Lysosome: حدوث ، مورفولوجيا ، وظائف وأصول

Lysosome: حدوث ، مورفولوجيا ، وظائف وأصول!

نشأ مفهوم الليزوزوم عن تطور تقنيات تجزئة الخلايا التي يتم من خلالها عزل المكونات الخلوية الفرعية المختلفة. بحلول عام 1949 ، تم عزل فئة من الجسيمات ذات خصائص طاردة مركزية متوسطة إلى حد ما بين تلك الموجودة في الميتوكوندريا والميكروزومات من قبل دي دوف ووجد أنها تحتوي على نسبة عالية من فوسفاتاز الحمض وأنزيمات أخرى مائية. بسبب خصائصهم الأنزيمية تم تسميتهم بالليزوزومات (Gr. Lysis = dissolution، soma = body).

وفقا ل كوهان (1972) تعتبر حبيبات تخزين الغشاء المحصور المحتوية على الانزيمات الهاضمة هي lysosomes من النباتات. ومن هنا ، من المفترض أن يكون للكروموسومات ، وحبيبات البلعوم ، وفراغات للخلايا النباتية وظائف شبيهة باللايسوزوم.

حادثة:

وباستثناء RBC في الثدييات ، تم الإبلاغ عن الجسيمات lysosomes عمليا من جميع الخلايا الحيوانية. كما تم الاشتباه بوجود جسيمات الليزوزومية (وفي بعض الحالات ثبتت) في protista (protozoan، slime-molds، fungi، algae prokaryotic protista). في الخلايا النباتية ، بالنظر إلى الأدلة ككل ، يبدو الآن أن هناك القليل من الشك حول وجودها.

علاوة على ذلك ، لديهم صلات قوية مع lysosomes من الحيوانات و protista (بيت وجالبن 1973). في النباتات ، ينبغي ألا يتم الخلط بينه وبين دواء كريات الدم الحمراء في الوظيفة. وفقا ل pet lysosomes و spherosomes هما عضيات مختلفان و الأخير قابل للمقارنة بالقطرات الدهنية للحيوان. أظهر ياتسو وجاك (1972) بوضوح أن كريات الدم الحمراء هي عضيات مميزة شكليا. استعرض Gahm (1973) حدوث و histochemistry من lysosomes النبات.

علم التشكل المورفولوجيا:

الشكل والحجم :

شكل وحجم الليزوزومات هو متغير. شكليا يمكن مقارنتها مع الأميبا وخلايا الدم البيضاء (WBC). نظرا لعادة المتغيرة ، لا يمكن تحديدها بدقة كأساس للشكل. تختلف عادةً الليزوزومات من حيث الحجم من 0.4 إلى 0.8 ميكرومتر ، لكنها قد تكون كبيرة مثل 5 ц في خلايا الكليتين ، وهي كبيرة جدًا في البالعات.

هيكل الجزيئات :

مثل غيرها من المجمعات السيتوبلازمية ، مثل الجسيمات الليزوزية أكياس صغيرة مستديرة مليئة بمادة كثيفة وأنزيمات في الجهاز الهضمي.

تتكون من جزئين:

(1) الحد من الغشاء

(2) كتلة كثيفة الداخلية.

1. الحد من الغشاء:

هذا الغشاء واحد ، على عكس ذلك من الميتوكوندريا ويتكون من البروتين الشحمي. التركيب الكيميائي متشابه مع غشاء الوحدة من بلازما الليما يتكون من طبقة ثنائية الجزيئات كما اقترح روبرتسون.

2. كتلة كثيفة الداخلية :

قد تكون هذه الكتلة المغلقة صلبة أو ذات محتويات كثيفة جدًا. بعض الليزوزومات لها منطقة خارجية كثيفة جدًا ومنطقة داخلية أقل كثافة. البعض الآخر لديهم تجاويف أو فجوات داخل المواد الحبيبية. عادة ما يفترض أنها تمتلك محتويات أكثر كثافة ثم الميتوكوندريا. أنها تظهر طبيعة متعددة الأشكال الخاصة بهم ومحتوياتها تختلف مع مرحلة الهضم ، لأنها تساعد في الهضم داخل الخلايا.

