لیزوزوم

[ASA]

ليزوزوم
هر ياخته يوکاريوتي داراي گروهي از اندامک هاي سيتوپلاسمي به نام ليزوزوم هاست که عمل اصلي آن ها گوارش درون ياخته‌اي و برون ياخته‌اي است. ليزوزوم ها کيسه‌ هاي محتوي آنزيم هاي هيدرولاز اسيدي يک غشايي هستند. غشاي ليزوزوم شبيه غشاي پلاسمايي است ولي مقدار ليستين آن زيادتر و ضخيم‌تر از غشاي ميتوکندري است و قابليت تلفيق با غشاهاي ديگر از جمله وزيکول هاي آندوسيتوزي را دارد که علت آن زياد بودن ليپيدهاي غشايي است. ليزوزوم ها در سلول هاي گياهي، جانوري و تک سلولي ها وجود دارند. باکتري ها ليزوزوم ندارند. ليزوزوم ها را در حکم کيسه ‌هاي خودکشي و يا نارنجک درون سلولي مي‌ نامند که تخريب غشاي آن مي ‌تواند موجب تجزيه مواد و اجزاي درون سلول و در نتيجه ليزوزوم ها از غشا و ماده زمينه حاوي آنزيم هاي مختلف تشکيل شده است.

آنزيم هاي ليزوزومي

آنزيم هاي ليزوزومي عمل هيدرولازي دارند و ساختمان گليکوپروتئيني دارند. اين آنزيم ها در PH اسيدي فعالند و PH مناسب عمل آن ها حدود 5 - 4.5 است. در ليزوزوم انواع مختلفي از آنزيم هاي هيدرولازي وجود دارند که تعدادي از آن ها عبارتند از: آنزيم هاي هيدروليز کننده پروتئين ‌ها شامل پروتئاز و پپتيدازها. مثال هاي اين دسته از آنزيم‌ها عبارتند از کاتپسين، کربوکسي پپتيدازA ،B ، C و گلوتامات کربوکسيلاز. آنزيم هاي هيدروليز کننده ليپيدها مانند استرازها، فسفوليپازها. گلوسيدازها که بر روي مواد قندي اثر مي ‌گذارند مثل آنزيم آلفا 1 و 4- گلوکوزيداز، بتا گلوکورونيداز، آريل سولفاتازA ، B بتا گالاکتورونيداز و آلفا مانوزيداز آنزيم هاي هيدروليزکننده اسيدهاي نوکلئيک مانندDNase ، RNase. فسفاتازها مثل اسيد فسفاتاز، فسفودي استراز، فسفاتيديک اسيد فسفاتاز.

سنتز آنزيم هاي ليزوزومي

سنتز آنزيم هاي ليزوزومي با دخالت ريبوزوم هاي متصل به شبکه آندوپلاسمي و فرضيه پپتيد نشانه است. گليکوزيلاسيون اين آنزيم ها ضمن سنتز آن ها در فضاهاي شبکه آندوپلاسمي دانه‌دار انجام مي‌ شود و پردازش آن ها نهايتا پس از انتقال به دستگاه گلژي صورت مي ‌گيرد. آنزيم هاي ليزوزومي داراي مانوز 6 - فسفات است که به عنوان نوعي نشانه براي انتقال آن ها از شبکه آندوپلاسمي به ديکتيوزوم ها و سپس به ليزوزوم‌هاي اوليه است. مانوز 6-فسفات نشانگر يا علامت پروتئين هاي ليزوزومي است.



ساختار غشاي ليزوزوم

مطالعات نشان مي‌ دهد که گليوکوپروتئين به مقدار زياد در اين غشاها وجود دارد. اين پروتئين ‌ها به شدت گليکوزيله شده‌اند و بطور قابل توجهي در مقابل تجزيه توسط هيدرولازهاي اسيدي ماتريکسي ليزوزوم مقاومند و ليزوزوها را به صورت يک مجموعه بسته نگه مي ‌دارد. غشاي ليزوزوم قابليت تلفيق با ساير غشاها را دارد و از مقدار زيادي ليستين تشکيل شده است. غشاي ليزوزوم بوسيله آنزيم هاي درون آن تا حدي گوارش مي ‌يابد. اما بطور دائم ترميم مي ‌شود، اين عمل نياز به انرژي زياد دارد و از آن جايي سلول مرده نمي ‌تواند انرژي را تامين کند در نتيجه آنزيم‌هاي هيدرولازي درون ليزوزوم آزاد شده و سبب از بين رفتن اندامک ها و خود سلول مي ‌شوند.

