Ogni cellula vivente ha un insieme di strutture che le consentono di dimostrare tutte le proprietà di un organismo vivente. Per funzionare correttamente, la cellula deve ricevere abbastanza nutrienti, scomporli e rilasciare energia, che viene poi utilizzata per supportare i processi vitali.
Al primo stadio dei complessi processi di gestione dell'energia ci sono i lisosomi della cellula, che sono allacciati lungo i bordi delle cisterne appiattite del dictosoma (complesso del Golgi).
Come funzionano i lisosomi
I lisosomi sono corpi sferici a membrana singola con un diametro da 0,2 a 2 micron, che contengono un complesso di enzimi idrolitici. Sono in grado di scomporre qualsiasi polimero naturale o sostanza di struttura complessa che entra nella cellula come substrato nutritivo o agente estraneo:
- proteine e polipeptidi;
- polisaccaridi (amido, destrine, glicogeno);
- acidi nucleici;
- lipidi.
Questa efficienza è fornita da circa 40 diversi tipi di enzimi contenuti insia nella matrice del lisosoma che sul lato interno della membrana in uno stato aderente.
Chimica dei lisosomi
La membrana che circonda il lisosoma protegge gli organelli e altri componenti cellulari dall'essere digeriti dal complesso enzimatico. Ma dopotutto, nella vescicola stessa, tutti gli enzimi sono di origine proteica, perché non vengono scomposti dalle proteasi?
Il fatto è che all'interno dei lisosomi gli enzimi sono in uno stato glicosilato. Questo "guscio" di carboidrati li rende poco riconosciuti dagli enzimi proteolitici.
La reazione dell'ambiente all'interno del lisosoma è leggermente acida (pH 4,5–5), in contrasto con la reazione quasi neutra dell'ialoplasma. Crea condizioni favorevoli per l'azione degli enzimi ed è fornito dal lavoro di H+-ATPasi, che pompa i protoni nell'organello.
Processo di trasformazione del lisosoma
Morfologicamente, nella cellula si distinguono due tipi principali di lisosomi: primario e secondario.
I lisosomi primari sono piccole vescicole, con pareti lisce o bordate, separate dalle cisterne del complesso del Golgi. Contengono un insieme di enzimi idrolitici precedentemente formati su membrane EPR granulari (ruvide). Fino all'assorbimento del substrato nutritivo, i lisosomi sono in una forma inattiva.
Affinché gli enzimi funzionino, particelle di cibo o liquidi devono entrare nel lisosoma. Questo avviene in due modi:
- Per autofagia, quando una particella di cibo viene assorbita da un lisosoma dal citoplasma circostante. In questo caso, la membrana dell'organello invagina nel punto di contatto con la particellae forma una vescicola endocitica, quindi si lega al lisosoma.
- Per eterofagia, quando il lisosoma si fonde con le vescicole endocitiche intrappolate nel citoplasma della cellula a causa dell'assorbimento di particelle solide o liquidi dall'esterno.
I lisosomi secondari sono vescicole contenenti sia enzimi che substrato per la digestione. Sono caratterizzati da una spiccata attività idrolitica e si formano a seguito dell'assorbimento del substrato da parte del lisosoma primario.
Nonostante le funzioni del lisosoma si riducano alla digestione (decomposizione) di particelle organiche solide e di sostanze disciolte, la versatilità del processo è assicurata dalla capacità dei lisosomi secondari:
- fondersi con i lisosomi primari che portano una nuova porzione di enzimi;
- fondersi con nuove particelle di cibo o vescicole endocitiche, mantenendo un processo di rottura continuo;
- fondersi con altri lisosomi secondari per formare una grande struttura in grado di assorbire altri organelli cellulari;
- assorbire le vescicole pinocitiche, trasformandosi in un corpo multivescicolare.
La struttura del lisosoma non cambia drasticamente. Di solito aumenta solo di dimensioni.
Altri tipi di lisosomi
A volte la scomposizione delle sostanze che sono entrate nel lisosoma non arriva fino alla fine. Le particelle non digerite non vengono rimosse dall'organello, ma si accumulano in esso. Dopo che la fornitura di enzimi idrolitici si è esaurita, il contenuto viene compattato ed elaborato, la struttura del lisosoma diventa più complessa, stratificata. Possono anche essere depositati pigmenti. Il lisosoma si trasforma in un corpo residuo.
Inoltre, i corpi residui rimangono nella cellula o ne vengono rimossi per esocitosi.
Gli autofagosomi si trovano nelle cellule dei protisti. Per loro natura, appartengono a lisosomi secondari. All'interno di questi organelli si trovano resti di componenti cellulari di grandi dimensioni e strutture citoplasmatiche. Si formano durante il danno cellulare, l'invecchiamento degli organelli cellulari e servono a utilizzare i componenti cellulari, rilasciando monomeri.
Funzioni del lisosoma nella cellula
I lisosomi, innanzitutto, forniscono alla cellula il materiale da costruzione necessario, depolimerizzando le sostanze che vi sono entrate.
La scomposizione dei carboidrati è un collegamento importante nel metabolismo energetico della cellula, fornendo un substrato per la conversione nei mitocondri.
I lisosomi sono anche un anello di difesa nel sistema immunitario del corpo:
- Dopo la fagocitosi dei batteri da parte dei leucociti, i lisosomi versano il loro contenuto nella cavità della vescicola fagocitaria e distruggono il microrganismo dannoso.
- Rilascio di enzimi proteolitici durante l'apoptosi - morte cellulare programmata.
- Utilizzare organelli cellulari danneggiati e "invecchiati".
In combinazione con la proliferazione cellulare, la partecipazione dei lisosomi al processo di utilizzazione delle varie strutture assicura il rinnovamento del corpo.