نفاذية الغشاء الليزوزومي :

الغشاء الليزوزومي غير نافذ لركيزة الإنزيمات الموجودة في الليزوزومات. مواد معينة تسمى labializes ، تسبب عدم استقرار الغشاء الليزوزومي ، مما يؤدي إلى إطلاق إنزيمات من lysosomes. مواد أخرى ، تسمى مثبتات ، لها عمل استقراري على الغشاء. يتم إعطاء قائمة ببعض labializes و stabilizers في جدول 5.1.

قد يزيد الانحراف من نفاذية الغشاء الليزوسي إلى المواد الذائبة الصغيرة مثل السكروز. الانتفاخ التناضحي الذي قد يؤدي إلى تعطيل الغشاء بشكل كامل. توضح النفاذية المحدودة للغشاء الليزوزومي لماذا لا يكون للتحلل المائي lysosomal وصول مباشر إلى المكونات الخلوية. هذا يمنع الهضم غير المنضبط لمحتويات الخلايا بواسطة الإنزيمات الليزوزومية.

تعدد الأشكال:

الليزوزومات هي متعددة الأشكال في الطبيعة. تعود طبيعة متعددة الأشكال إلى اختلاف محتويات الليزوزومات مع مراحل مختلفة من الهضم.

عموما يمكن أن تعزى lysosomes في أربعة أشكال الواردة أدناه:

1. الجسيمات الأولية:

وتسمى هذه أيضًا بالليزوزومات الحقيقية أو النقية أو الأصلية ، وتحتوي على غشاء وحدة واحدة يحتوي على إنزيمات في الأشكال غير النشطة.

2. الليزوزومات الثانوية:

وتسمى هذه أيضا الجسيمات لأنها تحتوي على المواد والانزيمات المحطمة. تسمى الكتلة المنصهرة ب lysosome الثانوي. الانزيمات الموجودة في مثل هذا الليزوزوم تهضم تدريجيا المواد الملتوية.

3. المتبقية أو lysosomes:

ويسمى الغشاء الليزوزومي الذي يتميز بوجود مواد غير مهضومة مثل شكل المايلين بالجسم المتبقي.

4. فجوات أوتوماتيكية:

تُعرف الفجوات أوتوماتيكية أيضًا باسم الأوتوجوزومات الذاتية أو cytolysosoms. يتم تشكيل فجوات أوتوماتيكية عندما تتغذى الخلية على أعضائها داخل الخلايا مثل الميتوكوندريا والشبكة الإندوبلازمية بواسطة عملية البلعمة الذاتية. في مثل هذه الحالات ، تتركز الجسيمات الأولية حول العضيات داخل الخلايا وتستوعبها في نهاية المطاف.

يتم تشكيل فجوات أوتوماتيكية في ظروف مرضية وفسيولوجية خاصة. وقد لاحظ كل من دي دوف (1967) وأليسون (1967) أنه أثناء التجويع على الكائنات الحية ، تطورت العديد من فجوات البلعمة الذاتية في خلايا الكبد التي تتغذى على المكونات الخلوية.

استخراج الليسوزومات:

لعبت ظاهرة الطرد المركزي دورًا كبيرًا في دراسة التضمين السيتوبلازمي. وقد تم تطوير تقنية الفصل بين الجسيمات في مختبر دي دوف. لاستخراج الجزيئات ، أولا وقبل كل شيء يتم تجانس الخلايا في حل السكروز.

الدوران الميكانيكي السريع للمدقة يمزق الخلايا ، ويضع الجسيمات داخل الخلوية حرة في الوسط. ثم ينتج الطرد المركزي المتتالي من الجناسة الناتجة كسور ، والتي يمكن فصلها بواسطة microneedles. يمكن إجراء عملية الطرد المركزي لللازوزيات بالكامل كما هو موضح في الشكل 5.4.

