LISOSOM: CIRI, STRUKTUR, FUNGSI DAN JENISNYA - BIOLOGI - 2026

The lysosomes adalah membran organel sel yang terletak di dalam sel haiwan. Mereka adalah kompartemen yang memiliki pH berasid dan kaya dengan enzim pencernaan, mampu merendahkan segala jenis molekul biologi: protein, karbohidrat dan asid nukleik.

Selain itu, mereka dapat menurunkan bahan dari luar sel. Atas sebab ini, lisosom mempunyai banyak fungsi dalam metabolisme sel dan berkat komposisinya yang kaya dengan enzim hidrolitik, mereka sering disebut "perut" sel.

Lisosom terbentuk oleh peleburan vesikel yang muncul dari radas Golgi. Sel mengenali urutan tertentu yang berfungsi sebagai "tag" pada enzim hidrolitik dan menghantarnya ke lisosom pembentuk.

Vakuola ini berbentuk bulat dan ukurannya sangat berbeza, menjadi struktur sel yang cukup dinamik.

Penemuan dan perspektif sejarah

Lisosom ditemui lebih dari 50 tahun yang lalu oleh penyelidik Christian de Duve. Pasukan De Duve melakukan eksperimen yang melibatkan teknik pecahan subselular, untuk menyiasat lokasi enzim tertentu.

Protokol eksperimen ini memungkinkan penemuan organel, kerana para penyelidik melihat bahawa pembebasan enzim hidrolitik meningkat ketika mereka menambahkan sebatian yang merosakkan membran.

Selepas itu, peningkatan teknik biologi molekul dan adanya peralatan yang lebih baik - seperti mikroskop elektron, berjaya mengesahkan kehadirannya. Sebenarnya, dapat disimpulkan bahawa lisosom menempati 5% daripada jumlah intraselular.

Beberapa saat selepas penemuannya, kehadiran enzim hidrolitik terbukti di bahagian dalamnya, menjadikan lisosom menjadi pusat degradasi. Selanjutnya, lisosom dikaitkan dengan kehidupan endositik.

Dari segi sejarah, lisosom dianggap sebagai titik akhir endositosis, hanya digunakan untuk penurunan molekul. Hari ini, lisosom dikenali sebagai petak sel dinamik, mampu menyatu dengan pelbagai organel tambahan.

ciri

Proton mengepam melalui membran lisosom. Sumber: Alejandro Porto

Morfologi lisosom

Lisosom adalah ruang unik sel haiwan yang menempatkan pelbagai enzim yang mampu menghidrolisis protein dan mencerna molekul tertentu.

Mereka adalah vakuola bulat yang padat. Ukuran strukturnya sangat bervariasi, dan bergantung pada bahan yang telah ditangkap sebelumnya.

Lisosom, bersama dengan retikulum endoplasma dan radas Golgi, adalah sebahagian daripada sistem endomembran sel. Walaupun ketiga-tiga struktur ini adalah jaringan membran, mereka tidak saling bersambung.

Lisosom mengandungi pelbagai enzim

Ciri utama lisosom adalah bateri enzim hidrolitik di dalamnya. Terdapat sekitar 50 enzim yang mampu menurunkan pelbagai biomolekul.

Ini termasuk nuklease, protease, dan fosfatase (yang mengeluarkan kumpulan fosfat dari mononukleotida fosfolipid dan sebatian lain). Di samping itu, ia mengandungi enzim lain yang bertanggungjawab terhadap penurunan polisakarida dan lipid.

Secara logiknya, enzim pencernaan ini mesti dipisahkan secara spasial dari komponen sel yang lain untuk mengelakkan penurunannya yang tidak terkawal. Oleh itu, sel dapat "memilih" sebatian yang mesti dihapuskan, kerana ia dapat mengatur unsur-unsur yang memasuki lisosom.

Persekitaran lisosom berasid

Bahagian dalam lisosom berasid (hampir 4.8), dan enzim yang terdapat di dalamnya berfungsi dengan baik pada keadaan pH ini. Oleh itu, mereka dikenali sebagai hidrolase asid.

