Udio:
Funkcije, tipovi i bolesti Lizosoma
lizosomi to su membranske čestice koje se nalaze između mitohondrija i mikrosoma koji sadrže širok raspon probavnih enzima (približno 50) koji se uglavnom koriste za probavu i uklanjanje prekomjernih ili izlizanih organela, čestica hrane i virusa ili bakterija.
Koristeći kolokvijalniji termin, moglo bi se reći da su lizosomi poput želuca stanice.
Lizosomi su okruženi membranom sastavljenom od fosfolipida koji razdvajaju unutrašnjost lizosoma od vanjske okoline membrane. Fosfolipidi su iste molekule stanica koje tvore staničnu membranu koja okružuje cijelu stanicu. Lizosomi variraju u veličini od 0,1 do 1,2 mikrometara.
Njegove specifične funkcije uključuju:
- probavu makromolekula iz fagocitoze, endocitoze i autofagije.
- probavu bakterija i drugih otpadnih materijala.
- popravak oštećenja plazmatske membrane koja djeluje kao membranski flaster.
- i apoptoza.
Oni se često nazivaju "samoubilačkim vrećama" zbog njihove uloge u autolizi.
Otkriće lizosoma
Lizosome je otkrio belgijski citolog i biokemičar Christian René de Duve 1950-ih. De Duve je 1974. godine dobio dio Nobelove nagrade za medicinu za otkriće lizosoma i drugih organela poznatih kao peroksisomi..
De Duve je otkrio lizosome biokemijskim metodama i elektronskom mikroskopijom. Ovo osnovno otkriće dovelo je do trenutnog razumijevanja nekoliko nasljednih poremećaja uzrokovanih defektnim lizosomalnim proteinima, uključujući Tay-Sachovu bolest i Gaucherovu bolest..
vrsta
Nedavna istraživanja pokazuju da postoje dva tipa lizosoma: sekretorni i konvencionalni lizosomi.
Lizosomi sekretori
Sekretorni lizosomi su pronađeni, ali ne isključivo, u različitim stanicama imunološkog sustava, kao što su T limfociti, izvedeni iz hematopoetske stanične linije..
Sekretorni lizosomi su kombinacija konvencionalnih lizosoma i sekretornih granula. Oni se razlikuju od konvencionalnih lizosoma po tome što sadrže određeni sekretorni proizvod stanice u kojoj se nalaze.
T-limfociti, na primjer, sadrže izlučujuće proizvode (perforin i granzime) koji mogu napasti i inficirane i tumorske stanice.
"Kombinirane stanice" sekretornog lizosoma također sadrže hidrolaze, membranske proteine i imaju regulirajuću lakoću pH konvencionalnih lizosoma. Ova regulatorna funkcija održava kiselo okruženje u kojem se sekretorni produkti održavaju u neaktivnom obliku.
Zreli sekretorni lizosomi se kreću unutar citoplazme do plazmatske membrane. Ovdje se čuvaju u stanju pripravnosti s neaktivnim, ali spremnim, snažnim sekretima "bojevih glava".
Kada je T limfocitna stanica savršeno usredotočena na ciljnu stanicu, izlučivanje se "pokreće", a promjene u okolišu i kemikalije, uključujući pH, aktiviraju izlučevine prije blokiranja cilja.
Sve to je učinjeno s preciznom kontrolom lokacije i vremena ne samo da bi se maksimizirao učinak na cilj, već i kako bi se smanjile kolateralne štete na susjedne prijateljske ćelije..
Genetski kontrolirani poremećaji sekretornih lizosoma mogu dovesti do poremećaja sinteze trombocita, tipa imunodeficijencije i hipopigmentacije.
Konvencionalni lizosomi
Lizosomi se nalaze u stanici kao organele koji se mogu ponovno upotrijebiti, a kada se odvija stanična dioba, svaka stanica-kćer prima niz lizosoma. Smatra se da se taloženje kemikalija u lizosomu može "ponovno napuniti" zalihama Golgi aparata.