كيمياء الليسوزومات:

تحتوي الليزوزومات على مجموعة من الأنزيمات ، حتى الآن تم عزل حوالي 40 إنزيما في مجموعة متنوعة من أنواع الأنسجة. بعض الأنزيمات الشائعة ، هي (gal-galactosidase ، (β-glucuronidase ، β-N-acetyl-glucosaminidase ، α- glucosidase ، α-mannosidase ، cathepsin B (حمض بروتياز) ، cathepsin B (حمض البروتياز) أريل sulphatase A ، أريل sulphatase ب ، حمض الريبونوكلياز ، حمض ديوكسيريبونوكلياز الحمضية ، فوسفاتاز الحمض ، حمض ليباز ، فسفوليباز ألف ، فوسفاتيدك حمض فوسفاتيز هيالورونيداز ، فوسفاتيز الفوسفاتيزين ، أمينو "ببتيداز أ ، دكستراناز ، sacchariase ، lysozyme (muramidase) ، Mg ⁺⁺ تفعيل ATPase ، المنشطات الأندوكسي أسيتاز والبلازمينوجين يتم وضع جميع هذه الإنزيمات من الليزوزومات داخل الغشاء البروتيني الأحادي ، ومعظم هذه الإنزيمات تعمل بشكل أكثر كفاءة في ظل وسط حمضي قليل ، ودرجة الحموضة optema حوالي 5.0 كما يطلق عليها مجتمعة hydrolases حمضية.

تصنيفات مختلفة :

يمكن اعتبار التعريف الكيميائي الخلوي لللايسوزومات على أساس وجود غشاء وحدة واحدة وتفاعل تلطيخ إيجابي لفوسفاتاز الحمض وبعض الإنزيمات ذات الصلة ، لأغراض عملية أكثر مساوية للتعريف البيوكيميائي.

مع تقدم معرفتنا بأهمية الليزوزومات في فسيولوجيا الخلية ، أصبح من الواضح أن مصطلح lysosomes يغطي مجموعة متنوعة من الأشكال المختلفة التي يمكن تمييزها على أساس المعايير المورفولوجية والوظيفية.

فيما يلي المصطلحات المستخدمة بشكل شائع في الأدبيات:

(1) فجوات أوتوماتيكية :

هو عبارة عن فجوة مبطنة تحتوي على مكونات حتمية يمكن التعرف عليها شكليًا.

(2) Cytolysosome :

نفس الفجوات أوتوماتيكية.

(الثالث) Cytosome :

الجسيمات المشار إليها cytosomes هي عادة lysosomes. بعض العمال يشملون الأجسام الدقيقة غير المرتبطة بهذا الموضوع.

(رابعا) Cytoergosome :

نفس الفجوات أوتوماتيكية.

(ت) Microbody :

جسيم موجود في الكبد والكلى ، يحده غشاء وحدة واحدة ويحتوي على مادة محببة بدقة. وفقا لديفو ، فهي بالتأكيد ليست الجسيمات.

(6) الهيئات متعددة الأطراف :

هياكل مبطنة بغشاء واحد وتحتوي على حويصلات داخلية تشبه مجمع غولجي وتعتبر بمثابة الليزوزومات.

(7) الهيئات المتبقية :

تحتوي الغشاءات المبطنّة الغشائية المتميّزة بفضلات غير مهضومة على تليسوسومات وغُسَيْمات لاحقة (lysosomes) افتراضية.

المهام:

1. الهضم الليسي المنشأ للجسيمات الخارجية :

يتم أخذ الجزيئات الكبيرة في الخلية من خلال عملية تسمى البلعمة. هذا هو المصطلح الكافي والدقيق تمامًا والذي يتضمن الخلية التي تأكل. ولكن في الآونة الأخيرة ، حصل مصطلح الإلتقام الجديد على تفضيل أول إشارة واضحة إلى وجود علاقة بين الليزوزومات وإطالة المواد خارج الرئة تم توفيرها بواسطة البقع (1952 ، 54 ، 55). تبتلع الخلية الجسيمات ثم تشكل انزعاجًا يتحول إلى انزعاج من غشاء الخلية ليصبح كيسًا أو جسدًا داخليًا.