Ciri asid khas petak sel ini dikekalkan berkat kehadiran pam proton dan saluran klorida dalam membran. Bersama-sama, mereka mengangkut asid hidroklorik (HCl) ke dalam lisosom. Pam terletak berlabuh di membran organel.

Fungsi pH berasid ini adalah untuk mengaktifkan pelbagai enzim hidrolitik yang terdapat dalam lisosom dan untuk mengelakkan - sejauh mungkin - aktiviti enzimatik mereka pada pH netral sitosol.

Dengan cara ini, kita sudah mempunyai dua halangan yang berfungsi sebagai perlindungan terhadap hidrolisis yang tidak terkawal: menjaga enzim dalam petak terpencil, dan enzim ini berfungsi dengan baik pada pH berasid ini.

Walaupun membran lisosom pecah, pelepasan enzim tidak akan memberi banyak kesan - kerana pH sitosol yang neutral.

ciri-ciri

Komposisi dalaman lisosom didominasi oleh enzim hidrolitik, sebab itulah ia merupakan kawasan penting metabolisme sel di mana pencernaan protein ekstraselular yang memasuki sel oleh endositosis, kitar semula organel dan protein sitosolik berlaku.

Kita sekarang akan mengkaji secara mendalam fungsi lisosom yang paling menonjol: degradasi molekul oleh autophagy dan degradasi oleh fagositosis.

Autofag

Apa itu autophagy?

Salah satu mekanisme yang menangkap protein selular disebut autophagy "makan sendiri". Acara ini membantu mengekalkan homeostasis sel, merosakkan struktur sel yang tidak lagi diperlukan dan menyumbang kepada kitar semula organel.

Melalui fenomena ini, berlaku pembentukan vesikel yang disebut autophagosomes. Ini adalah kawasan kecil sitoplasma atau petak selular lain, yang berasal dari retikulum endoplasma, yang menyatu dengan lisosom.

Kedua organel mempunyai kemampuan untuk menyatu, kerana dibatasi oleh membran plasma yang bersifat lipid. Ini serupa dengan mencuba menggabungkan dua gelembung sabun - anda membuat yang lebih besar.

Selepas peleburan, kandungan enzimatik lisosom bertanggungjawab untuk merosakkan komponen yang berada di dalam vesikel lain yang terbentuk. Penangkapan molekul-molekul ini nampaknya merupakan proses yang kurang selektivitas, menyebabkan degradasi protein yang terletak di sitosol lama.

Autofag dan tempoh berpuasa

Di dalam sel, kejadian autophagy nampaknya diatur oleh jumlah nutrien yang ada.

Apabila badan mengalami kekurangan nutrien atau berpuasa dalam jangka masa yang panjang, jalan penurunan dapat diaktifkan. Dengan cara ini, sel berjaya menurunkan protein yang tidak penting dan mencapai penggunaan semula organel tertentu.

Mengetahui bahawa lisosom memainkan peranan penting dalam tempoh berpuasa telah meningkatkan minat penyelidik untuk organel ini.

Autophagy dan perkembangan organisma

Sebagai tambahan kepada penyertaan aktif mereka dalam tempoh kandungan nutrien rendah, lisosom memainkan peranan penting semasa pengembangan keturunan makhluk organik tertentu.

Dalam beberapa kes, pengembangan melibatkan pembentukan semula keseluruhan badan, yang bermaksud bahawa organ atau struktur tertentu mesti dihapuskan semasa prosesnya. Dalam metamorfosis serangga, misalnya, kandungan hidrolitik lisosom menyumbang kepada pembentukan semula tisu.

Endositosis dan fagositosis

Endositosis dan fagositosis berperanan dalam pengambilan unsur-unsur luar sel dan penurunan selanjutnya.

Semasa fagositosis, sel-sel tertentu - seperti makrofag - bertanggungjawab untuk menelan atau merosakkan zarah-zarah besar, seperti bakteria atau serpihan sel.

Molekul-molekul ini ditelan oleh vakuola fagosit, yang disebut fagosom, yang, seperti dalam kes sebelumnya, akan menyatu dengan lisosom. Fusi menghasilkan pelepasan enzim pencernaan di dalam fagosom dan zarah-zarahnya terdegradasi.

