Lysosome: Xuất hiện, Hình thái, Chức năng và Nguồn gốc

Lysosome: Xuất hiện, Hình thái, Chức năng và Nguồn gốc!

Khái niệm về lysosome bắt nguồn từ sự phát triển của các kỹ thuật phân đoạn tế bào, theo đó các thành phần tế bào phụ khác nhau được phân lập. Đến năm 1949, một nhóm các hạt có tính chất ly tâm hơi trung gian giữa các ty thể và microsome đã được phân lập bởi de Duve và được phát hiện có hàm lượng axit phosphatase cao và các enzyme thủy phân khác. Do tính chất enzyme của chúng, chúng được đặt tên là lysosome (Gr. Lysis = hòa tan, soma = cơ thể).

Theo Cohan (1972) các hạt lưu trữ giới hạn màng chứa các enzyme tiêu hóa được coi là lysosome của thực vật. Do đó spherosome, hạt aitononic và không bào của tế bào thực vật được cho là có chức năng giống như lysosome.

Xảy ra:

Ngoại trừ RBC động vật có vú, lysosome đã được báo cáo thực tế từ tất cả các tế bào động vật. Sự hiện diện của các hạt lysosomal cũng đã bị nghi ngờ (và trong một số trường hợp được thành lập) trong protista (protozoan, slime-mold, nấm, tảo và prokaryotic protista). Trong các tế bào thực vật, xem xét các bằng chứng nói chung, bây giờ dường như có chút nghi ngờ về sự hiện diện của chúng.

Hơn nữa, chúng có ái lực mạnh mẽ với các lysosome của động vật và protista (Pitt và Galpin 1973). Ở thực vật, hơn nữa chúng không nên bị nhầm lẫn với các spherosome trong chức năng. Theo Pitt lysosome và spherosome là hai bào quan khác nhau và sau này có thể so sánh với các giọt lipid của động vật. Yatsu và Jack (1972) đã chỉ ra rõ ràng rằng các hình cầu là các bào quan khác biệt về mặt hình thái. Gahm (1973) đã xem xét sự xuất hiện và mô học của lysosome thực vật.

Hình thái:

Hình dạng và kích thước :

Hình dạng và kích thước của lysosome là khác nhau. Về mặt hình thái, chúng có thể được so sánh với Amoeba và bạch cầu (WBC). Do thói quen thay đổi của họ, họ không thể được xác định chính xác như là cơ sở của hình dạng. Thông thường lysosome có kích thước khác nhau từ 0, 4 đến 0, 8 nghìnm, nhưng chúng có thể lớn tới 5 quả trong các tế bào thận của động vật có vú và cực lớn trong các thực bào.

Cấu trúc của Lysosome :

Giống như các phức hợp tế bào chất khác, lysosome giống như những túi nhỏ tròn chứa đầy vật chất dày đặc và các enzyme tiêu hóa.

Chúng bao gồm hai phần:

(1) Màng giới hạn

(2) Khối lượng dày đặc bên trong.

1. Màng giới hạn:

Màng này là đơn, không giống như của ty thể và bao gồm lipoprotein. Cấu trúc hóa học tương đồng với màng đơn vị của bổ đề plasma bao gồm lớp bimolecular theo đề xuất của Robertson.

2. Khối lượng dày đặc bên trong :

Khối lượng kèm theo này có thể là rắn hoặc có nội dung rất dày đặc. Một số lysosome có vùng bên ngoài rất dày đặc và vùng bên trong ít dày đặc hơn. Một số khác có lỗ hổng hoặc không bào trong vật liệu dạng hạt. Thông thường chúng được cho là sở hữu nội dung dày đặc hơn ty thể. Chúng cho thấy bản chất đa hình của chúng và nội dung của chúng thay đổi theo giai đoạn tiêu hóa, vì chúng giúp tiêu hóa nội bào.

Tính thấm của màng Lysosomal :

Màng lysosomal không thấm vào cơ chất của các enzyme có trong lysosome. Một số chất gọi là labializes, gây ra sự mất ổn định của màng lysosomal, dẫn đến giải phóng các enzyme từ lysosome. Các chất khác, được gọi là chất ổn định, có tác dụng ổn định trên màng. Một danh sách một số phòng thí nghiệm và chất ổn định đang đưa ra trong Bảng 5.1.