يشار إليها على أنها بالبهوس. ثم يتحرك الجسيم نحو الليزوزوم. يحدث التعرض للمواد hydrolases lysosomal من خلال الانصهار من phagosome مع lysosome. هذه النتائج في تشكيل lysosome الثانوي أو فجوة الجهاز الهضمي. قد يكون الليزوزوم المشارك في العملية أولًا أو ثانويًا ، اعتمادًا على الأحجام النسبية للشريكين.

قد تظهر العملية لمراقب كأنزيمات تفريغ lysosome في phagosome أو كما هو phagosome تسليط محتوياته في lysosome ، كما قد يكون الحال في خلايا parenchyma الكبدية. أو ببساطة كمشاركة مشتركة لمحتويات فجوتين ، إذا كانت ذات أحجام مماثلة.

الآن يمكن أن تتلامس الإنزيمات من الليزوزوم مع الجزيئات التي يتم إحضارها إلى الخلية في البلاعم ويحدث الهضم. وبمجرد هضم الجزيئات ، يمكن أن تنتشر المنتجات المهشومة خارج ما يسمى فجوة الجهاز الهضمي في سيتوبلازم الخلية ، تاركة المادة المتبقية في فجوة الجهاز الهضمي. تنتقل فجوة الجهاز الهضمي الآن إلى غشاء الخلية حيث يحدث ما يسمى بالبلعمة العكسي أو التبرز.

2. هضم المواد داخل الخلايا:

في بعض الحالات أجزاء من بطريقة ما ، تجد طريقها داخل lysosomes الخلية الخاصة بها ويتم تقسيمها. تسمى هذه العملية باسم الالتهام الذاتي الخلوي. كيف يمكن أن يدخلوا ، غير واضح ، والدور الذي يلعبه البلعمة الذاتية في وظيفة الخلية يمكن تلخيصه فقط.

يمكن تجميع البروتينات والدهون والسكريات ، وتخزينها في الخلية. خلال تجويع الخلايا يتم هضم هذه المواد الغذائية المخزنة بواسطة الليزوزومات لإعطاء الطاقة. ما يحفز الالتهام الذاتي ليحدث وكيف يمكن لجزيئات كبيرة في الحصول على lysosome ليست واضحة.

3. الهضم الخلوي:

عندما تموت خلية ، يتمزق الغشاء الليزوزومي. تصبح الأنزيمات المحررة حرة في الخلية ، والتي تقوم بسرعة باستيعاب الخلية بأكملها. لقد تم تقديم الفرضية القائلة بأن هذه الآلية مبنية على إزالة الخلايا الميتة.

في الحيوانات متعددة الخلايا ، يتم تشكيل العديد من الخلايا باستمرار ، ويعيش لفترة قصيرة من الزمن ، ثم يموت. قد يحدث الهضم الذاتي كآلية مرضية على سبيل المثال فقط ، إذا تم قطع خلية من مصدر الأكسجين أو تسممها ، فقد يمتزج الغشاء الليزوزومي ، مما يسمح للإنزيمات بحل الخلية. لذلك ، تعتبر أيضًا أكياسًا انتحارية للخلايا.

4. الهضم خارج الخلية :

يمكن للخلية أن تفريغ الإنزيمات الليزوزومية لتدمير الهياكل المحيطة. يتم تنفيذ هذه الوظيفة عن طريق البلعمة العكسي. يتم تحرير جيب من الإنزيمات من الليزوزوم خارج الخلية حيث يقوم بهضم البنى المعدية. ويعتقد أن هذا يشرح ، كيف تخترق الحيوانات المنوية الطبقة الواقية للبويضة أثناء الإخصاب.

وقد يفسر أيضًا كيفية عمل خلايا الأويستوكلاست التي تدمر العظام. قد يكون هذا أيضًا تفسيرًا للقدرة المعروفة لخلايا الدم البيضاء في المرور بسرعة خارج الأوعية الدموية وإلى مساحات الأنسجة في موقع الإصابة.

