Lisossoma

Organização de uma célula animal eucariótica típica:
1. Nucléolo (núcleo)
2. Núcleo celular (núcleo)
3. Ribossomos
4. Vesícula
5. ER rugoso ( granular) (ergastoplasma)
6. Aparelho de Golgi
7. Citoesqueleto
8. Liso (agranular) ER
9. mitocôndrias
10. lisossoma
11. citoplasma (com citosol e citoesqueleto )
12. peroxissomos
13. centríolos
14 membrana celular

Os lisossomos (do grego λύσις , de lise 'solução', e σῶμα sṓma 'corpo') são organelas celulares em células eucarióticas . Estas são vesículas com um valor de pH ácido envolvido por uma biomembrana simples . Eles contêm enzimas digestivas e são parcialmente produzidos no aparelho de Golgi . A função dos lisossomos é quebrar os biopolímeros em seus monômeros .

construção

Os lisossomos têm um diâmetro de 0,1-1,1 μm. Eles contêm muitas enzimas hidrolisantes diferentes, como proteases , nucleases e lipases para a digestão intracelular do material . Essas enzimas são usadas para hidrólise de proteínas , polissacarídeos , ácidos nucléicos e lipídios , portanto, todos os principais grupos de macromoléculas . Estes apenas alcançam um alto nível de atividade em um ambiente ácido com um pH de 4,5-5. Isso serve para proteger a célula quando um lisossoma se abre. Nesse caso, as enzimas seriam inativas no ambiente de pH neutro do citosol . Este é um exemplo da importância da compartimentalização dentro da célula. O baixo valor de pH dentro dos lisossomas é mantido pela membrana do lisossoma. Os lisossomos são circundados por uma membrana com proteínas específicas. Uma ATPase do tipo V transporta dois prótons (2H ⁺ ) para os lisossomas por molécula de ATP . As proteínas da membrana são fortemente glicosiladas no interior para proteger contra a auto-digestão.

Emergência

As enzimas hidrolíticas e a membrana do lisossoma são formadas por ribossomos no retículo endoplasmático rugoso (granular) (rER) e então transportados para o aparelho de Golgi . As enzimas lisossomais são classificadas no aparelho trans -Golgi e são embaladas de forma direcionada em vesículas e transportadas para os endossomos . No caso das hidrolases, um sinal específico é conhecido: grupos manose-6-fosfato (M6P) em oligossacarídeos acoplados exclusivamente a nitrogênio . Esta modificação ocorre no aparelho cis Golgi e é catalisada por duas enzimas: uma fosfotransferase reconhece que é uma enzima lisossomal e anexa N-acetilglucosamina -1-fosfato a um ou dois resíduos de manose ; a segunda enzima corta o resíduo de N-acetilglucosamina, com o qual a marcação é realizada.

No aparelho trans -Golgi, os resíduos M6P são reconhecidos pelos receptores M6P integrados na membrana . No endossomo tardio, os receptores M6P separam-se de seus ligantes novamente em pH 6 e são reciclados.

Existe também uma rota de transporte independente de M6P para os lisossomas, e. B. nas proteínas de membrana dos lisossomos. O mecanismo não é conhecido.

tarefas

Lisossomos (Ly) em microscopia eletrônica de transmissão

Os lisossomos digerem material não celular (heterofagia), mas também específico para células (autofagia). Isso também acontece com a morte celular programada .

Digestão de material estranho

Os lisossomos estão envolvidos na digestão no nível celular de várias maneiras . Por endocitose, os endossomos resultantes se fundem com os lisossomas primários para formar lisossomas secundários. Nos protistas, isso é chamado de vacúolo alimentar . Em alguns tipos de células, fragmentos do material não celular digerido no lisossoma são apresentados na superfície da célula na forma dos chamados fragmentos de antígeno por receptores MHC- II. Este processo desempenha um papel importante no sistema imunológico . Os macrófagos são um exemplo de células humanas que são capazes disso .

Digestão do próprio material da célula

Os lisossomos não utilizam apenas material estranho à célula, mas também seu próprio material. Isso é chamado de autofagia . Aqui, organelas ou partes do citosol são decompostas e recicladas pelas enzimas lisossomais. Desta forma, a célula se renova com a ajuda dos lisossomos.Em uma célula hepática humana, metade de todas as macromoléculas são quebradas desta forma todas as semanas.

Morte celular programada

A morte celular programada ( apoptose ) por suas próprias enzimas lisossomais é uma tarefa importante dos lisossomas. A apoptose, por exemplo, quebra a cauda do girino nos anfíbios ou os pés palmados entre os dedos do embrião humano .

Doenças com envolvimento lisossomal

Um defeito na fosfotransferase leva à chamada doença de armazenamento lisossomal . Uma vez que nenhuma marcação com manose-6-fosfato pode ocorrer, as enzimas lisossomais não são classificadas e alcançam a matriz extracelular de uma maneira descontrolada através da membrana plasmática ( doença das células I , herança autossômica recessiva). Outras doenças de armazenamento lisossomal são causadas por defeitos nas hidrolases lisossomais. Isto leva a um aumento de material não degradado nos lisossomos (por exemplo , doença de Hunter ). O resultado são sintomas principalmente graves. Se LIPA sofrer mutação, ocorre a doença de Wolman . LIPA é a lipase lisossômica e ácida , importante para o metabolismo do colesterol e dos triglicerídeos .

Acúmulo lisossomal de produtos farmacêuticos

Bases fracas com propriedades lipofílicas tendem a se acumular em compartimentos intracelulares ácidos, como os lisossomos. Enquanto o plasma e as membranas dos lisossomas são permeáveis ​​às formas neutras e não carregadas dessas moléculas, as formas carregadas e protonadas das bases fracas não passam pelas membranas e se acumulam nos lisossomas. Em comparação com a área extracelular, uma concentração 100 a 1000 vezes maior das bases fracas pode se acumular no lisossoma. Este mecanismo é denominado "lisosomotropia" ou "retenção de ácido". O acúmulo de substâncias lisossomotrópicas pode ser calculado usando um modelo matemático baseado em células.

Muitos medicamentos usados ​​clinicamente são bases fracas e se acumulam nos lisossomos. Isso pode ser usado para explicar várias propriedades farmacológicas dessas drogas. A concentração de drogas lisosomotrópicas nos tecidos está bem acima da concentração plasmática; e a meia-vida no tecido é maior do que no plasma; Exemplos são haloperidol , levomepromazina ou amantadina . Além do acúmulo lisossomal, a lipofilicidade das substâncias e sua absorção nas estruturas do tecido adiposo também contribuem para as altas concentrações nos tecidos e longas meias-vidas nos tecidos. Enzimas lisossomais importantes, como a esfingomielinase ácida , podem ser inibidas por drogas que se acumularam lisossomalmente. Essas substâncias são chamadas de FIASMAs . Este acrônimo é derivado do termo inglês Functional Inhibitor of Acid SphingoMyelinAse ; este grupo de substâncias inclui z. B. fluoxetina , sertralina ou amitriptilina .

literatura

• Bruce Alberts et al: Molecular Biology of the Cell. 4ª edição. Garland Science, New York 2002, ISBN 0-8153-4072-9 .
• Neil A. Campbell, Jane B. Reece: Biology. 6ª edição. Spectrum, Heidelberg 2003, ISBN 3-8274-1352-4 .

Links da web

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Evidência individual

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