Datos completos sobre lisosomas
Los lisosomas suelen ser orgánulos de las células eucariotas. Es una estructura en forma de saco envuelta de una sola capa con un diámetro de aproximadamente 0,025 a 0,8 micrones (principalmente esférica bajo un microscopio electrónico, pero existen algunas pelotas de rugby que contienen una variedad de hidrolasas diseñadas para descomponer varias macromoléculas exógenas y endógenas); Fue descubierto en células de hígado de ratón en 1955 por el académico belga Cristian de Duve (1917-2013) y otros.
Nombre chino: lisosoma mbth: estructura de la membrana lisosomal: diámetro de la membrana de una sola capa: 0,025 ~ 0,8 micras función: mantener el valor del pH, clasificación de descomposición: primaria, secundaria, terciaria características del lisosoma: enzimas lisosomales de células vegetales superiores maduras, descripción general, características, descripción general de la clasificación, clasificación tradicional, nueva fórmula, clasificación por etapa funcional, lisosoma primario, lisosoma secundario, residuo, función, proceso de formación, lisosoma y enfermedades, silicosis, tuberculosis, diversas enfermedades de almacenamiento lisosomal, enfermedades genéticas, artritis reumatoide, shock, tumores, lisosomas y enzimas Descripción general Hasta 2006, se han encontrado más de 60 enzimas en los lisosomas Hidrolasas ácidas, incluidas proteasas, nucleasas y fosfatasas. Estas enzimas controlan la digestión de una variedad de macromoléculas endógenas y exógenas. Por tanto, los lisosomas tienen la función de disolución o digestión y son los órganos digestivos de las células. En el hígado de rata, una partición granular que contiene enzimas hidrolíticas se obtiene de un lugar ligeramente más ligero que la partición mitocondrial y se denomina lisosoma. Las enzimas en los lisosomas incluyen fosfatasa ácida, ribonucleasa y desoxirribonucleasa, catepsina, ariltioacetasa, B-glucuronidasa. acetiltransferasa, etc. , son el grupo de enzimas hidrolíticas con pH óptimo en la región ácida. Según las observaciones del microscopio electrónico, los lisosomas son partículas o vesículas con un diámetro de 0,4 micrones a varios micrones envueltas por una membrana monocapa con un espesor de 6 a 8 nanómetros. Debido a sus formas extremadamente diversas, las especies con actividad positiva de fosfatasa ácida se identificaron como lisosomas. Características Las enzimas lisosomales tienen tres características: (1) La superficie de los lisosomas está altamente glicosilada, lo que ayuda a protegerse de la hidrólisis por parte de las enzimas. Las proteínas de la membrana son en su mayoría glicoproteínas y la superficie interna de la membrana lisosomal está cargada negativamente, lo que ayuda a que las enzimas de los lisosomas permanezcan libres. Es de gran importancia para realizar funciones normales y evitar que las células sean digeridas. (2) Todas las hidrolasas son más activas cuando el valor del pH es de alrededor de 5, pero el valor del pH en el citoplasma circundante es 7,2. La membrana lisosomal contiene una proteína de transporte especial que puede utilizar la energía de la hidrólisis del ATP para bombear H (iones de hidrógeno) en el citoplasma hacia el lisosoma para mantener su valor de pH = 5. (3) Sólo cuando el material hidrolizado ingresa al lisosoma las enzimas del lisosoma pueden llevar a cabo la descomposición. Una vez que se rompe la membrana lisosomal, las hidrolasas escaparán, provocando la autólisis celular. Descripción general de la clasificación Los lisosomas en la clasificación tradicional se pueden dividir en dos categorías según su contenido y etapas de formación. Los lisosomas granulares con una matriz homogénea se denominan lisosomas primarios y los lisosomas vacuolares con estructuras complejas similares a la mielina se denominan lisosomas secundarios. Los lisosomas son lisosomas primarios y contienen partículas con alta densidad electrónica en las células parenquimatosas del hígado (hepatocitos). Aunque este lisosoma contiene enzimas hidrolíticas, es un lisosoma no digerido. Los lisosomas secundarios (vesículas digestivas) están compuestos de lisosomas primarios y fagocitos producidos por fagocitosis y son lisosomas a los que se les han suministrado enzimas hidrolíticas. Los lisosomas secundarios contienen los materiales ingeridos y los digieren. El material no digerido que queda después de la digestión se llama residuo. En general, se cree que los cuerpos restantes se excretan en las amebas y otras células, pero permanecen en otras células durante mucho tiempo y causan el envejecimiento celular. Existe una nueva formulación sobre los tipos y nomenclatura de los lisosomas. Según los datos de la investigación, los lisosomas se denominan endolisosomas y lisosomas según su proceso de formación y función.