در غشاي ليزوزوم پمپ هاي پروتئيني وابسته به ATP وجود دارند که با مصرف انرژي پروتون H+ را وارد ليزوزوم مي‌ کند تا محيط اسيدي با PH حدود 4،5 تا 5 ايجاد کرده و شرايط اسيدي براي آنزيم‌هاي هيدرولازي ليزوزوم فراهم و شيب PH را در غشاي ليزوزوم برقرار نمايد که نتيجه آن PH پايين‌ تر از 5 در ماتريکس ليزوزوم است. از طرف ديگر تراکم يون هاي H+ در مجاورت سطح دروني غشاي ليزوزوم زياد است و PH بسيار کاهش يافته و حتي تا حدود 2 مي ‌رسد و اين PH پايين ‌تر از PH مناسب براي فعاليت آنزيم‌ هاي هيدرولازي ليزوزومي يعنيPH 4 -5 است. در نتيجه آنزيم‌ هاي هيدرولازي ليزوزوم بر روي غشا خود تاثير ندارند. يون ها هم در اين عمل محافظتي نقش دارند. سطح دروني ليزوزوم پوشش گليکوپروتئيني دارد که از غشا محافظت مي ‌کنند.

عوامل مخرب غشاي ليزوزوم

عوامل مختلفي سلامت و تماميت غشاي ليزوزوم را از بين مي‌ برد که عبارتند از:
عوامل مکانيکي: مثل ضربه، لغزش ها، ارتعاشات و صوت هاي موسيقي.
عوامل فيزيکي: مانند گرما و سرماي بيش از حد، انجماد و گرم کردن مجدد.
عوامل صوتي: صداي رعد و برق، امواج ناشي از شکست ديوار صوتي.
عوامل شيميايي و هورموني: افزايش CO2، اکسيژن يوني، سيليس، قلع و روي، سموم.
هورمونهاي جنسي يا استروئيدها، ويتامين‌هاي قابل حل در چربي(A،D،E و K)، عده‌اي از آنتي بيوتيک ها و برخي آنزيم هاي تجزيه کننده از عوامل شيميايي مخرب غشاي ليزوزوم هستند. کورتيزول نقش پايدارکننده غشاي ليزوزوم را دارد.
عوامل زيستي: مانند ويروس ها، عوامل روحي مانند تنش، اضطراب، شوک، خستگي، کار سنگين از عوامل مخرب غشاي ليزوزوم هستند. آرامش رواني، اکسيژن کافي و تغذيه مناسب از عوامل پايدارکننده غشاي ليزوزوم مي ‌باشند.

انواع ليزوزوم

چهار نوع ليزوزوم در نظر گرفته مي ‌شود که اولي ليزوزوم اوليه و سه تاي بعدي ليزوزوم ثانويه خوانده مي ‌شوند.

ليزوزوم اوليه

اندامک هاي تک غشايي با ماده زمينه‌اي متراکم داراي آنزيم‌هاي هيدرولازي هستند که از بخش دور يا ترانس دستگاه گلژي مشتق شده ولي هنوز فعاليت آنزيمي خود را آغاز نکرده‌اند. ليزوزوم اوليه را پروتوليزوزوم نيز مي‌ گويند.

