Lizozom: Oluşumu, Morfolojisi, İşlevleri ve Kökenleri

Lizozom: Oluşumu, Morfolojisi, İşlevleri ve Kökenleri!

Lizozom kavramı, farklı alt hücresel bileşenlerin izole edildiği hücre parçalama tekniklerinin geliştirilmesinden kaynaklanmaktadır. 1949'da, mitokondri ve mikrozomlar arasında bir dereceye kadar santrifüj özelliklere sahip olan bir sınıf partikül de Duve tarafından izole edildi ve yüksek bir asit fosfataz ve diğer hidrolitik enzimler içeriğine sahip olduğu bulundu. Enzimatik özellikleri nedeniyle lizozomlar (Gr. Lysis = çözünme, soma = vücut) olarak adlandırıldılar.

Cohan'a (1972) göre, sindirim enzimlerini içeren zara bağlı depolama granülleri, bitki lizozomları olarak kabul edilir. Dolayısıyla sferozomlar, aleuronik granüller ve bitki hücrelerinin vakuollerinin lizozom benzeri fonksiyonlara sahip olduğu düşünülmektedir.

Oluşum:

Memeli RBC hariç, lizozomlar pratik olarak tüm hayvan hücrelerinden rapor edilmiştir. Ayrıca, lizozomal partiküllerin varlığı da protistada (protozoan, slime-küfler, mantarlar, algler ve prokaryotik protista) şüphelenilmiştir (ve bazı durumlarda). Bitki hücrelerinde, delilleri bir bütün olarak ele alarak, artık varlıkları hakkında çok az şüphe var gibi görünüyor.

Ayrıca, hayvanların lizozomları ve protistaları ile güçlü yakınlıkları vardır (Pitt ve Galpin 1973). Bitkilerde ayrıca, fonksiyonlarında sferozomlarla karıştırılmamalıdırlar. Pitt'e göre lizozomlar ve sferozomlar iki farklı organeldir ve ikincisi hayvanın lipid damlacıkları ile karşılaştırılabilir. Yatsu ve Jack (1972), sferozomların morfolojik olarak ayrı organelleri olduğunu açıkça göstermiştir. Gahm (1973), bitki lizozomlarının oluşumunu ve histokimyasını gözden geçirdi.

Morfoloji:

Şekil ve boyut :

Lizozomların şekli ve boyutu değişkendir. Morfolojik olarak Amip ve beyaz kan hücreleri (WBC) ile karşılaştırılabilirler. Değişen alışkanlıklarından dolayı şeklin temeli olarak tam olarak tanımlanamazlar. Normal olarak lizozomların boyutu 0.4 ila 0.8 um arasında değişmektedir, ancak bunlar memeli böbrek hücrelerinde 5 um kadar büyük olabilir ve fagositlerde aşırı derecede büyük olabilirler.

Lizozomların Yapısı :

Diğer sitoplazmik kompleksler gibi, lizozomlar da yoğun madde ve sindirim enzimleriyle dolu yuvarlak minik torbalar gibidir.

İki bölümden oluşur:

(1) Sınırlayıcı membran

(2) İç yoğun kütle.

1. Sınırlayıcı membran:

Bu membran, mitokondriinkinden farklı olarak tek ve lipoproteinden oluşur. Kimyasal yapı, Robertson tarafından önerildiği gibi bimoleküler katmandan oluşan plazma lemmasının birim zarı ile homologdur.

2. İç yoğun kütle :

Bu kapalı kütle katı veya çok yoğun içeriklere sahip olabilir. Bazı lizozomlar çok yoğun bir dış bölgeye ve daha az yoğun iç bölgeye sahiptir. Bazılarında granüler materyalde boşluklar veya boşluklar vardır. Genellikle mitokondri daha yoğun içeriğe sahip olması gerekiyordu. Polimorfik yapılarını gösterirler ve içindekiler hücre içi sindirimde yardımcı olduklarından sindirim aşamasına göre değişir.

Lizozomal membranın geçirgenliği :

Lizozomal membran, lizozomlarda bulunan enzimlerin substratına geçirimsizdir. Labialize olarak adlandırılan bazı maddeler, lizozomal zarın kararsızlığına neden olarak enzimlerin lizozomlardan salınmasına neden olur. Stabilizatörler adı verilen diğer maddeler membran üzerinde stabilize edici bir etkiye sahiptir. Bazı labialize ve stabilizatörlerin bir listesi Tablo 5.1'de verilmektedir.

