Caractéristiques, structures, fonctions et types de lysosomas

Les lysosomes Ce sont des organites cellulaires entourés de membranes situées à l'intérieur des cellules animales. Ce sont des compartiments qui ont un pH acide et sont riches en enzymes digestives, capables de dégrader tout type de molécule biologique: protéines, glucides et acides nucléiques.

De plus, ils peuvent dégrader le matériel des cellules à l'extérieur. Par conséquent, les lysosomes ont de multiples fonctions dans le métabolisme cellulaire et grâce à leur composition riche en enzymes hydrolytiques, elles sont généralement appelées «estomac» de la cellule.

Les lysosomes sont formés par la fusion de vésicules qui émergent de l'appareil de Golgi. La cellule reconnaît certaines séquences qui fonctionnent comme des «étiquettes» dans des enzymes hydrolytiques et les envoient à des lysosomes en formation.

Ces vacuoles sont sphériques et leur taille varie considérablement, étant une structure cellulaire assez dynamique.

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Découverte et perspective historiques

Les lysosomes ont été découverts il y a plus de 50 ans par le chercheur Christian De Duve. L'équipe de Duve faisait des expériences impliquant la technique de fractionnement subcellulaire, afin d'étudier l'emplacement de certaines enzymes.

Ce protocole expérimental a permis la découverte des organites, car les chercheurs ont remarqué que la libération d'enzymes hydrolytiques augmentait à mesure qu'ils ajoutaient des composés qui détérioraient les membranes.

Par la suite, l'amélioration des techniques de biologie moléculaire et l'existence d'un meilleur équipement - comme les microscopes électroniques, ont réussi à corroborer leur présence. En fait, on pourrait conclure que les lysosomes occupent 5% du volume intracellulaire.

Le temps après sa découverte, la présence d'enzymes hydrolytiques à l'intérieur pourrait être mise en évidence à l'intérieur, faisant du lysosome une sorte de centre de dégradation. De plus, il se rapportait aux lysosomes à la vie endocytaire.

Historiquement, les lysosomes étaient considérés comme le point final de l'endocytose, utilisé uniquement pour la dégradation des molécules. Aujourd'hui, il est connu que les lyosomes sont des compartiments à cellules dynamiques, capables de fusionner avec une variété supplémentaire d'organites.

Caractéristiques des lysosomes

Protons pompant à travers la membrane lysosome. Source: Alejandro Porto [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]

Morphologie des lysosomes

Les lysosomes sont des compartiments uniques des cellules animales qui abritent une variété d'enzymes capables d'hydrolyzer les protéines et de digérer certaines molécules.

Ce sont des vacuolas de formes sphériques et denses. La taille de la structure est largement variée et dépend du matériau qui a été précédemment capturé.

Les lysosomas, ainsi que le réticulum endoplasmique et l'appareil de Golgi, font partie de la cellule endomembrane de la cellule. Bien que ces trois structures soient des réseaux de membranes, ils ne sont pas continus les uns avec les autres.

Les lysosomes contiennent plusieurs enzymes

La principale caractéristique des lysosomes est la batterie des enzymes hydrolytiques à l'intérieur. Il y a environ 50 enzymes qui sont capables de dégrader une large gamme de biomolécules.

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Parmi ceux-ci figurent les nucléas, protéases et phosphatases (qui éliminent les groupes de phosphate de phospholipides et d'autres composés). De plus, ils contiennent d'autres enzymes en charge de la dégradation des polysaccharides et lipides.

Logiquement, ces enzymes digestives doivent être séparées spatialement du reste des composants cellulaires pour éviter leur dégradation incontrôlée. Ainsi, la cellule peut "choisir" les composés qui doivent être éliminés, car il peut réguler les éléments qui entrent dans le lysosome.

L'atmosphère des lysosomes est acide

L'intérieur des lysosomes est acide (près de 4.8), et les enzymes contenant bien fonctionnent bien pour cette condition de pH. Par conséquent, ils sont connus sous le nom d'hydrolases acides.

Le pH caractéristique acide de ce compartiment cellulaire est maintenu grâce à la présence d'une pompe à protons et d'un canal de chlorure dans la membrane. Ensemble, ils transportent de l'acide chlorhydrique (HCl) dans le lysosome. La pompe est située ancrée dans la membrane d'organelle.

La fonction de ce pH acide est l'activation des différentes enzymes hydrolytiques présentes dans le lysosome et éviter - autant que possible - son activité enzymatique au pH neutre du cytosol.

De cette façon, nous avons déjà deux barrières qui fonctionnent comme une protection de l'hydrolyse incontrôlée: gardez les enzymes dans un compartiment isolé, et que ces enzymes fonctionnent bien au pH acide de ce compartiment.

Bien que la membrane de lysosome ait été brisée, les enzymes de libération n'auraient pas beaucoup d'effet - en raison du pH neutre du cytosol.

Les fonctions

Lysosomes dans une cellule humaine

La composition interne d'un lysosome est dominée par des enzymes hydrolytiques, donc ils sont une région importante du métabolisme cellulaire où la digestion des protéines extracellulaires qui entrent dans la cellule par endocytose, le recyclage des organites et des protéines cytosoliques sont effectuées.

Ensuite, nous explorerons en profondeur.

Autophagie

Qu'est-ce que l'autophagie?