Một labialize có thể làm tăng tính thấm của màng lysosomal đối với các chất hòa tan nhỏ như sucrose. Sưng thẩm thấu mà kết quả có thể phá vỡ hoàn toàn màng. Tính thấm giới hạn của màng lysosomal giải thích tại sao thủy phân lysosomal không có quyền truy cập trực tiếp vào các thành phần tế bào. Điều này ngăn chặn sự tiêu hóa không kiểm soát được nội dung của tế bào bởi các enzyme lysosomal.

Đa hình:

Lysosome là đa hình trong tự nhiên. Bản chất đa hình là do sự thay đổi trong nội dung của lysosome với các giai đoạn tiêu hóa khác nhau.

Nói chung lysosome có thể được theo dõi trong bốn hình thức được đưa ra dưới đây:

1. Lysosome chính:

Chúng cũng được gọi là lysosome thật, nguyên chất hoặc nguyên bản, có một màng đơn vị duy nhất chứa enzyme ở dạng không hoạt động.

2. Lysosome thứ cấp:

Chúng cũng được gọi là phagosome vì chúng chứa vật liệu và enzyme bị nhấn chìm. Khối lượng hợp nhất được gọi là lysosome thứ cấp. Các enzyme có trong lysosome như vậy dần dần tiêu hóa vật liệu bị nhấn chìm.

3. Dư hoặc Lysosome:

Màng lysosomal đặc trưng bởi sự hiện diện của các vật liệu không tiêu hóa như hình myelin được gọi là cơ thể còn lại.

4. Vắc xin tự động:

Các không bào autophagic còn được gọi là autophogosome hoặc cytolysosoms. Các không bào autophagic được hình thành khi tế bào ăn các bào quan nội bào của nó như ty thể và mạng lưới nội chất do quá trình autophagy. Trong những trường hợp như vậy, các lysosome chính được tập trung xung quanh các bào quan nội bào và tiêu hóa chúng cuối cùng.

Các không bào autophagic được hình thành trong điều kiện bệnh lý và sinh lý đặc biệt. C. de Duve (1967) và Allison (1967) đã quan sát thấy rằng trong quá trình chết đói trên các sinh vật, nhiều không bào autophagic được phát triển trong các tế bào gan nuôi dưỡng các thành phần tế bào.

Khai thác Lysosome:

Hiện tượng ly tâm đã đóng một vai trò lớn trong nghiên cứu về sự bao gồm tế bào chất. Kỹ thuật phân tách các lysosome đã được phát triển trong phòng thí nghiệm của de Duve. Để chiết xuất lysosome, trước hết các tế bào được đồng nhất hóa trong dung dịch sucrose.

Vòng quay cơ học nhanh chóng của chày phá vỡ các tế bào, thiết lập các hạt nội bào tự do trong môi trường. Sau đó ly tâm liên tiếp của homogenate tạo ra các phân số, có thể được phân tách bằng microneedles. Toàn bộ quá trình ly tâm cho lysosome có thể được nghiên cứu như trong Hình 5.4.

Hóa học của Lysosome:

Lysosome chứa nhiều loại enzyme, cho đến thời điểm hiện tại, khoảng 40 enzyme đã được phân lập ở nhiều loại mô. Một số enzyme phổ biến là (-galactosidase, (-glucuronidase, -N-acetyl-glucosaminidase, α- glucosidase, α-mannosidase; cathepsin B (Acid protease), cathepsin B (Acid protease) B, axit ribonuclease, axit deoxyribonuclease, acid phosphatase, acid lipase, acid phosphatase, acid lipase, phospholipase A, phosphotidic acid phosphatase hyaluronidase, phosphoprotein phosphatase, phosphoprotein phosphatase, acid amin, paseidase Tất cả các enzyme của lysosome được bao bọc trong màng lipoprotein đơn. Hầu hết các enzyme này hoạt động hiệu quả hơn trong môi trường axit nhẹ, pH optima khoảng 5.0 vì vậy chúng được gọi chung là hydrolase axit.

Danh pháp khác nhau :

Định nghĩa hóa học của lysosome dựa trên sự hiện diện của màng đơn vị và phản ứng nhuộm màu dương đối với phosphatase axit và một số enzyme liên quan, có thể được xem xét cho hầu hết các mục đích thực tế tương đương với định nghĩa sinh hóa.

Khi kiến ​​thức của chúng tôi về tầm quan trọng của lysosome trong sinh lý tế bào đã tiến bộ, rõ ràng là thuật ngữ lysosome bao gồm nhiều dạng khác nhau có thể được phân biệt dựa trên các tiêu chí hình thái và chức năng.