5. الدور في الإفراز :

في السنوات الأخيرة بدأت الأدلة في التراكم لاقتراح دور الجسيمات في تشكيل المنتجات الإفرازية في الخلايا الإفرازية. إن ظاهرة إفراز هرمونات الغدة الدرقية بواسطة الليزوزومات هي أفضل مثال معروف على تورط الجسيمات المباشرة في عملية الإفراز.

تلعب الليزوزومات أيضًا دورًا محتملًا في تنظيم إفراز الهرمون. ويعتقد أن الهرمونات المغذية للالتهاب النخامي الأمامي يتم تصنيعها على ريبوسوم الشبكية الإندوبلازمية الخام ويتم تعبئتها في حبيبات إفرازية عن طريق المرور عبر جولجي.

الخلايا الظهارية للغدة الدرقية تحتوي أيضا على الليزوزومات الغنية في الإنزيمات الليزوزومية. تحتوي بصيلات الغدة الدرقية على بروتين ثايروجلوبين بروتين وزن جزيئي عالي ، يتم تخزينه كغرواني في التجويف. وترتبط هرمونات الغدة الدرقية هرمون الغدة الدرقية وثيريودوثيروكسين مع هذا البروتين.

يدخل الغرواني الذي يحتوي على ثيروجلوبولين إلى الخلية الظهارية عن طريق الإبرام. الغروانية قطرات فتيل مع الجسيمات الأولية الأساسية لتشكيل lysosomes الثانوي أو vaculoles الجهاز الهضمي. تنقسم هرمونات الغدة الدرقية من ثيروغلوبولين وتنطلق في مجرى الدم. وهكذا ، يتم إطلاق هرمونات الغدة الدرقية بواسطة التحلل المائي لهرمون الغلوبيولين.

6. فواصل كروموسوم :

تحتوي الليزوزومات على الإنزيم deoxyribonuclease (DNAse). يسبب هذا الإنزيم فواصل كروموسومية وإعادة ترتيبها. DNAse له موقعان نشطان ويكسران كلا خيوط الدنا. وقد تم إنتاج هذه الاستراحات بشكل تجريبي في الكروموسومات المعزولة المحتضنة في الدناز. هذه الاستراحات تؤدي إلى مختلف المتلازمات.

7. دور في التنمية والتحول :

الليزوزومات مهمة في التطوير. تراكمت أدلة جيدة على دور الجسيمات في انحلال الرحم والغدد الثديية مباشرة في فترة ما بعد الولادة. خلال عملية التحول ، تكون عملية ارتشاف ذيل الشرغوف وانحدار أنسجة اليرقات المختلفة ، بما في ذلك الجسم الدهني والغدة اللعابية ، مصحوبة بزيادة نشاط هيدرولاز حمض الليزوزومية (ويبر).

8. تكون العظم:

أثناء تحويل الغضروف إلى العظم ، تنتج الخلايا العظمية الخاصة مواد غنائية تؤدي إلى تآكل مصفوفة الغضروف وتساعد في تكوين العظام.

9. دور الجزيئات أثناء تقسيم الخلايا :

أثناء الانقسام الخلوي ، تتحرك الجسيمات الليزوزية للخلية المقسمة الخاصة نحو المحيط بدلاً من قرب النواة ، كما هو الحال في الحالات المعتادة. خلال السيتوكينات يتساوى عددهم تقريبًا مع الأقطاب المقابلة.

في بعض الأحيان أثناء الانقسام الخلوي تمنع بعض الكواكب في السيتوبلازم تقسيم الاتصال. تفرز الجسيمات الليزرية بعض المثبطات التي تدمر المعوق وتؤدي إلى انقسام الخلية (أليسون ، 1967).

10. مساعدة في تخليق البروتين :

اقترح كل من نوفيكوف وإيسنر (1960) الدور المحتمل لللايسوزومات في تخليق البروتين. في الآونة الأخيرة ، ربط سينغ (1972) نشاط الليزوزومية مع تخليق البروتين. في كبد وبنكرياس بعض الطيور ، يبدو أن الجسيمات الليزوزية أكثر نشاطًا وتطوّرًا تُظهر العلاقة المحتملة مع استقلاب الخلية.