Las células destinadas a la eliminación forman cuerpos apoptóticos en forma de yemas, que son fagocitadas y digeridas por los macrófagos. Autofagia: elimina macromoléculas biológicas inútiles y orgánulos envejecidos de las células. Por ejemplo, la vida media de muchas macromoléculas biológicas es de sólo unas pocas horas a unos pocos días, y la vida media de las mitocondrias en las células del hígado es de unos 10 días. Función de defensa: si los fagocitos pueden fagocitar patógenos, los matarán y degradarán en los lisosomas. Implicado en la regulación de procesos secretores, como la degradación de tiroglobulina en tiroxina activa. Formación del acrosoma: El acrosoma es equivalente a un taladro químico que puede penetrar la corteza del óvulo y permitir que los espermatozoides entren en el óvulo. Envasado opcional en lisosomas primarios. Todos los glóbulos blancos contienen gránulos lisosomales que destruyen los microorganismos invasores. Sin embargo, también existen algunas bacterias patógenas (como Mycobacterium leprae, Mycobacterium tuberculosis, etc.) que pueden tolerar la acción de las enzimas lisosomales, por lo que pueden vivir en la memoria de los macrófagos. Los lisosomas también juegan un papel importante en los procesos patológicos. A medida que los macrófagos pulmonares ingieren silicio inhalado o polvo de amianto, los lisosomas se rompen y liberan enzimas hidrolíticas, lo que provoca un aumento de las fibras del tejido conectivo, lo que provoca silicosis. La hipoxia tisular (como el infarto de miocardio) también puede provocar la liberación aguda de lisosomas, lo que hace que la concentración de enzimas relacionadas en la sangre aumente rápidamente. El proceso de formación de lisosomas primarios aparece en forma de yemas en la cara trans del aparato de Golgi. El proceso de formación es el siguiente: los ribosomas en el retículo endoplásmico sintetizan proteínas lisosomales → ingresan a la luz del retículo endoplásmico para el azúcar de la línea N para la modificación de la silación. , la proteína de la enzima lisosomal transporta primero 3 glucosa, 9 manosa y 2 N-acetilglucosamina. Después de la eliminación, tres moléculas de glucosa y una molécula de manosa ingresan a la vesícula de membrana cis del aparato de Golgi. La N-acetilglucosamina fosfotransferasa reconoce el punto de señal de la hidrolasa lisosomal y el fosfato de N-acetilglucosamina se transfiere a 65,438 0 ~ 2 residuos de manosa. La N-acetilglucosamina se escinde de la vesícula de membrana intermedia mediante la N-acetilglucosidasa para formar el ligando M6P, que se une al receptor en la vesícula transmembrana y luego se empaqueta selectivamente en lisosomas primarios. Lisosomas y enfermedades Silicosis Las partículas de polvo de sílice (polvo de sílice) se inhalan hacia los alvéolos y los macrófagos las fagocitan. Los fagosomas que contienen polvo de sílice se fusionan con los lisosomas para formar lisosomas secundarios. Los grupos hidroxilo del sílice forman enlaces de hidrógeno con fosfolípidos o proteínas en la membrana lisosomal, lo que provoca la desintegración de los lisosomas en los fagocitos, la destrucción de las propias células, la liberación de polvo de sílice y luego la fagocitosis por otros macrófagos, etc. Los macrófagos dañados o destruidos liberan "factores de fibroblastos" y activan los fibroblastos, lo que provoca el depósito de fibras de colágeno y la fibrosis pulmonar. Mycobacterium tuberculosis no produce toxinas endógenas ni exógenas y no tiene cápsula ni enzimas invasivas. El componente bacteriano sulfato de cerebrósido puede resistir la lisis y la muerte intracelular, lo que permite que Mycobacterium tuberculosis crezca y se multiplique en grandes cantidades en los alvéolos, lo que provoca que los macrófagos se disuelvan y el Mycobacterium