Sau đây là các thuật ngữ thường được sử dụng trong tài liệu:

(i) Các lỗ hổng tự động :

Nó là màng lót không bào chứa các thành phần tế bào chất có thể nhận biết hình thái.

(ii) Cytolysosome :

Tương tự như không bào Autophagic.

(iii) Cytosome :

Các hạt được gọi là cytosome thường là lysosome. Một số công nhân bao gồm các cơ quan vi mô không liên quan theo thuật ngữ này.

(iv) Cytoergosome :

Tương tự như không bào Autophagic.

(v) Vi mô :

Một hạt được tìm thấy trong gan và thận, giới hạn bởi một màng đơn vị và chứa một vật liệu hạt mịn. Theo de Duve, chúng chắc chắn không phải là lysosome.

(vi) Các cơ quan đa bào :

Các cấu trúc được lót bởi một màng duy nhất và chứa các túi bên trong giống như phức hợp Golgi và được coi là lysosome.

(vii) Các cơ quan còn lại :

Các thể vùi màng lót đặc trưng bởi dư lượng chưa tiêu hóa bao gồm telolysosome và hậu lysosome giả thuyết.

Chức năng:

1. Tiêu hóa lysosomal của các hạt bên ngoài :

Các phân tử lớn được đưa vào tế bào theo quá trình gọi là thực bào. Đây là một thuật ngữ hoàn toàn đầy đủ và chính xác ngụ ý một tế bào ăn. Nhưng gần đây, thuật ngữ endocytosis mới đã giành được sự ưu ái cho thấy dấu hiệu rõ ràng đầu tiên về mối quan hệ giữa lysosome và sự nhấn chìm của vật liệu ngoại bào được cung cấp bởi Stains (1952, 54, 55). Tế bào nhấn chìm các hạt và sau đó hình thành một sự xâm lấn. màng tế bào để trở thành túi hoặc cơ thể bên trong.

Nó được gọi là một phagosome. Một phagosome sau đó di chuyển về phía lysosome. Sự tiếp xúc của vật liệu với các hydrolase lysosomal xảy ra thông qua sự hợp nhất của phagosome với một lysosome. Điều này dẫn đến sự hình thành của một lysosome thứ cấp hoặc không bào tiêu hóa. Lysosome tham gia vào quá trình có thể là chính hoặc phụ, tùy thuộc vào kích thước tương đối của hai đối tác.

Quá trình này có thể xuất hiện đối với người quan sát như là một enzyme thải lysosome vào phagosome hoặc là một phagosome chuyển nội dung của nó vào lysosome, như có thể là trường hợp trong các tế bào nhu mô gan; hoặc đơn giản là chia sẻ lẫn nhau về nội dung của hai không bào, nếu chúng có kích thước tương đương nhau.

Bây giờ các enzyme từ lysosome có thể tiếp xúc với các phân tử được đưa vào tế bào trong phagosome và quá trình tiêu hóa xảy ra. Một khi các phân tử được tiêu hóa, các sản phẩm được tiêu hóa có thể khuếch tán ra khỏi cái gọi là không bào tiêu hóa vào tế bào chất của tế bào để lại dư lượng trong không bào tiêu hóa. Không bào tiêu hóa bây giờ di chuyển đến màng tế bào nơi xảy ra cái gọi là thực bào ngược hoặc đại tiện.

2. Tiêu hóa chất nội bào:

Trong một số trường hợp nhất định, bằng cách nào đó, tìm đường vào bên trong lysosome của tế bào và bị phá vỡ. Quá trình này được gọi là autophagy di động. Làm thế nào để họ vào, không rõ ràng, và vai trò của autophagy trong chức năng tế bào chỉ có thể được tóm tắt.

Protein, chất béo và polysacarit đều có thể được tổng hợp và lưu trữ trong tế bào. Trong quá trình chết đói của tế bào, các nguyên liệu thực phẩm được lưu trữ này được tiêu hóa bởi lysosome để cung cấp năng lượng. Điều gì kích thích sự tự trị diễn ra và làm thế nào để các phân tử lớn xâm nhập vào lysosome không rõ ràng.

3. Tiêu hóa tế bào:

Khi một tế bào chết, màng tế bào vỡ. Các enzyme được giải phóng trở nên tự do trong tế bào, sau đó nhanh chóng tiêu hóa toàn bộ tế bào. Giả thuyết đã được đưa ra rằng đây là một cơ chế tích hợp để loại bỏ các tế bào chết.

