. Tanda-tanda awal lain mungkin termasuk penurunan dalam pengeluaran peluh, ketidakselesaan ketika mengalami suhu hangat dan kemunculan kemerahan hingga ruam kulit berwarna biru gelap, terutama di daerah antara pinggul dan lutut..

Penyakit penyimpanan glikogen II (penyakit Pompe)

Penyakit Pompe mempunyai bentuk permulaan yang lewat. Pesakit dengan bentuk bayi adalah yang paling teruk terjejas. Walaupun bayi ini biasanya kelihatan normal pada saat lahir, penyakit ini terjadi dalam dua hingga tiga bulan pertama dengan kelemahan otot yang progresif, penurunan nada otot (hipotonia), dan jenis penyakit jantung yang dikenali sebagai cardiomyopathy hipertrofi..

Masalah makan dan kesukaran bernafas adalah perkara biasa. Bentuk remaja / dewasa berlaku antara dekad pertama dan ketujuh sebagai kelemahan otot yang perlahan atau dengan gejala kegagalan pernafasan. 

Gangliosidosis Jenis I (Tay Sachs penyakit)

Terdapat dua bentuk utama penyakit Tay Sachs: bentuk klasik atau bayi dan bentuk permulaan yang lewat.

Pada individu dengan penyakit TaySachs zaman kanak-kanak, gejala biasanya muncul untuk kali pertama antara tiga dan lima bulan. Ini termasuk masalah pemakanan, kelemahan umum (kelesuan) dan refleks permulaan yang berlebihan sebagai tindak balas kepada bunyi-bunyi yang kuat dan tiba-tiba. Kelewatan motor dan kemerosotan mental adalah progresif.

Pada individu yang mempunyai bentuk awal, gejala boleh muncul pada bila-bila masa dari remaja hingga 30 tahun. Bentuk bayi sering berkembang pesat, mengakibatkan kemerosotan mental dan fizikal yang ketara.

Gejala ciri penyakit Tay Sachs, yang berlaku dalam 90 peratus kes, adalah perkembangan bintik merah di belakang mata. Gejala-gejala penyakit Tay Sachs terlambat dari pelbagai kes. Gangguan ini berlangsung lebih perlahan daripada bentuk bayi.

Gangliosidosis jenis II (penyakit Sandhoff)

Gejala pertama penyakit Sandhoff biasanya bermula antara tiga dan enam bulan. Penyakit ini secara klinikal tidak dapat dibezakan daripada jenis I gangliosidosis.

Leukodystrophy metakromatik

Tanda dan gejala pertama boleh menjadi samar-samar dan beransur-ansur, jadi gangguan ini sukar didiagnosis. Ketidakstabilan berjalan sering adalah gejala yang pertama kali dilihat.

Kadang kala, gejala terawal adalah kelewatan dalam pembangunan atau kemerosotan prestasi sekolah. Dari masa ke masa, gejala mungkin merangkumi keterlaluan, kejang dan keterlaluan mental yang mendalam.

Penyakit penyimpanan mucopolysaccharides (Penyakit dan varian Hurler, jenis A, B, C, D, Morquio Jenis A dan B, penyakit Maroteaux-Lamy dan Sly)

Penyakit ini disebabkan oleh perubahan dalam pecahan biasa karbohidrat kompleks yang dikenali sebagai mucopolysaccharides. Penyakit ini mempunyai ciri-ciri tertentu yang sama, termasuk kecacatan tulang dan sendi yang mengganggu mobiliti dan sering menyebabkan osteoarthritis, terutamanya sendi besar yang menyokong berat badan.

Kesemua penyakit ini, kecuali penyakit Sanfilippo, mengganggu pertumbuhan, menyebabkan keadaan pendek.

Jenis Penyakit Schindler I dan II

Jenis penyakit Schindler I adalah bentuk klasik, yang muncul untuk kali pertama semasa zaman kanak-kanak. Individu yang terjejas seolah-olah berkembang sehingga mereka berumur satu tahun, apabila mereka mula kehilangan kemahiran yang diperoleh sebelum ini yang memerlukan penyelarasan aktiviti fizikal dan mental.

