Lysosomen zijn organellen die ongewenste eiwitten, DNA, RNA, koolhydraten en lipiden in de cel verteren en verwijderen. De binnenkant van het lysosoom is zuur en bevat veel enzymen die moleculen afbreken. Het wordt het recyclingcentrum van de cel genoemd, maar dat betekent niet dat het alleen een passieve rol speelt in de cel. Afgezien van het afbreken van ongewenste moleculen, en zelfs van andere organellen, bevindt de recyclingfunctie zich in het centrum van een proces dat autofagie wordt genoemd, waarin de cel zichzelf verteert. Autofagie wordt geactiveerd wanneer de cel onder stress staat en is een manier waarop een cel senescentie ondergaat, of groei-arrestatie, om energie te behouden. Lysosomen zijn allemaal essentiële componenten van macrofagen, die het lichaam beschermen tegen pathogenen.

Zuurgehalte

Het lysosoom is een membraanzak die protonen of waterstofionen in het midden pompt, waardoor de binnenkant om een ​​zure pH van 5 te hebben. Het bevat 50 verschillende soorten enzymen, hydrolasen genaamd, die de chemische bindingen doorbreken die moleculen bij elkaar houden. Lysosomale enzymen zijn uniek omdat ze alleen in een zure pH functioneren, in tegenstelling tot de relatief neutrale 7.2 pH van het cytoplasma. Dit is een waarborg voor de cel, in het geval dat de lysosoomzak breekt en de enzymen worden vrijgegeven.

Recyclingcentra

Lysosomen vormen uit kleine zakjes, blaasjes genaamd, die afsteken van het Golgi-complex - het "postkantoor" dat pouches door de cel verzendt. De lysosome zak fuseert dan met endosomen, dat zijn zakjes die ingeklemd zijn in het celoppervlak membraan. De nieuwe buidel die het gevolg is van deze fusie wordt het volwassen lysosoom. Lysosomen verteren alles wat zich in hen bevindt, wat deeltjes kunnen zijn die worden omhuld door de externe omgeving van de cel of organellen die zich in de cel bevinden. De stukjes en beetjes die het gevolg zijn van de vertering van moleculen kunnen vervolgens worden gerecycled om nieuwe eiwitten, DNA, suikers en vetten te maken, of nog verder te worden afgebroken. Immuuncellen, zoals macrofagen, die vreemde deeltjes en ziekteverwekkers overspoelen, hebben veel lysosomen.

Autofagie en senescentie

Wanneer cellen worden gestrest vanwege een chemische onevenwichtigheid, zoals te veel gevaarlijke zuurstofradicalen geproduceerd door de dagelijkse chemische reacties in de cel, ondergaat het een vorm van groeistopname die senescentie wordt genoemd. Zuurstofradicalen zijn onstabiele moleculen die chemische bindingen in andere moleculen verbreken en mutaties kunnen veroorzaken. Senescentie is een proces waarbij de cel stopt met groeien en slapend wordt. Een deel van wat er in de ouderdom gebeurt, is een proces dat autophagie of zelf-etend wordt genoemd, waarbij de cel zijn eigen organellen begint te verteren. Lysosomen zijn de belangrijkste organellen die autofagie uitvoeren.

Tay-Sachs-ziekte

Er zijn 30 verschillende menselijke ziektes die het gevolg zijn van mutaties van genen die coderen voor enzymen in een lysosoom - ze worden lysosomaal genoemd opslag ziekten. Een van deze ziekten is de ziekte van Tay-Sach, die mentale retardatie en andere zenuwproblemen veroorzaakt. Deze ziekte wordt veroorzaakt door een mutatie in een gen dat verantwoordelijk is voor de vertering van een vetmolecuul dat wordt aangetroffen in hersencellen. Lysosomen bij de patiënten van Tay-Sach zijn verstopt met dit vetmolecuul, een GM2-ganglioside genaamd, waardoor ze de functie van de hersencel opzwellen en verstoren.