Bir labiyalizasyon, lizozomal membranın sukroz gibi küçük çözeltilere geçirgenliğini artırabilir. Meydana gelen ozmotik şişme zarı tamamen bozabilir. Lizozomal membranın sınırlı geçirgenliği, lizozomal hidrolizlerin neden hücresel bileşenlere doğrudan erişimi olmadığını açıklar. Bu, hücre içeriğinin lizozomal enzimler tarafından kontrolsüz bir şekilde sindirilmesini önler.

Polimorfizm:

Lizozomlar doğada polimorfiktir. Polimorfik yapı, farklı sindirim aşamalarına sahip lizozomların içeriğindeki çeşitlilikten kaynaklanmaktadır.

Genellikle lizozomlar, aşağıda verilen dört biçimde izlenebilir:

1. Birincil lizozomlar:

Bunlara ayrıca inaktif formlarda enzimler içeren tek bir birim membran içeren gerçek, saf veya orijinal lizozomlar da denir.

2. İkincil lizozomlar:

Bunlara ayrıca sarılmış materyali ve enzimleri içerdikleri için fagosomlar da denir. Kaynaşmış kütleye ikincil lizozom denir. Bu tür lizozomda bulunan enzimler sarılmış materyali yavaş yavaş sindirir.

3. Artık veya Lizozomlar:

Miyelin figürü gibi sindirilmemiş materyallerin varlığı ile karakterize edilen lizozomal membran, artık cisim olarak adlandırılır.

4. Otofajik Vacuoles:

Otofajik vakuoller ayrıca otofagosomlar veya sitolisozomlar olarak da bilinir. Otofajik boşluklar, hücre, otofaji işlemi ile mitokondri ve endoplazmik retikulum gibi hücre içi organellerini beslediğinde oluşur. Bu gibi durumlarda, primer lizozomlar, hücre içi organellerin çevresinde yoğunlaştırılır ve nihai olarak onları sindirir.

Otofajik vakuoller özel patolojik ve fizyolojik koşullarda oluşturulur. C. de Duve (1967) ve Allison (1967) organizmalardaki açlık sırasında hücresel bileşenleri besleyen karaciğer hücrelerinde birçok otofajik vakuol geliştiğini gözlemlemişlerdir.

Lizozomların Ekstraksiyonu:

Santrifüjleme olgusu, sitoplazmik inklüzyon çalışmasında büyük rol oynamıştır. Lizozomların ayrılması ile ilgili teknik de Duve'nin laboratuarında geliştirilmiştir. Lizozomların çıkarılması için, ilk önce tüm hücreler sükroz çözeltisinde homojenleştirilir.

Havacın hızlı mekanik dönüşü, hücreleri hücre içinde parçalayarak ortamdaki serbest tanecikleri ayarlar. Daha sonra, elde edilen homojenatın art arda santrifüjlenmesi, mikronellerle ayrılabilen fraksiyonlar üretir. Lizozomlar için santrifüjleme işleminin tamamı, Şekil 5.4'te gösterildiği gibi çalışmalar olabilir.

Lizozomların Kimyası:

Lizozomlar, çeşitli enzimler içerir, bugüne kadar, çeşitli doku tipinde yaklaşık 40 enzim izole edilmiştir. Bazı yaygın enzimler (β-galaktosidaz, (β-glukuronidaz, β-N-asetil-glukozaminidaz, a-glukozidaz, a-mannosidaz; katepsin B (Asit proteaz), katepsin B (Asit proteaz) aril sülfatail, aril sülfat A B, asit ribonükleaz, asit deoksiribonükleaz, asit fosfataz, asit lipaz, fosfolipaz A, fosfotidik asit fosfataz hiyalüronidaz, fosfoprotein fosfataz, amino "peptidaz A, dekstranaz, sakariyaz, lizozim (muramidaz A), Mg-amino asit aktifleştirici aktif amino Tüm bu lizozom enzimleri, tekli lipoprotein zarının içine yerleştirilmiştir.Bu enzimlerin çoğu, hafif asidik ortamda, pH optimumu 5.0 civarında topluca asit hidrolaz olarak adlandırılırlar.

Farklı isimlendirme :

Bir tek birim membran varlığına ve asit fosfataz ve bazı ilgili enzimler için pozitif bir boyama reaksiyonuna dayanarak lizozomların sitokimyasal tanımı, biyokimyasal tanımlamaya eşdeğer en pratik amaçlar için düşünülebilir.