11. الجسيمات و السرطانات:

تم العثور على خلايا خبيثة تحتوي على كروموسومات غير طبيعية. يفترض أن الشذوذ الكروموسومي ينتج عن تكسر كروموسومي ينتج عن الإنزيمات الليزوزومية. ويرتبط الحذف الجزئي للكروموسوم 21 في الإنسان بلوكيميا النخاع المزمن (سرطان الدم).

12. إزالة الخلايا الميتة:

اقترح هيرش وكوهن (1964) أن الليزوزومات تساعد في إزالة الخلايا الميتة في الأنسجة. يجتذب الغشاء الليزوزومي في هذه الخلايا ، ويطلق الإنزيم إلى جسم الخلية ، بحيث يمكن هضم كل الخلايا. هذه العملية من تنكس الأنسجة (النخر) هي نتيجة لهذا النشاط الليزوزومي.

13. التسميد:

أثناء الإخصاب ، تقوم الحيوانات المنوية بإفراز الإنزيمات المائية من الحويصلة الأكروسية. هذه الانزيمات تساعد في اختراق الحيوانات المنوية على الرغم من مغلفات البيضة. تظهر الدراسات المجهرية المجهضة للحيوانات المنوية الملطخة بالاكريدين من خنزير غينيا أن الحويصلات الأركانية تحتوي على العديد من الإنزيمات ، بما في ذلك الهيالورونيداز والبروتياز ، والتي توجد أيضا في الجسيمات الليزوزومية.

في الواقع ، كان ينظر إلى الحويصلة acrosome على أنها lysosome العملاقة. كما أن إنزيمات الحويصلة الأكروسية تعمل على تنشيط البويضة عن طريق تحطيم حبيباتها القشرية.

14. الجسيمات والمرض:

استنشاق الجزيئات الأجنبية مثل السيليكا والأسبستوس وما إلى ذلك ، يؤدي إلى التهاب وترسب الأنسجة الليفية في الرئتين. تزيد جسيمات السيليكا أو الأسبستوس من نفاذية الأغشية الليزوزومية ونشوة الجسيمات الليزوزومية. وهذا يؤدي إلى تحلل خلايا الرئة مما يؤدي إلى التهابها.

ويتسبب اضطراب التمثيل الغذائي ، والنقرس ، من تراكم بلورات الصوديوم في المفاصل. يتم التقاط هذه من قبل phagocytes مما أدى إلى تمزقهم الليزوزوم. هذا يؤدي إلى التهاب حاد وزيادة توليف الكولاجين. مرض Pomes هو مثال آخر الذي يحدث بسبب عدم وجود انزيم الليزوزومية الذي يقوم بتحريك hydroize الجليكوجين. وهكذا ، يتم غمر خلايا الكبد بالجليكوجين.

الطاولة. يتم سرد بعض الأمراض المتعلقة التشوهات الجينية من lysosomes أدناه (أليسون ، 1974):

أصل الجسيمات :

لديهم أصول متعددة اعتمادا على الأنسجة التي تقع فيها أو على وظيفتها في خلية معينة.

(1) المنشأ خارج الخلوي :

قد تكون Lysosome هي الفجوات الممتصة للخلية بواسطة العملية ، إمساكها. قد تصبح فجوة البكسل فيما بعد جزيءًا سيتوبلازميًا وتصبح هناك نشاط إنزيمي.

(2) أصل من مجمع جولجي :

هناك أدلة على أن lysosomes orginate من مجمع Golgi وتمثل حبيبات zymogen. وظيفة مماثلة وهيكل مع مجمع جولجي يدعم هذا الرأي. وقد أظهرت الدراسات الحديثة أن تراكم المنتجات الإفرازية داخل فجوي جولجي يؤدي إلى تكوين الليزوزومات ، والأغشية المحيطة بالمنتجات مشتقة من غشاء جولجي.

(3) أصل من ER:

نوفيكوف (1965) أفاد بأن الليزوزومات تنشأ مباشرة من الشبكة الإندوبلازمية الحبيبية ، من خلال عملية blebbing.