Jede lebende Zelle hat eine Reihe von Strukturen, die es ihr ermöglichen, alle Eigenschaften eines lebenden Organismus zu demonstrieren. Um richtig zu funktionieren, muss die Zelle genügend Nährstoffe erh alten, diese abbauen und Energie freisetzen, die dann zur Unterstützung von Lebensvorgängen verwendet wird.
Auf der ersten Stufe komplexer Prozesse des Energiemanagements befinden sich die Lysosomen der Zelle, die entlang der Ränder der abgeflachten Zisternen des Dictyosoms (Golgi-Komplex) geschnürt sind.
Wie Lysosomen funktionieren
Lysosomen sind kugelförmige Einzelmembrankörper mit einem Durchmesser von 0,2 bis 2 Mikron, die einen Komplex hydrolytischer Enzyme enth alten. Sie sind in der Lage, jedes natürliche Polymer oder jede Substanz mit komplexer Struktur, die als Nährsubstrat oder Fremdstoff in die Zelle gelangt, abzubauen:
- Proteine und Polypeptide;
- Polysaccharide (Stärke, Dextrine, Glykogen);
- Nukleinsäuren;
- Lipide.
Diese Effizienz wird durch etwa 40 verschiedene Arten von Enzymen erreicht, die darin enth alten sindsowohl in der Matrix des Lysosoms als auch auf der Innenseite der Membran in adhärentem Zustand.
Lysosome Chemistry
Die das Lysosom umgebende Membran schützt Organellen und andere Zellbestandteile vor der Verdauung durch den Enzymkomplex. Aber im Vesikel selbst sind schließlich alle Enzyme proteinischen Ursprungs, warum werden sie nicht von Proteasen abgebaut?
Tatsache ist, dass sich die Enzyme in den Lysosomen in einem glykosylierten Zustand befinden. Diese Kohlenhydrat-„Hülle“macht sie für proteolytische Enzyme schlecht erkennbar.
Die Reaktion der Umgebung innerhalb des Lysosoms ist leicht sauer (pH 4,5–5), im Gegensatz zu der fast neutralen Reaktion des Hyaloplasmas. Es schafft günstige Bedingungen für die Wirkung von Enzymen und wird durch die Arbeit der H+-ATPase bereitgestellt, die Protonen in die Organelle pumpt.
Lysosome Transformationsprozess
Morphologisch werden in der Zelle zwei Haupttypen von Lysosomen unterschieden - primäre und sekundäre.
Primäre Lysosomen sind kleine Vesikel mit glatten Wänden oder Rändern, die von den Zisternen des Golgi-Komplexes getrennt sind. Sie enth alten eine Reihe von hydrolytischen Enzymen, die zuvor auf körnigen (rauen) EPR-Membranen gebildet wurden. Bis zur Aufnahme des Nährsubstrats befinden sich Lysosomen in inaktiver Form.
Damit Enzyme arbeiten können, müssen Nahrungspartikel oder Flüssigkeiten in das Lysosom gelangen. Dies geschieht auf zwei Arten:
- Durch Autophagie, wenn ein Nahrungspartikel von einem Lysosom aus dem umgebenden Zytoplasma aufgenommen wird. In diesem Fall stülpt sich die Membran der Organelle an der Kontaktstelle mit dem Partikel einund bildet ein endozytisches Vesikel und schnürt sich dann in das Lysosom ein.
- Durch Heterophagie, wenn das Lysosom mit endozytischen Vesikeln verschmilzt, die im Zytoplasma der Zelle infolge der Aufnahme von festen Partikeln oder Flüssigkeiten von außen eingeschlossen sind.
Sekundäre Lysosomen sind Vesikel, die sowohl Enzyme als auch Substrat für die Verdauung enth alten. Sie zeichnen sich durch ausgeprägte hydrolytische Aktivität aus und entstehen durch Aufnahme des Substrats durch das primäre Lysosom.
Trotz der Tatsache, dass die Funktionen des Lysosoms auf den Abbau (Aufschluss) von festen organischen Partikeln und gelösten Stoffen reduziert sind, wird die Vielseitigkeit des Prozesses durch die Fähigkeit sekundärer Lysosomen gewährleistet:
- verschmelzen mit primären Lysosomen, die eine neue Portion Enzyme einbringen;
- verschmelzen mit neuen Nahrungspartikeln oder endozytischen Vesikeln, wodurch ein kontinuierlicher Abbauprozess aufrechterh alten wird;
- mit anderen sekundären Lysosomen verschmelzen, um eine große Struktur zu bilden, die andere Zellorganellen aufnehmen kann;
- absorbieren pinozytische Vesikel und verwandeln sich in einen multivesikulären Körper.
Die Struktur des Lysosoms ändert sich nicht dramatisch. Es nimmt normalerweise nur an Größe zu.
Andere Arten von Lysosomen
Manchmal geht der Abbau von Stoffen, die in das Lysosom eingedrungen sind, nicht bis zum Ende. Unverdaute Partikel werden nicht aus der Organelle entfernt, sondern reichern sich darin an. Nachdem der Vorrat an hydrolytischen Enzymen erschöpft ist, der Inh alt verdichtet und verarbeitet wird, wird die Struktur des Lysosoms komplexer und geschichtet. Es können auch Pigmente abgeschieden werden. Das Lysosom verwandelt sich in einen Restkörper.
Ferner verbleiben Restkörper in der Zelle oder werden aus ihr durch Exozytose entfernt.
Autophagosomen können in Protistenzellen gefunden werden. Sie gehören naturgemäß zu sekundären Lysosomen. In diesen Organellen finden sich Reste großer Zellbestandteile und zytoplasmatische Strukturen. Sie entstehen bei Zellschädigung, Alterung von Zellorganellen und dienen der Verwertung von Zellbestandteilen unter Freisetzung von Monomeren.
Funktionen des Lysosoms in der Zelle
Lysosomen versorgen die Zelle zunächst mit dem notwendigen Baumaterial, indem sie eingedrungene Substanzen depolymerisieren.
Der Abbau von Kohlenhydraten ist ein wichtiges Glied im Energiestoffwechsel der Zelle und liefert ein Substrat für die Umwandlung in den Mitochondrien.
Lysosomen sind auch ein Abwehrglied im Immunsystem des Körpers:
- Nach der Phagozytose von Bakterien durch Leukozyten gießen Lysosomen ihren Inh alt in den Hohlraum des phagozytischen Vesikels und zerstören den schädlichen Mikroorganismus.
- Freisetzung proteolytischer Enzyme während der Apoptose - programmierter Zelltod.
- Beschädigte und "ge alterte" Zellorganellen verwenden.
In Kombination mit der Zellproliferation sichert die Beteiligung von Lysosomen am Prozess der Nutzung verschiedener Strukturen die Erneuerung des Körpers.