Lizozomların hücre fizyolojisindeki önemi hakkındaki bilgimiz ilerledikçe, lizozom teriminin morfolojik ve fonksiyonel kriterler temelinde ayırt edilebilecek çeşitli farklı formları kapsadığı ortaya çıkmıştır.

Aşağıdakiler literatürde yaygın olarak kullanılan terimlerdir:

(i) Otofajik Vacuoles :

Morfolojik olarak tanınabilir sitoplazmik bileşenler içeren, membran kaplı vakum sistemidir.

(ii) Sitosilozom :

Otofajik vakuollar ile aynı.

(iii) Sitozom :

Sitozomlara değinilen parçacıklar genellikle lizozomlardır. Bazı işçiler bu terimle ilgili olmayan mikro cisimleri içerir.

(iv) Sitoergozom :

Otofajik vakuollar ile aynı.

(v) Microbody :

Karaciğer ve böbrekte bulunan, tek bir birim membran ile bağlanmış ve ince bir granül madde içeren bir parçacık. De Duve'ye göre kesinlikle lizozom değiller.

(vi) Multivesicular Organları :

Tek bir zarla kaplı ve Golgi kompleksine benzeyen iç vezikülleri içeren yapılar lizozom olarak kabul edilir.

(vii) Artık organlar :

Sindirilmemiş kalıntılar ile karakterize edilen membran kaplı kapanımlar, telolizozomları ve hipotetik post-lizozomları içerir.

Fonksiyonlar:

1. Dış Parçacıkların Lizozomal Sindirimi :

Fagositoz adı verilen işlemle büyük moleküller hücreye alınır. Bu, yiyen bir hücreyi ifade eden mükemmel derecede yeterli ve doğru bir terimdir. Ancak son zamanlarda yeni endositoz terimi, lizozomlar ile ekstraklar materyalin yutulması arasındaki bir ilişkinin Lekeler (1952, 54, 55) tarafından temin edildiğine dair ilk açık belirtinin lehine olan bir iyilik kazanmıştır. Hücre, partikülleri içine çeker ve daha sonra kesilen bir istila oluşturur. Hücre zarı iç keseli veya gövdeli olur.

Buna fagosom denir. Bir fagosom daha sonra lizozoma doğru hareket eder. Malzemenin lizozomal hidrolazlara maruz bırakılması, fagozomun lizozomla füzyonu yoluyla meydana gelir. Bu, ikincil bir lizozom veya sindirim vakuolünün oluşmasına neden olur. Sürece dahil olan lizozom, iki ortağın göreceli boyutlarına bağlı olarak birincil veya ikincil olabilir.

İşlem, gözlemciye, enzimleri bir fagozom içine boşaltan bir lizozom veya hepatik parankima hücrelerinde olduğu gibi, içeriklerini bir lizozom içine süzülen bir fagosom olarak görünebilir; veya eğer karşılaştırılabilir boyutlardalarsa, iki boşluğun içeriğinin karşılıklı olarak paylaşılması gibi.

Şimdi, lizozomdan gelen enzimler, fagozomda hücreye getirilen moleküller ile temasa geçebilir ve sindirim meydana gelir. Moleküller sindirildikten sonra, sindirilen ürünler, sindirim vakuolünde kalıntının sindirim vakasında bıraktığı hücrenin sitoplazmasına dağılır. Sindirim vakuolü şimdi ters fagositoz veya dışkılama denilen hücre zarına geçer.

2. Hücre İçi Maddenin Sindirimi:

Bazı durumlarda, bir şekilde bölümleri, hücrenin kendi lizozomlarının içinde yollarını bulur ve parçalanır. Bu işlem hücresel otofaji olarak adlandırılır. İçeri nasıl giriyorlar, net değiller ve otofajinin hücre fonksiyonunda oynadığı rol yalnızca özetlenebilir.

Proteinler, yağlar ve polisakaritler, sentezlenebilir ve hücrede saklanabilir. Hücrenin açlığı sırasında bu depolanmış gıda maddeleri, enerji vermek üzere lizozomlar tarafından sindirilir. Otofajinin gerçekleşmesini teşvik eden ve büyük moleküllerin lizozoma nasıl girdiği açık değildir.

3. Hücresel Sindirim:

Bir hücre öldüğünde, lizozomal membran yırtılır. Serbest bırakılan enzimler hücrede serbest kalır ve bu da daha sonra tüm hücreyi hızlı bir şekilde sindirir. Hipotez, bunun ölü hücreleri çıkarmak için yerleşik bir mekanizma olduğu ileri sürülmüştür.