Kemikalije su proizvedene u endoplazmatskom retikulumu, modificirane u Golgijevom aparatu i transportirane do lizosoma u vezikulama. Modifikacija u Golgijevom aparatu uključuje "označavanje cilja" na molekularnoj razini koja osigurava da se vezikula dostavlja lizosomu, a ne plazmatskoj membrani ili drugdje.
"Oznaka" se vraća u Golgijev aparat za ponovnu upotrebu. Materijal iz 3 različita izvora zahtijeva rastavljanje i recikliranje. Supstrati dvaju tih izvora ulaze u ćeliju izvana, a treći iznutra.
Izvan stanice proces endocitoze, uključujući pinocytosis, dopušta tekućine i male čestice kroz stvaranje, u plazma membrani, malih šupljina obloženih proteinima. Ovo se zatvara dok ne formiraju vezikule obložene proteinima.
Svaka vezikula postaje "rani endosom", a zatim "kasni endosom". Također, izvan stanice, fagocitoza (hranjenje stanica) donosi relativno velike čestice (obično veličine 250 nm), uključujući bakterije i ostatke stanica.
Fagocitoza se može provesti "običnim stanicama", ali uglavnom se izvodi makrofagima koji mogu sadržavati do 1000 lizosoma po stanici. Dobivena struktura fagocitoze naziva se fagosom. Iz unutrašnjosti stanice autofagosomi su odgovorni za eliminaciju organela, kao što su mitohondrije i ribosomi.
Funkcije lizosoma
Glavne funkcije lizosoma su:
Intracelularna probava
Riječ lizosom potječe od "glatkog" (litičkog ili probavnog) i "soma" (tijela). Pinocitske vakuole, nastale kao rezultat apsorpcije tekuće tvari u staničnim vakuolama ili fagocitima (nastale apsorpcijom krutih čestica u stanici), transportiraju proteinski materijal u lizosomalnu regiju.
Ovi proteini mogu biti podvrgnuti probavi unutar stanice kao rezultat endocitoze. Endocitoza uključuje procese fagocitoze, pinocitoze i mikropinocitoze.
Fagocitoza i pinocitoza su aktivni mehanizmi u kojima stanica treba energiju za funkcioniranje. Tijekom fagocitoze zbog leukocita, potrošnja kisika, unos glukoze i razgradnja glikogena značajno se povećavaju.
U endocitozi dolazi do kontrakcije mikrofilamenata aktina i miozina prisutnih u perifernoj citoplazmi. To uzrokuje invaziju plazmatske membrane i formiranje endocitne vakuole. Čestice koje se progutaju zatvorene u membranama koje potječu od plazmatske membrane i stvaraju vakuole, ponekad su stanični fagosomi.
Nakon ulaska velike čestice ili tijela u stanicu putem endocitoze i formiranja fagosoma, membrane fagosoma i lizosoma mogu se spojiti da formiraju jednu veliku vakuolu.
Unutar ove vakuole, lizosomski enzimi započinju proces probave stranog materijala. U početku lizosom, poznat kao primarni lizosom, sadrži kompleks enzima u neaktivnom stanju, ali nakon spajanja s fagosomom proizvodi sekundarni lizosom s različitom morfologijom i aktivnim enzimima..
Nakon enzimatske digestije, digestirani materijal difundira u hijaloplazmu stanice. Neki materijali mogu ostati u vakuolu povećanog lizosoma. Ova preostala vakuola je zaostalo tijelo, jer sadrži ostatke probavnog procesa.
Tijekom gladovanja, lizosomi probavljaju pohranjene materijale hrane, tj. Proteine, lipide i glikogen iz citoplazme i osiguravaju energiju potrebnu stanici. Digestija proteina obično završava na razini dipeptida, koji može proći kroz membranu i zatim se digestira u aminokiseline..
