LISOSOM: CIRI, STRUKTUR, FUNGSI DAN JENIS - BIOLOGI - 2025

The lisosom adalah membran organel sel yang terletak di dalam sel-sel hewan. Mereka adalah kompartemen yang memiliki pH asam dan kaya akan enzim pencernaan, yang mampu mendegradasi segala jenis molekul biologis: protein, karbohidrat, dan asam nukleat.

Selain itu, mereka dapat mendegradasi material dari luar sel. Untuk alasan ini, lisosom memiliki banyak fungsi dalam metabolisme sel dan berkat komposisinya yang kaya akan enzim hidrolitik, lisosom sering disebut "perut" sel.

Lisosom dibentuk oleh fusi vesikula yang muncul dari badan Golgi. Sel mengenali urutan tertentu yang berfungsi sebagai "tag" pada enzim hidrolitik dan mengirimkannya ke lisosom pembentuk.

Vakuola ini berbentuk bola dan ukurannya sangat bervariasi, menjadi struktur sel yang cukup dinamis.

Penemuan dan perspektif sejarah

Lisosom ditemukan lebih dari 50 tahun yang lalu oleh peneliti Christian de Duve. Tim De Duve sedang melakukan eksperimen yang melibatkan teknik fraksinasi subseluler, untuk menyelidiki lokasi enzim tertentu.

Protokol eksperimental ini memungkinkan penemuan organel, karena para peneliti memperhatikan bahwa pelepasan enzim hidrolitik meningkat saat mereka menambahkan senyawa yang merusak membran.

Selanjutnya, peningkatan teknik biologi molekuler dan keberadaan peralatan yang lebih baik - seperti mikroskop elektron, berhasil menguatkan keberadaannya. Faktanya, dapat disimpulkan bahwa lisosom menempati 5% volume intraseluler.

Beberapa waktu setelah penemuannya, keberadaan enzim hidrolitik dibuktikan di dalamnya, mengubah lisosom menjadi semacam pusat degradasi. Selanjutnya, lisosom dikaitkan dengan kehidupan endositik.

Secara historis, lisosom dianggap sebagai titik akhir endositosis, hanya digunakan untuk degradasi molekul. Saat ini, lisosom dikenal sebagai kompartemen sel dinamis, yang mampu menyatu dengan berbagai organel tambahan.

karakteristik

Proton memompa melalui membran lisosom. Sumber: Alejandro Porto

Morfologi lisosom

Lisosom adalah kompartemen unik dari sel hewan yang menampung berbagai enzim yang mampu menghidrolisis protein dan mencerna molekul tertentu.

Mereka adalah vakuola bulat padat. Ukuran struktur sangat bervariasi, dan tergantung pada material yang ditangkap sebelumnya.

Lisosom, bersama dengan retikulum endoplasma dan badan Golgi, adalah bagian dari sistem endomembran sel. Meskipun ketiga struktur ini adalah jaringan membran, mereka tidak bersambung satu sama lain.

Lisosom mengandung banyak enzim

Karakteristik utama lisosom adalah baterai enzim hidrolitik di dalamnya. Ada sekitar 50 enzim yang mampu mendegradasi berbagai macam biomolekul.

Ini termasuk nuklease, protease dan fosfatase (yang menghilangkan gugus fosfat dari fosfolipid mononukleotida dan senyawa lainnya). Selain itu, mereka mengandung enzim lain yang bertanggung jawab atas degradasi polisakarida dan lipid.

Secara logis, enzim pencernaan ini harus dipisahkan secara spasial dari komponen seluler lainnya untuk menghindari degradasi yang tidak terkontrol. Dengan demikian, sel dapat "memilih" senyawa yang harus dihilangkan, karena dapat mengatur unsur-unsur yang masuk ke lisosom.

Lingkungan lisosom bersifat asam

Interior lisosom bersifat asam (mendekati 4,8), dan enzim yang dikandungnya bekerja dengan baik pada kondisi pH ini. Oleh karena itu, mereka dikenal sebagai hidrolase asam.

Karakteristik pH asam dari kompartemen sel ini dipertahankan berkat adanya pompa proton dan saluran klorida di dalam membran. Bersama-sama, mereka mengangkut asam klorida (HCl) ke lisosom. Pompa terletak berlabuh di membran organel.

Fungsi pH asam ini adalah untuk mengaktifkan berbagai enzim hidrolitik yang ada di lisosom dan untuk menghindari - sejauh mungkin - aktivitas enzimatiknya pada pH netral sitosol.

Dengan cara ini, kita sudah memiliki dua penghalang yang berfungsi sebagai perlindungan terhadap hidrolisis yang tidak terkontrol: menjaga enzim dalam kompartemen terisolasi, dan enzim ini bekerja dengan baik pada pH asam kompartemen ini.

Bahkan jika membran lisosom pecah, pelepasan enzim tidak akan banyak berpengaruh - karena pH netral dari sitosol.

fitur

Komposisi internal lisosom didominasi oleh enzim hidrolitik, itulah sebabnya mereka merupakan wilayah penting dari metabolisme sel di mana pencernaan protein ekstraseluler yang masuk ke sel melalui endositosis, daur ulang organel dan protein sitosol berlangsung.

Di bawah ini kita akan mengeksplorasi secara mendalam fungsi-fungsi lisosom yang paling menonjol: degradasi molekul oleh autofagi dan degradasi oleh fagositosis.

Autophagy

Apa itu autophagy?