Ở động vật đa bào, nhiều tế bào liên tục được hình thành, sống trong một khoảng thời gian ngắn và sau đó chết. Việc tự tiêu hóa có thể xảy ra như một cơ chế bệnh lý, ví dụ, nếu một tế bào bị cắt khỏi nguồn cung cấp oxy hoặc bị nhiễm độc, màng lysosomal có thể bị vỡ, do đó cho phép các enzyme hòa tan tế bào. Do đó, chúng cũng được coi là túi tự sát của các tế bào.

4. Tiêu hóa ngoại bào :

Một tế bào có thể thải các enzyme lysosomal để phá hủy các cấu trúc xung quanh. Chức năng này được thực hiện bởi thực bào ngược. Một túi enzyme từ lysosome được giải phóng bên ngoài tế bào nơi nó tiêu hóa các cấu trúc truyền nhiễm. Điều này được cho là để giải thích, làm thế nào tinh trùng xâm nhập vào lớp vỏ bảo vệ của noãn trong quá trình thụ tinh.

Nó cũng có thể giải thích làm thế nào các tế bào oesteoclast phá hủy xương, chức năng. Đây cũng có thể là lời giải thích cho khả năng nổi tiếng của các tế bào bạch cầu nhanh chóng thoát ra khỏi các mạch máu và vào các không gian mô tại vị trí bị nhiễm trùng.

5. Vai trò trong bài tiết :

Trong những năm gần đây, bằng chứng đã bắt đầu tích lũy để đề xuất vai trò của lysosome trong việc hình thành các sản phẩm bài tiết trong các tế bào tiết. Hiện tượng bài tiết hormon tuyến giáp qua lysosome là ví dụ nổi tiếng nhất về sự tham gia của lysosome trực tiếp vào quá trình bài tiết.

Lysosome cũng đóng vai trò có thể trong việc điều tiết bài tiết hormone. Người ta tin rằng các hoocmon động vật có vú của tuyến yên trước được tổng hợp trên các ribosome của mạng lưới nội chất thô và được đóng gói thành các hạt tiết qua đường Golgi.

Các tế bào biểu mô của tuyến giáp cũng chứa lysosome giàu enzyme lysosomal. Các nang của tuyến giáp có chứa thyroglobulin protein trọng lượng phân tử cao, được lưu trữ dưới dạng chất keo trong lòng. Các hormon tuyến giáp thyroxine và thriiodothyroxin được liên kết với protein này.

Chất keo có chứa thyroglobulin xâm nhập vào tế bào biểu mô do pinocytosis. Các giọt keo hợp nhất với lysosome sơ cấp để tạo thành lysosome thứ cấp hoặc các lỗ hổng tiêu hóa. Các hormon tuyến giáp được tách ra từ thyroglobulin và được giải phóng vào dòng máu. Do đó, các hormone tuyến giáp được giải phóng bằng cách thủy phân thyroglobulin.

6. Phá vỡ nhiễm sắc thể :

Lysosome chứa enzyme deoxyribonuclease (DNAse). Enzyme này gây ra sự phá vỡ nhiễm sắc thể và sắp xếp lại chúng. DNAse có hai vị trí hoạt động và phá vỡ cả hai chuỗi DNA. Sự phá vỡ đã được tạo ra bằng thực nghiệm trong các nhiễm sắc thể phân lập được ủ trong DNAse. Những phá vỡ dẫn đến các hội chứng khác nhau.

7. Vai trò trong sự phát triển và biến thái :

Lysosome rất quan trọng trong sự phát triển. Bằng chứng tốt đã tích lũy về vai trò của lysosome trong sự xâm lấn của tử cung và tuyến vú ngay sau khi sinh. Trong quá trình biến chất, quá trình tái hấp thu đuôi nòng nọc và hồi quy của các mô ấu trùng khác nhau, bao gồm cả cơ thể chất béo và tuyến nước bọt, đi kèm với hoạt động hydrolase axit lysosomal tăng (Weber).

8. Tạo xương:

Trong quá trình chuyển đổi sụn thành xương, các tế bào hủy xương đặc biệt tạo ra các chất lyric làm xói mòn ma trận của sụn và giúp hình thành xương.

9. Vai trò của Lysosome trong quá trình phân chia tế bào :

Trong quá trình phân chia tế bào, các lysosome của tế bào phân chia cụ thể di chuyển về phía ngoại vi thay vì gần nhân, như trong các trường hợp thông thường chúng được nhìn thấy. Trong các cytokine, số lượng tương đương của chúng di chuyển về phía các cực đối diện.