ليزوزوم ثانويه

هتروفاگوزوم: که به نام هاي هتروليزوزوم، فاگوليزوزوم، واکوئل هاي هيدروفاژي يا واکوئل هاي دگرخواري نيز ناميده مي ‌شوند. اين ليزوزوم ها از تلفيق ليزوزوم هاي اوليه با وزيکول هاي حاوي مواد برون سلولي مانند حفره‌هاي فاگوسيتوزي يا پينوسيتوزي يا اندوزوم ثانويه تشکيل مي‌ شوند. سپس مواد برون سلولي يا بيگانه بوسيله آنزيم هاي هيدروليزي ليزوزوم اوليه حذف مي‌ شود. برخي باکتري ها از جمله باکتري جذام از عمل دگرخواري مصون مي ‌ماند و به خوبي در ليزوزوم‌ها زنده مي‌ ماند.
اتوفاگوزوم: که به نام هاي ليزوزوم هاي اتوفاژيک، اتوليزوزوم، واکوئل خودخوار و سيتوليزوزوم نيز خوانده مي‌ شود. اين نوع از ليزوزوم ها از تلفيق ليزوزوم هاي اوليه با واکوئل ‌هاي حاوي مواد سلولي مانند ميتوکندري، ميکروبادي‌ ها و اندامک ‌هاي پير و فرسوده ايجاد مي ‌شوند. گاهي قطعاتي از شبکه آندوپلاسمي، بخشي از سيتوپلاسم سلول را احاطه کرده، با ليزوزوم اوليه ادغام مي ‌شود و به ليزوزوم ثانويه که همان اتوفاگوزوم است تبديل مي‌ شود و آنزيم هاي آن مواد را تجزيه و هضم مي ‌کنند. تشکيل اين ليزوزوم ها براي مبارزه با فقر غذايي، انجام تمايزهاي ويژه مانند حذف برخي اندامک‌ها، حذف محتويات سلول براي تشکيل آوندهاي چوبي و يا حذف بخش هاي اضافي مانند حذف مجراي مولر در پرندگان، تحليل رفتن دم در دوزيستان در هنگام دگرديسي صورت مي‌گيرد.

اجسام باقي مانده يا ليزوزوم کرينوفاژي:

چنان چه عمل گوارش در ليزوزوم‌هاي ثانويه کامل نباشد، اجسام باقي مانده تشکيل مي ‌شود. ليزوزوم‌ هاي حاوي اين اجسام باقي مانده را جسم باقي مانده يا ليزوزوم کرينوفاژي نيز مي‌ نامند که داراي شکل نامنظم است. کرينوفاژي پديده‌اي که حذف ترشحي را امکان پذير مي ‌سازد.

اجسام متراکم يا تلوليزوزوم:

برخي از مواد آندوسيتوزي و اگزوسيتوزي در برخي وزيکول هاي گوارشي باقي مي ‌مانند و اجسام متراکم يا تلوليزوزوم را تشکيل مي ‌دهند و اغلب فعاليت هيدرولاري ندارند.

نقش هاي ليزوزوم

گوارش درون سلولي: مواد گوناگون به روش‌هاي فاگوسيتوزي و اتوفاژي به ليزوزوم‌ها مي ‌رسند. گوارش آن ها توسط آنزيم‌هاي ليزوزومي درون ليزوزوم ها صورت مي‌ گيرد و مواد حاصل از گوارش با عبور از غشاي ليزوزوم به سيتوزول مي ‌رسند و مسير سوخت و ساز خود را مي ‌گذرانند.

گوارش برون سلولي:

براي مثال سلول هاي استخوان خوار(استئوکلاست ها) که در مغز زرد استخوان قرار دارند با آزاد کردن هيدرولازهاي ليزوزومي موجب تخريب سلول هاي استخواني مي‌ شوند. دخالت در تمايز سلولي و از بين بردن اندامک ها، دخالت در پديده اتوليز و مبارزه با فقر غذايي.

دخالت در ايمني سلول ها:

ليزوزوم ها باکتري ها و ويروس هاي وارد شده به سلول را توسط آنزيم هاي خود تخريب مي‌ کند و از بين مي ‌برد.

تجمع مواد سمي از جمله جيوه در ليزوزوم ها

ليزوزوم هاي گياهي با داشتن آنزيم هاي مختلف از جمله آلفا آميلاز، نوکلئازها در گوارش درون سلولي و برون سلولي و فرآيندهاي رشد و نمو دخالت دارند.