Çok hücreli hayvanlarda birçok hücre sürekli olarak oluşur, kısa bir süre yaşar ve sonra ölür. Kendi kendine sindirim, örneğin bir hücre oksijen kaynağından kesilirse veya zehirlenirse, patolojik bir mekanizma olarak oluşabilir, lizozomal membran kırılabilir ve böylece enzimlerin hücreyi çözmesine izin verir. Bu nedenle, hücrelerin intihar çantaları olarak da kabul edilirler.

4. Hücre Dışı Sindirim :

Bir hücre, çevredeki yapıları yok etmek için lizozomal enzimleri boşaltabilir. Bu fonksiyon ters fagositoz ile gerçekleştirilir. Bir lizozomdan gelen bir enzim cebi, bulaşıcı yapıları sindirdiği hücrenin dışına salınır. Bunun, spermlerin döllenme sırasında yumurtanın koruyucu kaplamasına nasıl girdiğini açıkladığı düşünülmektedir.

Ayrıca, kemikleri yok eden östeoklast hücrelerinin nasıl çalıştığını da açıklayabilir. Bu, beyaz kan hücrelerinin iyi bilinen bir yeteneğinin, kan damarlarından ve bir enfeksiyon bölgesinde doku boşluklarına hızlı bir şekilde geçebilmesinin açıklaması olabilir.

5. Sekresyonda Rolü :

Son yıllarda, salgı hücrelerinde salgı ürünlerinin oluşumunda lizozomların rolünü önermek için kanıtlar birikmeye başlamıştır. Lizozom aracılı tiroid hormonlarının salgılanması olgusu, salgı sürecine dahil olan doğrudan lizozomların en iyi bilinen örneğidir.

Lizozomlar ayrıca hormon salgılanmasının düzenlenmesinde olası bir rol oynarlar. Ön hipofizin mamotrofik hormonlarının, kaba endoplazmik retikulumun ribozomları üzerinde sentezlendiğine ve Golgi'den geçerek salgı granüllerine paketlendiğine inanılmaktadır.

Tiroidin epitel hücreleri ayrıca lizozomal enzimler yönünden zengin lizozomları içerir. Tiroid bezinin folikülleri lümen içinde kolloid olarak depolanan yüksek moleküler ağırlıklı protein tiroglobülini içerir. Tiroid hormonları, tiroksin ve triyodotiroksin, bu protein ile bağlantılıdır.

Kolloid içeren tiroglobulin, epitel hücreye pinositozla girer. Kolloid damlacıkları, ikincil lizozom veya sindirim vakulolleri oluşturmak için primer lizozomlarla birleşir. Tiroid hormonları, tiroglobülinden ayrılır ve kan dolaşımına salınır. Böylece, tiroid hormonları, tiroglobulinin hidrolizi ile salınır.

6. Kromozom tatili :

Lizozomlar deoksiribonükleaz enzimini içerir (DNAz). Bu enzim kromozomal kopmalara ve bunların yeniden düzenlenmesine neden olur. DNAz iki aktif bölgeye sahiptir ve her iki DNA telini de parçalamaktadır. Kırılmalar deneysel olarak DNAz'da inkübe edilmiş izole edilmiş kromozomlarda üretildi. Bu molalar çeşitli sendromlara yol açar.

7. Gelişim ve metamorfozun rolü :

Lizozomlar gelişimde önemlidir. Lizozomların uterus ve meme bezlerinin evrimi postpartumda evrimindeki rolüyle ilgili iyi kanıtlar birikmiştir. Metamorfoz sırasında, kurbağa kuyruğunun yeniden emilmesi ve yağ gövdesi ve tükürük bezi de dahil olmak üzere çeşitli larva dokularının gerilemesi süreci, artan lizozomal asit hidrolaz aktivitesine (Weber) eşlik eder.

8. Osteogenez:

Kıkırdak kemiğe dönüştürülürken, özel osteoklast hücreleri kıkırdak matrisini aşındıran ve kemik oluşumuna yardımcı olan lirik maddeler üretir.

9. Hücre Bölünmesi Sırasında Lizozomların Rolü :

Hücre bölünmesi sırasında, belirli bölünen hücrenin lizozomları, olağan durumlarda görüldüğü gibi, çekirdeğe yakın bir yerde çevreye doğru hareket eder. Sitokinler sırasında kabaca eşittir sayısı zıt kutuplara doğru hareket eder.