Digestija intracelularnih tvari ili autofagije
Mnoge stanične komponente, kao što su mitohondriji, konstantno se uklanjaju iz stanice lizosomskim sustavom. Citoplazmatske organele okružuju membrane glatkog endoplazmatskog retikuluma, formirajući vakuole, zatim se lizosomski enzimi ispuštaju u autofagnim vakuolama i organele se probavljaju.
Autofagija je opće svojstvo eukariotskih stanica. To se odnosi na obnovu staničnih komponenti.
Digestija mitohondrija ili drugih staničnih struktura osigurava izvor energije za te stanice. Nakon probave stanične strukture, autofagne vakuole mogu postati rezidualna tijela.
Oni imaju ulogu u metamorfozi
Nedavno je otkrivena uloga lizosoma u metamorfozi žabe. Nestanak larvinog repa žabljeg punoglavca posljedica je lizosomske aktivnosti (djelovanje katepsina prisutnih u lizosomima).
Oni pomažu u sintezi proteina
Znanstvenici Novikoff i Essner (1960) predložili su moguću ulogu lizosoma u sintezi proteina. Kod nekih ptica u jetri i gušterači, čini se da su lizosomi aktivniji i razvijeniji pokazujući to kao moguću vezu s staničnim metabolizmom.
Oni pomažu u oplodnji
Tijekom oplodnje, glava sperme izlučuje neke lizosomalne enzime koji pomažu u prodiranju spermatozoida u vitelinski sloj jajne stanice..
Akrosom sadrži proteazu i hijaluronidazu i obilnu kiselinsku fosfatazu. Hijaluronidaza raspršena u stanicama oko oocite i proteaza probavlja zona pellucida stvarajući kanal kroz koji prolazi spermatska jezgra.
Ima ulogu u osteogenezi
Tvrdilo se da formiranje koštanih stanica i njihovo uništavanje ovisi o lizosomalnoj aktivnosti. Slično tome, starenje stanica i partenogenetski razvoj povezani su s aktivnošću lizosoma.
Osteoklasti (multinuklearne stanice) koje uklanjaju kosti, to čine oslobađanjem lizosomalnih enzima koji razgrađuju organsku matricu. Ovaj proces se aktivira paratiroidnim hormonom.
Malformacija lizosoma
Neispravnost lizosoma može dovesti do bolesti. Na primjer, kada glikogen koji se apsorbira u lizosomima nije digestiran, pojavljuje se Pompeova bolest.
Lizosomi u stanicama kože izloženi izravnoj sunčevoj svjetlosti dovode do patoloških promjena nakon opeklina. Enzimi koje oslobađaju ovi lizosomi uništavaju stanice epidermisa, uzrokujući plikove i zatim odvajanje sloja epidermisa..
Autoliza hrskavice i koštanog tkiva
Višak vitamina A uzrokuje trovanje stanica. On prekida lizosomalnu membranu, uzrokujući oslobađanje enzima u stanici i uzrokujući autolizu u hrskavičnom i koštanom tkivu.
Lizosomalne bolesti
Bolesti Gaucherovih tipova I, II i III
Gaucherova bolest je najčešći tip poremećaja lizosomske pohrane. Istraživači su identificirali tri različite vrste Gaucherove bolesti na temelju odsutnosti (tip I) ili prisutnosti i opsega (tipova II i III) neuroloških komplikacija.
Većina pogođenih osoba imaju tip I, mogu imati modrice, kronični umor i abnormalno povećanu jetru i / ili slezenu (hepatosplenomegalija).
Tip II Gaucherove bolesti javlja se kod novorođenčadi i dojenčadi, a karakteriziraju ga neurološke komplikacije koje mogu uključivati nevoljne grčeve mišića, poteškoće pri gutanju i gubitak prethodno stečenih motoričkih sposobnosti..
Tip III Gaucher-ova bolest pojavljuje se tijekom prvog desetljeća života. Neurološke komplikacije mogu uključivati mentalno pogoršanje, nemogućnost koordinacije dobrovoljnih pokreta i grčeva mišića ruku, nogu ili cijelog tijela.