Jenis-jenis lisosom

Sebilangan pengarang membezakan petak ini kepada dua jenis utama: jenis I dan jenis II. Jenis-jenis I atau lisosom primer terlibat dalam penyimpanan enzim hidrolitik, sementara lisosom sekunder berkaitan dengan proses pemangkin.

Pembentukan lisosom

Pembentukan lisosom bermula dengan pengambilan molekul dari luar melalui vesikel endositik. Yang terakhir menyatu dengan struktur lain yang disebut endosom awal.

Kemudian, endosom awal mengalami proses pematangan, sehingga menimbulkan endosom akhir.

Komponen ketiga muncul dalam proses pembentukan: vesikel pengangkutan. Ini mengandungi hidrolase asid dari rangkaian trans radas Golgi. Kedua-dua struktur - mengangkut vesikel dan endosom akhir - menyatu dan menjadi lisosom, setelah memperoleh sekumpulan enzim lisosom.

Semasa proses tersebut, kitar semula reseptor membran berlaku dengan mengitar semula endosom.

Hidrolase asid dipisahkan dari reseptor fosfat mannose-6 semasa proses peleburan organel yang menimbulkan lisosom. Reseptor ini memasuki rangkaian trans Golgi sekali lagi.

Perbezaan antara endosom dan lisosom

Kekeliruan antara istilah endosom dan lisosom adalah perkara biasa. Yang pertama adalah ruang sel tertutup membran - seperti lisosom. Walau bagaimanapun, perbezaan penting antara kedua organel adalah bahawa lisosom kekurangan reseptor mannose-6-fosfat.

Sebagai tambahan kepada dua entiti biologi ini, terdapat jenis vesikel lain. Salah satunya adalah vakuola, yang kandungannya terutama air.

Mengangkut vesikel, seperti namanya, berpartisipasi dalam pergerakan bahan ke lokasi lain di dalam sel. Vesikel sekresi, untuk membuang bahan buangan atau bahan kimia (seperti yang terlibat dalam sinaps neuron.)

Penyakit yang berkaitan

Pada manusia, mutasi pada gen yang memberi kod untuk enzim lisosom dikaitkan dengan lebih dari 30 penyakit kongenital. Patologi ini merangkumi istilah "penyakit penyimpanan lisosomal."

Anehnya, banyak keadaan ini berpunca daripada kerosakan pada enzim lisosom tunggal.

Pada individu yang terkena, akibat daripada mempunyai enzim yang tidak berfungsi di dalam lisosom adalah pengumpulan produk buangan.

Perubahan endapan lisosom yang paling biasa dikenali sebagai penyakit Gaucher, dan ia dikaitkan dengan mutasi pada gen yang memberi kod untuk enzim yang bertanggungjawab untuk glikolipid. Sebagai fakta yang ingin tahu, penyakit ini menunjukkan frekuensi yang cukup tinggi di kalangan penduduk Yahudi, yang mempengaruhi 1 dari setiap 2.500 individu.

Rujukan

1. Cooper, GM, Hausman, RE, & Hausman, RE (2000). Sel: pendekatan molekul. Akhbar ASM.
2. Holtzman, E. (2013). Lysosomes. Springer Science & Business Media.
3. Hsu, VW, Lee, SY, & Yang, JS (2009). Pemahaman yang berkembang mengenai pembentukan vesikel COPI. Kajian semula jadi biologi sel molekul, 10 (5), 360.
4. Kierszenbaum, AL, & Tres, L. (2015). Histologi dan Biologi Sel: pengenalan kepada E-Book patologi. Sains Kesihatan Elsevier.
5. Luzio, JP, Hackmann, Y., Dieckmann, NM, & Griffiths, GM (2014). Biogenesis lisosom dan organel yang berkaitan dengan lisosom. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi, 6 (9), a016840.
6. Luzio, JP, Pryor, PR, & Bright, NA (2007). Lysosomes: pelakuran dan fungsi. Kajian semula jadi biologi sel molekul, 8 (8), 622.
7. Luzio, JP, Rous, BA, Bright, NA, Pryor, PR, Mullock, BM, & Piper, RC (2000). Biogenesis lisosom-endosom dan biogenesis lisosom. J Cell Sci, 113 (9), 1515-1524.