Bazen hücre bölünmesi sırasında sitoplazmada bulunan bazı baskılayıcılar çağrı bölünmesini engeller. Lizozomlar, baskılayıcıyı yok eden ve hücre bölünmesiyle sonuçlanan bazı baskılayıcılar salgılarlar (Allison, 1967).

10. Protein sentezinde yardım :

Novikoff ve Essner (1960), lizozomların protein sentezindeki olası rolünü önermiştir. Son zamanlarda, Singh (1972), lizozomal aktiviteyi protein sentezi ile ilişkilendirmiştir. Bazı kuşların karaciğerinde ve pankreasında, lizozomlar, hücre metabolizması ile olası ilişkiyi göstererek daha aktif ve gelişmiş görünmektedir.

11. Lizozomlar ve kanser:

Malign hücrelerin anormal kromozomlar içerdiği bulunur; Kromozomal anormalliklerin lizozomal enzimler tarafından üretilen kromozomal kırılmadan kaynaklandığı düşünülmektedir. İnsandaki kromozom 21'in kısmen silinmesi, kronik miyeloid lösemi (kan kanseri) ile ilişkilidir.

12. Ölü hücrelerin çıkarılması:

Hirsch ve Cohn (1964), lizozomların dokudaki ölü hücrelerin uzaklaştırılmasında yardımcı olduğunu öne sürmüşlerdir. Lizozomal membran bu hücrelerde tutulur, enzimi hücrenin gövdesine salıverir, böylece tüm hücre sindirilebilir. Bu doku dejenerasyonu (nekroz) bu lizozomal aktiviteye bağlıdır.

13. Döllenme:

Döllenme sırasında sperm, akrozom kesecekten hidrolitik enzimler salgılar. Bu enzimler spermin nüfuz etmesine yardım eder, ancak yumurta zarfları. Gine domuzunun akrid lekeli spermlerinin floresan mikroskobik çalışmaları, akrozom veziküllerin hiyalüronidaz ve protezler de dahil olmak üzere lizozomlarda bulunan birkaç enzim içerdiğini göstermektedir.

Aslında, akrozom vezikül dev bir lizozom olarak görülmüştür. Akrozom vezikül enzimleri aynı zamanda kortikal granüllerini parçalayarak yumurtayı da aktive eder.

14. Lizozomlar ve hastalık:

Silika, asbest vb. Yabancı parçacıkların solunması, akciğerlerde iltihaplanma ve lifli dokunun birikmesine neden olur. Silika veya asbest parçacıkları, lizozomal zarların geçirgenliğini ve lizozomların hapsini arttırır. Bu, akciğer hücrelerinin parçalanmasına ve iltihaplanmalarına neden olur.

Bir metabolik bozukluk olan gut, eklemlerde sodyum orat kristallerinin birikmesinden kaynaklanır. Bunlar, lizozom yırtılmaları ile sonuçlanan fagositler tarafından toplanır. Bu, akut inflamasyona ve artmış kollajen sentezine yol açar. Pomes hastalığı, glikojeni hidrolize eden bir lizozomal enzimin bulunmamasından kaynaklanan başka bir örnektir. Böylece, karaciğer hücreleri glikojen ile büyür.

TABLO. Lizozomların Genetik Anormallikleri ile İlgili Hastalıkların Bazıları aşağıda listelenmiştir (Allison, 1974):

Lizozomların Kökeni :

Bulundukları dokuya veya belirli hücrelerde fonksiyonlarına bağlı olarak birçok kökene sahiptirler.

(i) Hücre dışı kökenli :

Lizozom, işlem sırasında hücreye emilen boşluklar, pinositoz olabilir. Pinositik vakuol daha sonra sitoplazmik parçacık haline gelebilir ve bunun üzerine enzimatik aktivite gelişir.

(ii) Golgi kompleksinden köken :

Lizozomların Golgi kompleksinden çıkan ve zimogen granülleri temsil ettiği yönünde kanıtlar vardır. Golgi kompleksi ile benzer işlevleri ve yapıları bu görüşü desteklemektedir. Son zamanlarda yapılan çalışmalar, Golgi vakuollerinde salgı ürünlerinin birikiminin lizozom oluşumuna yol açtığını ve ürünleri çevreleyen membranların Golgi membranından elde edildiğini göstermiştir.

(iii) ER'den köken:

Novikoff (1965), lizozomların doğrudan granüler endoplazmik retikulumdan kaynaklandığını, bir kanama işlemi sonucu olduğunu bildirmiştir.