Đôi khi trong quá trình phân chia tế bào, một số chất ức chế trong tế bào chất ức chế sự phân chia cuộc gọi. Lysosome tiết ra một số chất ức chế nhất định phá hủy chất ức chế và dẫn đến sự phân chia tế bào (Allison, 1967).

10. Giúp tổng hợp protein :

Novikoff và Essner (1960) đã đề xuất vai trò có thể có của lysosome trong quá trình tổng hợp protein. Gần đây, Singh (1972) đã liên quan đến hoạt động lysosomal với quá trình tổng hợp protein. Trong gan và tuyến tụy của một số loài chim, lysosome dường như hoạt động mạnh hơn và phát triển cho thấy mối quan hệ có thể với chuyển hóa tế bào.

11. Lysosome và ung thư:

Các tế bào ác tính được tìm thấy có chứa nhiễm sắc thể bất thường; người ta cho rằng sự bất thường của nhiễm sắc thể là do sự phá vỡ nhiễm sắc thể được tạo ra bởi các enzyme lysosomal. Việc xóa một phần nhiễm sắc thể 21 ở nam giới có liên quan đến bệnh bạch cầu dòng tủy mãn tính (ung thư máu).

12. Loại bỏ tế bào chết:

Hirsch và Cohn (1964) cho rằng lysosome giúp loại bỏ các tế bào chết trong mô. Các màng tế bào lysosomal phục hồi trong các tế bào này, giải phóng enzyme vào cơ thể của tế bào, để toàn bộ tế bào có thể được tiêu hóa. Quá trình thoái hóa mô (hoại tử) này là do hoạt động lysosomal này.

13. Bón phân:

Trong quá trình thụ tinh, tinh trùng sẽ giải phóng các enzyme thủy phân từ túi acrosome. Những enzyme này giúp cho sự xâm nhập của tinh trùng mặc dù bao bọc của trứng. Các nghiên cứu kính hiển vi huỳnh quang về tinh trùng nhuộm acridine của chuột lang cho thấy các túi acrosome có chứa một số enzyme, bao gồm hyaluronidase và protease, cũng được tìm thấy trong lysosome.

Trong thực tế, các túi acrosome đã được coi là một lysosome khổng lồ. Các enzyme túi acrosome rõ ràng cũng kích hoạt trứng bằng cách phá vỡ các hạt vỏ não của nó.

14. Lysosome và bệnh:

Hít phải các hạt lạ như silica, amiăng, vv, dẫn đến viêm và lắng đọng các mô sợi trong phổi. Các hạt silica hoặc amiăng làm tăng tính thấm của màng lysosomal và sự phục hồi của lysosome. Điều này dẫn đến sự phân giải các tế bào phổi dẫn đến tình trạng viêm của chúng.

Một rối loạn chuyển hóa, bệnh gút, được gây ra bởi sự tích tụ của các tinh thể natri orate trong khớp. Chúng được chọn bởi các phagocytes dẫn đến vỡ lysosome của chúng. Điều này dẫn đến viêm cấp tính và tăng tổng hợp collagen. Bệnh Pomes là một ví dụ khác được gây ra do không có enzyme lysosomal làm thủy phân glycogen. Do đó, các tế bào gan được gắn với glycogen.

BÀN. Một số bệnh liên quan đến bất thường di truyền của Lysosome được liệt kê dưới đây (Allison, 1974):

Nguồn gốc của Lysosome :

Chúng có nhiều nguồn gốc tùy thuộc vào mô mà chúng nằm hoặc trên chức năng của chúng trong tế bào cụ thể.

(i) Nguồn gốc ngoại bào :

Lysosome có thể là không bào được hấp thụ vào tế bào theo quá trình, pinocytosis. Không bào pinocytic sau này có thể trở thành hạt tế bào chất và hoạt động enzyme trở nên phát triển.

(ii) Nguồn gốc từ phức hợp Golgi :

Có bằng chứng cho thấy lysosome bắt nguồn từ phức hợp Golgi và đại diện cho các hạt zymogen. Chức năng và cấu trúc tương tự của chúng với Golgi phức tạp hỗ trợ quan điểm này. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng sự tích tụ của các sản phẩm bài tiết trong không bào Golgi dẫn đến sự hình thành lysosome và màng bao quanh các sản phẩm có nguồn gốc từ màng Golgi.

(iii) Xuất xứ từ ER:

Novikoff (1965) đã báo cáo rằng các lysosome có nguồn gốc trực tiếp từ mạng lưới nội chất dạng hạt, do một quá trình chảy máu.