tuberculosis liberado pueda fagocitarse y se repita el proceso anterior, lo que finalmente provocará. calcificación y fibrosis del tejido pulmonar. Varias enfermedades por almacenamiento lisosomal (LSD) son causadas por defectos genéticos. Debido a la mutación y pérdida de función de las enzimas lisosomales, una gran cantidad de sustratos se almacenan en los lisosomas, lo que a su vez afecta la función celular. Las enfermedades de almacenamiento comunes incluyen principalmente las siguientes categorías: Síndrome de Tay-Sachs: llamada demencia familiar amaurótica, deficiencia lisosomal de hexosaminidasa A (β-N-hexosaminidasa), lo que resulta en la acumulación de glucósido GM2 en el ganglio (Figura 6-30), lo que afecta la función celular y causa demencia mental y muerte a la edad de 2 a 6 años. Los pacientes presentan ceguera progresiva, letargo y parálisis, principalmente en poblaciones judías. Enfermedad por almacenamiento de glucógeno tipo II (enfermedad de Pompe o enfermedad de Pompe): los lisosomas carecen de α-1,4-glucosidasa y el glucógeno se acumula en los lisosomas, lo que provoca inflamación del corazón, hígado, lengua y debilidad muscular. Este es un trastorno genético defectuoso autosómico. La mayoría de los pacientes son niños, que suelen morir antes de los dos años. Enfermedad de Gaucher: también conocida como cerebrosidosis, es causada por la falta de β-glucosidasa en los lisosomas de los macrófagos y las neuronas cerebrales. Una gran cantidad de glucocerebrósido se deposita en los lisosomas de estas células y los macrófagos se convierten en células de Gaucher. El hígado, el bazo y los ganglios linfáticos del paciente aumentan de tamaño, el sistema nervioso central se degenera y el paciente a menudo muere al cabo de 1 año. edad. Enfermedad de las células del cuerpo de inclusión (enfermedad de las células I): una enfermedad de almacenamiento más grave causada por una mutación de un solo gen en la N-acetilglucosamina fosfotransferasa.
Debido a una mutación genética, la preenzima lisosomal procesada en el aparato de Golgi no puede formar la señal de clasificación M6P y la enzima se transporta fuera de la célula (vía predeterminada). La ausencia de enzimas hidrolíticas en los lisosomas de los fibroblastos en estos pacientes conduce a la acumulación de sustratos en los lisosomas, formando los llamados "cuerpos de inclusión". Además, la presencia de lisosomas normales en las células hepáticas de estos pacientes sugiere que los lisosomas se forman de una manera distinta a la M6P. Trastornos hereditarios La síntesis de hidrolasa ácida en los lisosomas, al igual que otros procesos biosintéticos en las proteínas, está determinada genéticamente. La deficiencia de enzimas lisosomales puede ocurrir cuando mutaciones genéticas causan trastornos en la síntesis de proteínas enzimáticas. Debido a defectos genéticos, el cuerpo puede carecer de algunas hidrolasas en los lisosomas, de modo que las sustancias correspondientes no pueden degradarse y acumularse en los lisosomas, lo que conduce a trastornos del metabolismo celular y enfermedades de almacenamiento lisosomal. Su principal manifestación patológica es la sobrecarga lisosomal en órganos relacionados (hígado, riñón, músculo cardíaco, músculo esquelético), es decir, las células absorben demasiadas sustancias o no son digeribles, o debido a la reducción de la actividad de las enzimas lisosomales y al envejecimiento del cuerpo, la acumulación intracelular masiva de lisosomas conduce. para sobrecargar. Actualmente se conocen más de 40 enfermedades de este tipo y hay más de 30 enfermedades detectables en China (ver entrada: enfermedades por depósito lisosomal). La primera descubierta fue la enfermedad de almacenamiento de glucógeno tipo ⅱ. Debido a un defecto genético en los cromosomas