[ATIYEH]

لیزوزوم
اندامک لیزوزوم سرشار از آنزیم های هیدرولازی است و عمل تجزیه بسیاری از مولکول های موجود در سلول برعهده آن می باشد. این اندامک در مصرف انرژی، از بین بردن مواد زائد، تخریب برخی از ویروس ها یا مواد مضر وارد شده به سلول نقش مهمی ایفا می کند. از طرفی این اندامک به دلیل اینکه حامل درصد بالایی از آنزیم های هیدرولازی فعال در PH اسیدی می باشد، می توان گفت به عنوان یک بمب درون سلولی در نظر گرفته می شود و در صورت ایجاد آسیب به این اندامک، غشاء آن پاره شده، آنزیم های آن در سیتوپلاسم سلول آزاد می شوند و به اندامک ها آسیب رسانده یا آن ها را از بین می برند. از طرفی، در صورت عدم وجود برخی از آنزیم ها یا جهش در یک آنزیم لیزوزومی، مولکول هایی که بایستی توسط آن تجزیه شوند، درون سلول تجمع می یابند. پومپه یا بیماری ذخیره گلیکوژن نوع ΙΙ، این اختلال به دلیل عدم حضور آنزیم 1و4- آلفا گلوکوزیداز در اندامک لیزوزوم بوجود می آید. در این بیماری لیزوزوم ها سرشار از گلیکوژن هستند و عمل تجزیه این ماکرومولکول انجام نمی گیرد.بیماری شادیاك – استرینبرینگ – هیگاشی
این بیماری ، یك بیماری حاصل از نقص در پروتئین های غشای لیزوزومی است بطوریكه غشا های لیزوزومی توانایی الحاق بیكدیگر را پیدا كرده و نهایتاً یك لیزوزوم بزرگ ایجاد می گردد.
بیماری سندروم سلول I بیماری های فوق حاصل نقص و یا كمبود در یك آنزیم لیزوزومی بودند. تمام آنزیم های لیزوزومی از دیكتیوزوم ها منشا گرفته و در بخش ترانس گلژی توسط یك آنزیم ، مانوز – 6 – فسفات بر روی آنها ایجاد می گردد. تنها اندامكی كه پروتئین های آن فاقد سیگنال اسید آمینه ای است و از علامت قندی برخوردار است، لیزوزوم می باشد. هر پروتئینی كه دارای مانوز- 6- فسفات باشد ، از دستگاه گلژی به لیزوزوم هدایت می گردد. در صورت از کار افتادن این آنزیم، بر روی هیچ پروتئینی ریشه مانوز-6-فسفات ایجاد نمی شود، در نتیجه آنزیمی به لیزوزوم هدایت نمی گردد. لیزوزوم تهی است. بیماری سندروم سلول I یك بیماری لیزوزومی است كه حاصل نقص در یك آنزیم واقع در خارج لیزوزوم می باشد ، و حاصل آن لیزوزومی فاقد آنزیم بوده و درنتیجه نهایتاً بدلیل ضخیم شدگی انواع سوبسترا در لیزوزوم این اندامك می تركد.

بیماری نیمن - پیک یا اسفنگو میلینوزآنزیم اسفنگومیلیناز باعث جدا شدن كولین از سرآمید می گردد. در اثر نقص در این آنزیم تجمع اسفنگومیلین را درون لیزوزوم خواهیم داشت ، كه به یك بیماری ژنتیكی بنام نیمن- پیك منتهی می گردد.