Un mécanisme qui parvient à capturer les protéines cellulaires est appelé autophagie "manger vous-même". Cet événement aide à maintenir l'homéostasie cellulaire, les structures cellulaires dégradantes qui ne sont plus nécessaires et contribue au recyclage des organites.

Grâce à ce phénomène, la formation de vésicules appelées autophagosomes se produit. Ce sont de petites régions du cytoplasme ou d'autres compartiments cellulaires, du réticulum endoplasmique qui fusionnent avec les lysosomes.

Les deux organites ont la capacité de fusionner, car ils sont délimités par une membrane plasmique de nature lipidique. Il est analogue d'essayer de rejoindre deux bulles de savon - vous allez former un plus grand.

Après la fusion, le contenu enzymatique du lysosome est responsable de la dégradation des composants qui se trouvaient à l'intérieur de l'autre vésicule formée. La capture de ces molécules semble être un processus qui manque de sélectivité, provoquant la dégradation des protéines situées dans le cytosol à long terme.

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Autophagie et périodes de jeûne

Dans la cellule, l'événement d'autophagie semble être régulé par la quantité de nutriments disponibles.

Lorsque le corps connaît une carence en nutriments ou des expériences de période de jeûne prolongées, les voies de dégradation sont activées. De cette façon, la cellule parvient à dégrader des protéines qui ne sont pas essentielles et obtiennent la réutilisation de certains organites.

Sachez que les lysosomes jouent un rôle important pendant les périodes de jeûne, a accru l'intérêt des chercheurs dans ledit organelle.

Autophagie et développement des organismes

En plus de leur participation active à des périodes de faible contenu nutritionnel, les lysosomes ont un rôle important lors du développement de certaines lignées d'êtres organiques.

Dans certains cas, le développement implique le remodelage total de l'organisme, ce qui implique que certains organes ou structures doivent être éliminés pendant le processus. Dans la métamorphose des insectes, par exemple, la teneur hydrolytique des lysosomes contribue au remodelage des tissus.

Endocytose et phagocytose

L'endocytose et la phagocytose ont un rôle dans la prise d'éléments externes aux cellules et sa dégradation ultérieure.

Pendant la phagocytose, certaines cellules - telles que les macrophages - sont responsables de l'ingestion ou de la dégradation des particules de taille considérable, comme les bactéries ou les cellules.

Ces molécules sont ingérées par une vacuola phagocytaire, appelée phagosome, qui, comme dans le cas précédent, fusionnera avec des lyosomes. La fusion entraîne la libération d'enzymes digestives à l'intérieur du phage.

Types de lysosomes

Certains auteurs font la distinction de ce compartiment dans deux types principaux: Type I et Type II. Ceux des lysosomes de type I ou primaires sont impliqués dans le stockage des enzymes hydrolytiques, tandis que les lysosomes secondaires sont liés aux processus de catalyse.

Formation de lysosomes

La formation de lysosomes commence par la capture de molécules de la fin des vésicules endocytaires. Ces derniers fusionnent avec d'autres structures appelées endosomes précoces.

Par la suite, les premiers endosomes subissent un processus de maturation et donne lieu à des endosomes tardifs.

Un troisième composant apparaît dans le processus de formation: transporter les vésicules. Ceux-ci contiennent des hydrolases acides du réseau trans de l'appareil Golgi. Les deux structures - vésicules de transport et endosomes tardives - sont fusionnées et transformées en lysosome, après avoir acquis l'ensemble des enzymes lysosomales.

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Pendant le processus, le recyclage des récepteurs de la membrane par les endosomes de recyclage se produit.

Les hydrolases acides sont séparées du récepteur du phosphate Hand-6 pendant le processus de fusion des organites qui donnent naissance à des lysosomes. Ces récepteurs entrent à nouveau dans le réseau Golgi Trans.

Différences entre les endosomes et les lysosomes

La confusion entre les endosomes et les termes de lysosomes est courante. Les premiers sont des compartiments cellulaires entourés de membrane - comme des lysosomes. Cependant, la distinction cruciale entre les deux organites est que les lysosomes manquent de récepteurs à main-6-phosphate.

En plus de ces deux entités biologiques, il existe d'autres types de vésicules. L'un d'eux est des vacuolas, dont le contenu est principalement de l'eau.

Les vésicules de transport, comme son nom l'indique, participent au déplacement des substances vers d'autres emplacements cellulaires. Les vésicules du secrétaire, quant à elles, éliminent les déchets ou les matériaux chimiques (comme ceux qui participent à la synapse des neurones.)

Maladies associées

Chez l'homme, les mutations des gènes qui codent pour les enzymes du lysosome sont associées à plus de 30 maladies congénitales. Ces pathologies sont englobées dans le terme «maladies des dépôts lithosomiques."

Étonnamment, bon nombre de ces conditions résultent de dommages à une seule enzyme lysosomale.

Chez les individus touchés, la conséquence d'avoir une enzyme non fonctionnelle à l'intérieur des lysosomes est l'accumulation de déchets.

L'altération des dépôts lysosomaux la plus courante est connue sous le nom de maladie de Gaucher et est associée à une mutation du gène qui code pour l'enzyme en charge des glycolipides. En tant que fait curieux, la maladie montre une fréquence assez élevée parmi la population des Juifs, affectée à 1 pour 2500 individus.

Les références

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