Vrste Niemann-Pick-ove bolesti A / B, C1 i C2
Niemann-Pick-ova bolest sastoji se od skupine nasljednih poremećaja povezanih s metabolizmom masti. Neke karakteristike koje su zajedničke svim tipovima uključuju povećanje jetre i slezene. Djeca s Niemann-Pick-ovom bolešću, tipovi A ili C, također doživljavaju progresivni gubitak motoričkih sposobnosti, poteškoće s hranjenjem, progresivne poteškoće u učenju i napadaje.
Fabryjeva bolest
Simptomi Fabryjeve bolesti obično počinju u ranom djetinjstvu ili adolescenciji, ali ne mogu postati vidljivi do drugog ili trećeg desetljeća života..
Prvi simptomi uključuju epizode teških gorućih bolova u rukama i nogama. Drugi rani znakovi mogu uključivati smanjenje proizvodnje znoja, nelagodu pri toplim temperaturama i pojavu crvenkastog do tamnoplavog kožnog osipa, osobito u području između kukova i koljena..
Bolest skladištenja glikogena II (Pompeova bolest)
Pompeova bolest ima oblik kasne pojave. Pacijenti s oblikom dojenčadi su najteže pogođeni. Iako se te bebe obično pojavljuju normalno pri rođenju, bolest se javlja u prva dva do tri mjeseca s brzo progresivnom slabošću mišića, smanjenim tonusom mišića (hipotonija) i vrstom srčane bolesti poznatom kao hipertrofična kardiomiopatija..
Problemi s hranjenjem i poteškoće s disanjem su česti. Oblik juvenila / odrasla osoba javlja se između prve i sedme decenije kao progresivno slaba slabost mišića ili sa simptomima respiratornog zatajenja..
Gangliosidoza tipa I (Tay Sachsova bolest)
Postoje dva glavna oblika bolesti Tay Sachsa: klasična ili dječja forma i oblik kasnog početka.
Kod osoba s dječjom bolešću Tay Sachsa simptomi se obično pojavljuju prvi put u dobi od tri do pet mjeseci. To mogu biti problemi s hranjenjem, opća slabost (letargija) i pretjerani refleks strahova kao odgovor na glasne i iznenadne zvukove. Motorna kašnjenja i mentalno pogoršanje su progresivni.
Kod osoba s kasnim pojavljivanjem, simptomi se mogu pojaviti u bilo koje vrijeme od adolescencije do 30 godina. Dječji oblik često brzo napreduje, što rezultira značajnim mentalnim i fizičkim pogoršanjem.
Karakterističan simptom bolesti Tay Sachs, koja se javlja u 90 posto slučajeva, je razvoj crvenih mrlja na stražnjem dijelu očiju. Simptomi kasne bolesti Tay Sachsa uvelike variraju od slučaja do slučaja. Ovaj poremećaj napreduje mnogo sporije nego infantilni oblik.
Gangliosidoza tipa II (Sandhoffova bolest)
Prvi simptomi Sandhoffove bolesti obično počinju u dobi od tri do šest mjeseci. Bolest se klinički ne razlikuje od gangliosidoze tipa I..
Metakromatična leukodistrofija
Prvi znakovi i simptomi mogu biti nejasni i postupni, pa je ovaj poremećaj teško dijagnosticirati. Nestabilnost u hodanju često je prvi uočeni simptom.
Povremeno, najraniji simptom je kašnjenje u razvoju ili pogoršanje školskog uspjeha. Tijekom vremena simptomi mogu uključivati izraženu spastičnost, napade i duboku mentalnu retardaciju.
Bolesti skladištenja mukopolisaharida (Hurlerova bolest i varijante, tip A, B, C, D, Morquio tipovi A i B, Maroteaux-Lamy i Sly bolesti)
Ove bolesti uzrokovane su promjenama u normalnom razgradnji složenih ugljikohidrata poznatih kao mukopolisaharidi. Ove bolesti imaju zajedničke karakteristike, koje uključuju deformitete kostiju i zglobova koji ometaju pokretljivost i često uzrokuju osteoartritis, osobito velike zglobove koji podržavaju težinu..