بیماری های گانگلوزیدوز GM1 ، تی – ساکس ، و گوشِر
گانگلوزیدوز یا اختلال در آنزیم های دخیل در گوارش گانگلوزیدها
1- آنزیم بتا-گالاكتورونیداز (E1) گالاكتوز را جدا می كند. در اثر جدا شدن گالاكتوز، گانگلوزید GM1 به GM2 تبدیل می گردد . GM1 دارای 5 ریشه قند است در حالیكه GM2 دارای 4 ریشه قند است و گالاكتوز انتهایی را ندارد. در اثر نقص در آنزیم بتا-گالاكتورونیداز تركیب GM1 در لیزوزوم تجمع می یابد بیماری گانگلوزیدوز (GM1).
2- آنزیم هگزوز آمینیداز (E2) قند آمینه را بر می دارد. در اثر جدا شدن N- استیل گالاكتوز آمین گانگلوزید GM2 به GM3 تبدیل می گردد. GM2 دارای 4 ریشه قند است در حالیكه GM3 دارای 3 ریشه قند است. در اثر نقص در آنزیم هگزوز آمینیداز تركیب GM2 در لیزوزوم تجمع می یابد (بیماری تی - ساکس و یا گانگلوزیدوز (GM2)
3- آنزیم گلوكو سربروزیداز (E4) سربروزید را می شكند. سربروزید گلیكولیپیدی است كه فاقد اسید سیالیك می باشد. در اینجا چون اسید سیالیك توسط آنزیم نورآمینیداز جدا شده است تولید سربروزیدی با یك ریشه قند كه گلوكز است می نماید. این آنزیم آخرین قند گانگلوزید را نیز جدا كرده و سرآمید را رها می سازد. در اثر نقص در آنزیم سربروزیداز ، تجمع سربروزید را خواهیم داشت. (بیماری گوشِر و یا سربروزیدوز)

موكو پلی ساكاریدوز: سندروم هورلر و سندروم هانترتجمع موكوپلی ساكارید ها در اثر عدم پردازش آنها در لیزوزوم می باشد. در این نوع بیماری ها ، بافت های پیوندی بدلیل سست بودن ماتریكس ، نرم و شكننده هستند. دو نوع شایع موكوپلی ساكاریدوز دو سندرم بنام های سندروم هورلر و سندروم هانتر است كه اولی یك بیماری اتوزومی و دومی یك بیماری وابسته به جنس می باشد. سندروم هورلِر حاصل نقص در آنزیم α-L-یدورونیداز و سندروم هانتِر حاصل نقص در آنزیم یدورونات سولفاتاز می باشند

[ATIYEH]

لیزوزوم کیسه ای حاوی آنزیم های مختلف است. این آنزیم‌ها برای هضم مولکول های بزرگ به کار می‌روند. بیش از 40 آنزیم در لیزوزوم وجود دارد که از میان آنها می‌توان به پروتئازها، نوکلئازها و فسفولیپازها اشاره کرد. بهترین عملکرد این آنزیم‌ها در محیط اسیدی (PH=5) صورت می‌گیرد.پس اگر این آنزیمها به سیتوپلاسم نشست کنند، آسیب چندانی نمی رسانند. این آنزیم‌ها در شبکه اندوپلاسمی ساخته می‌شوند و پس از ورود به دستگاه گلژی ، توسط آبدانه‌ها به لیزوزوم منتقل می‌شوند.اگر این آنزیم‌ها نباشند، به مرور مولکولهای بزرگی که امکان هضم آنها وجود ندارد، در سیتوزول جمع می‌شوند. این مولکولها در فعالیت و واکنش های موجود در سلول اختلال ایجاد می‌کنند و سلول با مشکل مواجه می‌شود.