autosómicos de las células del hígado, hay una falta de α-glucosidasa en los lisosomas, lo que resulta en la incapacidad del glucógeno para degradarse en glucosa, lo que resulta en una gran acumulación de glucógeno en el hígado y los músculos. Esta enfermedad ocurre principalmente en bebés. Las manifestaciones clínicas son debilidad muscular, agrandamiento del corazón, insuficiencia cardíaca progresiva y muerte antes de los dos años, por lo que la enfermedad también se denomina enfermedad cardiogénica por almacenamiento de glucógeno. Se desconoce la causa de la artritis reumatoide, pero se cree que los cambios inflamatorios en el periostio articular y la erosión de las células del cartílago articular que presenta la enfermedad son causados por la liberación local de lisosomas intracelulares. La razón puede ser que ciertos factores reumatoides, como los anti-IgG, son fagocitados por macrófagos y neutrófilos, lo que provoca el escape de enzimas lisosomales. Algunas de estas enzimas, como la colagenasa, pueden corroer el cartílago y causar daño local a las articulaciones, mientras que los metabolitos de la digestión del cartílago, como el sulfato de condroitina, pueden promover la producción de cininas y participar en la respuesta inflamatoria de las articulaciones. Durante el proceso de shock, la microcirculación del cuerpo se altera, la isquemia de los tejidos y la hipoxia afectan el sistema de suministro de energía, desestabilizan las membranas, provocan la fuga de enzimas lisosomales y dañan las células y el cuerpo. Durante el shock, la cantidad de lisosomas en las células del cuerpo aumenta, el volumen aumenta y la cantidad de fagocitos aumenta significativamente. Las enzimas de los lisosomas se liberan dentro y fuera de los tejidos, principalmente en el hígado y el mesenterio, provocando la autólisis de células y tejidos. Por lo tanto, durante el shock, la medición de las enzimas lisosomales en la linfa y la sangre puede servir como indicador cuantitativo de la gravedad del daño celular. Como indicadores se utilizan habitualmente la fosfatasa ácida, la betaglucuronidasa y las catepsinas. En cuanto al mecanismo de liberación lisosomal durante el shock, algunas personas creen que se debe a la disminución del valor del pH y a la obstrucción del ciclo del ácido tricarboxílico. Durante el shock, la isquemia y la hipoxia provocan una disminución del pH celular (aproximadamente pH 5), la activación de la hidrolasa ácida y la hidrólisis de las membranas lisosomales, lo que en última instancia conduce a la disolución de las membranas lisosomales, la liberación de lisosomas y la autólisis de células y tejidos. La relación entre los lisosomas tumorales y los tumores ha atraído cada vez más atención. En general, existen las siguientes opiniones: (1) Los carcinógenos causan trastornos de la división celular y aberraciones cromosómicas, que pueden estar relacionadas con la liberación de hidrolasas de los lisosomas (2) Algunas sustancias que afectan la permeabilidad de las membranas lisosomales, como el aceite de crotón, ciertas; agentes detergentes, oxígeno hiperbárico, etc. , es un factor auxiliar que promueve el cáncer y también puede causar una división celular anormal (3) Cuando la membrana nuclear está incompleta, la función de protección nuclear de la membrana nuclear se pierde y los lisosomas pueden disolver la cromatina, provocando mutaciones celulares (4; ) Lisozima Ciertos productos del metabolismo corporal son la base material para la proliferación de células tumorales (5) los carcinógenos ingresan a las células y se almacenan en los lisosomas antes de integrarse con los cromosomas, lo que ha sido confirmado por autorradiografía. En resumen, queda por explorar más a fondo si los lisosomas están directamente relacionados con la tumorigénesis.