Jenis II Schindler adalah bentuk penampilan pada orang dewasa. Gejala mungkin termasuk perkembangan kluster perubahan warna yang serupa dengan ketuat pada kulit, pelebaran kekal kumpulan saluran darah yang menyebabkan kemerahan kulit di kawasan yang terjejas, penebalan relatif ciri-ciri wajah, dan kemerosotan intelek ringan.

Penyakit Batten

Penyakit Batten adalah bentuk remaja sekumpulan gangguan neurologi progresif yang dikenali sebagai lipofuscinosis ceroid neuron. Ia dicirikan oleh pengumpulan bahan lemak di dalam otak, serta dalam tisu yang tidak mengandungi sel saraf.

Penyakit Batten ditandakan oleh kegagalan penglihatan yang progresif (atrofi optik) dan gangguan neurologi, yang boleh bermula sebelum lapan tahun. Ia berlaku terutamanya dalam keluarga keturunan Scandinavia dari Eropah utara dan gangguan itu mempengaruhi otak dan boleh menyebabkan kemerosotan akal dan fungsi saraf.

Penduduk yang terjejas

Sebagai satu kumpulan, dipercayai bahawa penyakit simpanan lysosomal mempunyai kekerapan anggaran kira-kira satu daripada 5,000 kelahiran hidup. Walaupun penyakit individu jarang berlaku, kumpulan secara keseluruhan memberi kesan kepada ramai orang di seluruh dunia.

Sesetengah penyakit mempunyai insiden yang lebih tinggi dalam populasi tertentu. Sebagai contoh, penyakit Gaucher dan Tay-Sachs lebih kerap di kalangan penduduk Yahudi Ashkenazi. Telah diketahui bahawa mutasi yang berkaitan dengan sindrom Hurler berlaku lebih kerap antara orang Scandinavia dan Rusia.

Diagnosis

Diagnosis pranatal adalah mungkin untuk semua gangguan penyimpanan lisosom. Pengesanan awal penyakit simpanan lisosom, sama ada sebelum lahir atau secepat mungkin, adalah penting kerana apabila terdapat terapi, sama ada untuk penyakit itu sendiri atau untuk gejala yang berkaitan, mereka boleh menghadkan kursus jangka panjang dengan ketara dan kesan penyakit.

Rujukan

1. Biologi-Online. (2008). Lysosome 6-2-2017, dari Biologi-Online.org Laman web: biology-online.org.
2. Hospital Universiti Rockefeller. (2004). "Meneroka Sel Dengan Centrifuge": Penemuan Lysosome. 6-2-2017, dari The Rockefeller University. Laman web: centennial.rucares.org.
3. Persatuan British untuk Biologi Sel. (2016). Lysosome 6-2-2017, dari laman web BSCB: bscb.org.
4. Jain, K. (2016). 8 Fungsi Utama Lysosomes. 6-2-2017, dari BiologyDiscussion.com Laman web: biologydiscussion.com.
5. Clark, J. (2003). Gangguan Penyimpanan Lysosomal. 6-2-2017, dari NORD - Pertubuhan Kebangsaan untuk Gangguan Rawat Laman web: rarediseases.org.
6. Fawcett, W. (1981). Sel-sel. 6-2-2017, dari ascb.org Laman web: ascb.org.
7. Susuki, K. (2016). Penyakit Lysosomal. 7-2-2017, dari laman web Pusat Maklumat Bioteknologi Negara: ncbi.nlm.nih.gov.
8. TutorVista (2017). Fungsi Lysosomes. 7-2-2017, dari TutorVista.com Laman web: ncbi.nlm.nih.gov.
9. Pendidikan Alam. (2014). Retikulum Endoplasma, Peralatan Golgi, dan Lysosomes. 7-2-2017, dari alam.com Laman web: nature.com.