ليزوزم :
ليزوزم يك آنزيم شناخته شده ضد ميكروبي است و ميزان آن در شير مادر 5000 برابر شير گاو است . به طور اختصاصي روي ميكروبهاي E.coli ‌سالمونلا، شيگلا و بسياري از ويروسها موثر است. ميزان آن در طول شير دهي افزايش مي يابد و در حوالي 6 ماهگي به حداكثر مي رسد. عمل ليزوزم تجزيه و تخريب جدار سلولي باكتريهاست.
ليزوزم: ساده ترين ساختمان ليزوزمي ، ليزوزم اوليه (Primary lysosome) است كه عبارت است از كيسه هاي مدون با يك ماتريكس متراكم به قطر 0.1 تا 0.3 ميكرون ، كه اعتقاد بر اين است كه از كمپلكس گلژي مشتق شده اند. در آغاز تصور مي شد كه حاوي آنزيمهاي هيدروليتيك تازه سنتز شده اي است كه جهت هزم استفاده شده اند. مدركي كه حاكي از آن باشد كه حاوي آنزيمهاي تجزيه كننده است وجود ندارد. ساختمانهايي كه قطعا داراي آنزيمهاي تجزيه كننده هستند و در فرآيندهاي تجزيه اي نقش دارند ليزوزم ثانويه (Secondary lysosom) نام دارند. اطلاع زيادي در مورد غشا ليزوزمها در دست نيست اما مطالعات نشان مي دهد كه تركيبات گليكوپروتئيني به مقدار زيادي در اين غشا وجود دارد. اين پروتئينها به شدت گليكوليزه شده اند ، به آن معنا كه تا حد امكان بخش گليكو آنها تجزيه شده و ديگر قادر به تجزيه شدن نمي باشد. ليزوزم حاوي انواع آنزيمها از جمله هيدروليزكننده هاي پروتئين ، RNA ، DNA ، كربوهيدرات و چربيها مي باشد. همچنين داراي فسفات استراز ميباشند كه جهت دارا بودن اين توان هيدروليتيك است كه ليزوزم نام گرفته اند.
ياخته به 3 طريق مختلف از ليزوزم استفاده مي كند:
الف- وقتي ياخته اي آسيب ببيند و يا عمر آن تمام شود ، غشا ليزوزم آن پاره شده و تمام آنزيمهاي تجزيه كننده درون آن آزاد مي شوند تا تمام مولكولهاي بزرگ درون ياخته را به مولكولهاي كوچكتر تبديل كرده و سپس ياخته هاي اطراف اين مولكولها را جذب كرده و مصرف كنند.
ب- ليزوزمها در قسمتي از چرخه نمو اكثر جانداران ، نقش دارند. مثلا در چرخه زندگي قورباغه وقتي نوزاد دگرديسي شده مي خواهد به قورباغه كامل تبديل شود ، دم آن توسط آنزيمهاي درون ليزوزم از بين مي رود و توسط سلولهاي اطراف جذب مي شود و يا در جنين انسان آنزيمهاي ليزوزمهاي سلولهاي بين انگشتان ، پرده بين انگشتي دوران جنيني را از بين مي برند.
نوع خاصي از ليزوزم بنام پروكسي ليزوزم آنزيمهاي تجزيه كننده آب اكسيژنه را ذخيره مي كند. پروكسي ليزوزمها بيشتر در كبد و كليه ديده مي شوند.
ج- در بيشتر ياخته ها ، ليزوزمها با واكوئلهاي ذخيره اي حاوي غذا تركيب شده به اين ترتيب آنزيمهاي موجود در ليزوزمها ذرات غذا را تجزيه كرده و آنها را به مولكولهاي كوچكتر و مورد استفاده ياخته تبديل مي كند.
6- واكوئلها: بيشتر ياخته هاي موجودات اندامكهاي ذخيره اي به نام واكوئل دارند. واكوئل به معني حفره خالي مي باشد.
در بيشتر گياهان يك واكوئل مركزي و بزرگ غذا ، آب و مواد زائد را ذخيره مي كند. در حيوانات واكوئلها اغلب كوچك و فراوانند. اين واكوئلها حاوي غذا يا ديگر مولكولها مانند اسيدهاي آلي ، نمكهاي معدني ، قند و … هستند.
در برخي موارد ياخته هاي بعضي جانوران خصوصا جانداران ساكن آب شيرين به دليل وجود اسمز ، آب فراواني جذب مي كنند. در صورت ادامه پيدا كردن اين عمل واكوئل بزرگ شده و مي تركد ولي با افزايش حجم در اين جانداران و افزايش فشار به كمربند پروتئيني دور سلول كه عملي عصبي دارد ، واكوئلي مركز آب جذب شده را با فشار از سلول خارج مي كند. به اين گونه واكوئل ، واكوئل ضرباندار يا انقباضي گويند. غشا در اين گونه جانداران نصبت به خروج آب آزاد مي باشد