Sve ove bolesti, osim Sanfilippo bolesti, ometaju rast, uzrokujući kratki rast.
Schindlerove vrste bolesti I i II
Schindlerova bolest tipa I je klasični oblik, koji se prvi put javlja u djetinjstvu. Čini se da se ugroženi pojedinci normalno razvijaju dok ne navrše godinu dana, kada počinju gubiti prethodno stečene vještine koje zahtijevaju koordinaciju fizičkih i mentalnih aktivnosti.
Tip II Schindler je oblik pojavljivanja kod odraslih. Simptomi mogu uključivati nastanak nakupina sličnih obojenja kao što su bradavice na koži, stalno širenje skupina krvnih žila koje uzrokuju crvenilo kože na zahvaćenim područjima, relativnu zadebljanje crta lica i blago pogoršanje intelektualnog stanja..
Batten bolest
Battenova bolest je juvenilni oblik grupe progresivnih neuroloških poremećaja poznatih kao lipofuscinoza neuronskog ceroida. Karakterizira ga nakupljanje masne tvari u mozgu, kao i tkivo koje ne sadrži živčane stanice.
Battenova bolest obilježena je brzim progresivnim zatajenjem vida (optička atrofija) i neurološkim poremećajima, koji mogu započeti prije osam godina. Pojavljuje se uglavnom u obiteljima skandinavskog podrijetla iz sjeverne Europe, a poremećaj utječe na mozak i može uzrokovati pogoršanje intelekta i neuroloških funkcija..
Pogođena populacija
Vjeruje se da se kao skupina lijekova za lizosomalnu pohranu procjenjuje učestalost otprilike jednog od 5000 živorođenih. Iako su pojedine bolesti rijetke, skupina u cjelini utječe na mnoge ljude širom svijeta.
Neke od bolesti imaju veću učestalost u određenim populacijama. Na primjer, bolesti Gauchera i Tay-Sachsa češće su među jevrejskim stanovništvom Aškenaza. Poznato je da se mutacija povezana s Hurlerovim sindromom češće javlja između skandinavskih i ruskih naroda.
dijagnoza
Prenatalna dijagnostika je moguća za sve poremećaje lizosomske pohrane. Rano otkrivanje lizosomskih bolesti skladištenja, bilo prije rođenja ili što je prije moguće, važno je jer kada su dostupne terapije, bilo za samu bolest ili za povezane simptome, one mogu značajno ograničiti dugoročni tijek terapije. i utjecaj bolesti.
reference
- Biologija-Online. (2008). Lizosom. 6-2-2017, od Biology-Online.org Web stranica: biology-online.org.
- Sveučilišna bolnica Rockefeller. (2004). "Istraživanje stanica s centrifugom": otkriće lizozoma. 6-2-2017, sa Sveučilišta Rockefeller. Web stranica: centennial.rucares.org.
- Britansko društvo za staničnu biologiju. (2016). Lizosom. 6-2-2017, sa stranice BSCB: bscb.org.
- Jain, K. (2016). 8 Glavne funkcije lizosoma. 6-2-2017, od BiologyDiscussion.com Web stranica: biologydiscussion.com.
- Clark, J. (2003). Lizosomalni poremećaji skladištenja. 6-2-2017, iz NORD-a - Nacionalna organizacija za rijetke poremećaje Web stranica: rarediseases.org.
- Fawcett, W. (1981). Stanice. 6-2-2017, s ascb.org Web stranica: ascb.org.
- Susuki, K. (2016). Lizosomalna bolest. 7-2-2017, iz Nacionalnog centra za biotehnološke informacije Web stranica: ncbi.nlm.nih.gov.
- TutorVista (2017). Funkcija lizosoma. 7-2-2017, od TutorVista.com Web stranica: ncbi.nlm.nih.gov.
- Obrazovanje za prirodu. (2014). Endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat i lizosomi. 7-2-2017, from nature.com Web stranica: nature.com.