Salah satu mekanisme yang menangkap protein seluler disebut autophagy "makan sendiri". Acara ini membantu mempertahankan homeostasis sel, menurunkan struktur sel yang tidak lagi diperlukan dan berkontribusi pada daur ulang organel.

Melalui fenomena ini, pembentukan vesikel yang disebut autofagosom terjadi. Ini adalah daerah kecil dari sitoplasma atau kompartemen seluler lainnya, yang berasal dari retikulum endoplasma, yang menyatu dengan lisosom.

Kedua organel memiliki kemampuan untuk berfusi, karena mereka dibatasi oleh membran plasma yang bersifat lipid. Ini serupa dengan mencoba mencocokkan dua gelembung sabun - Anda membuat yang lebih besar.

Setelah fusi, kandungan enzimatik dari lisosom bertanggung jawab untuk mendegradasi komponen yang berada di dalam vesikel lain yang terbentuk. Penangkapan molekul-molekul ini tampaknya merupakan proses yang tidak memiliki selektivitas, menyebabkan degradasi protein yang terletak di sitosol berumur panjang.

Autophagy dan periode puasa

Di dalam sel, peristiwa autophagy tampaknya diatur oleh jumlah nutrisi yang tersedia.

Ketika tubuh mengalami kekurangan nutrisi atau mengalami periode puasa yang lama, jalur degradasi diaktifkan. Dengan cara ini, sel berhasil mendegradasi protein yang tidak esensial dan mencapai penggunaan kembali organel tertentu.

Mengetahui bahwa lisosom memainkan peran penting selama periode puasa telah meningkatkan minat para peneliti terhadap organel ini.

Autophagy dan perkembangan organisme

Selain partisipasi aktif mereka dalam periode kandungan nutrisi rendah, lisosom memainkan peran penting selama perkembangan garis keturunan makhluk organik tertentu.

Dalam beberapa kasus, perkembangan melibatkan perubahan total tubuh, yang menyiratkan bahwa organ atau struktur tertentu harus dihilangkan selama proses tersebut. Dalam metamorfosis serangga, misalnya, kandungan hidrolitik lisosom berkontribusi pada pembentukan kembali jaringan.

Endositosis dan fagositosis

Endositosis dan fagositosis memiliki peran dalam penyerapan unsur-unsur di luar sel dan degradasi selanjutnya.

Selama fagositosis, sel-sel tertentu - seperti makrofag - bertanggung jawab untuk menelan atau mendegradasi partikel besar, seperti bakteri atau puing-puing sel.

Molekul-molekul ini dicerna oleh vakuola fagositik, yang disebut fagosom, yang, seperti pada kasus sebelumnya, akan bergabung dengan lisosom. Hasil fusi dalam pelepasan enzim pencernaan di dalam fagosom dan partikelnya terdegradasi.

Jenis lisosom

Beberapa penulis membedakan kompartemen ini menjadi dua tipe utama: tipe I dan tipe II. Lisosom tipe I atau primer terlibat dalam penyimpanan enzim hidrolitik, sedangkan lisosom sekunder terkait dengan proses katalisis.

Pembentukan lisosom

Pembentukan lisosom dimulai dengan pengambilan molekul dari luar melalui vesikula endositik. Sekering terakhir dengan struktur lain yang disebut endosom awal.

Kemudian, endosom awal mengalami proses pematangan, sehingga menimbulkan endosom akhir.

Komponen ketiga muncul dalam proses pembentukan: vesikel transportasi. Ini mengandung asam hidrolase dari jaringan trans dari badan Golgi. Kedua struktur - vesikel pengangkut dan endosom akhir - berfusi dan menjadi lisosom, setelah memperoleh set enzim lisosom.

Selama proses tersebut, daur ulang reseptor membran terjadi dengan cara mendaur ulang endosom.

Hidrolase asam dipisahkan dari reseptor fosfat manosa-6 selama proses fusi organel yang menimbulkan lisosom. Reseptor ini memasuki jaringan trans Golgi lagi.

Perbedaan antara endosom dan lisosom

Kebingungan antara istilah endosom dan lisosom sering terjadi. Yang pertama adalah kompartemen sel yang tertutup membran - seperti lisosom. Namun, perbedaan penting antara kedua organel ini adalah bahwa lisosom tidak memiliki reseptor manosa-6-fosfat.

Selain dua entitas biologis tersebut, ada jenis vesikel lainnya. Salah satunya adalah vakuola, yang kandungan utamanya adalah air.

Vesikel transportasi, seperti namanya, berpartisipasi dalam pergerakan zat ke lokasi lain di dalam sel. Vesikel sekretori, pada bagiannya, menghilangkan bahan limbah atau bahan kimia (seperti yang terlibat dalam sinaps neuron.)

Penyakit terkait

Pada manusia, mutasi pada gen yang mengkode enzim lisosom dikaitkan dengan lebih dari 30 penyakit bawaan. Patologi ini dicakup oleh istilah "penyakit penyimpanan lisosom."

Anehnya, banyak dari kondisi ini muncul dari kerusakan satu enzim lisosom.

Pada individu yang terkena dampak, konsekuensi memiliki enzim non-fungsional di dalam lisosom adalah akumulasi produk limbah.

Perubahan deposisi lisosom yang paling umum dikenal sebagai penyakit Gaucher, dan ini terkait dengan mutasi pada gen yang mengkode enzim yang bertanggung jawab untuk glikolipid. Fakta yang aneh, penyakit ini menunjukkan frekuensi yang cukup tinggi di antara populasi Yahudi, mempengaruhi 1 dari setiap 2.500 orang.

Referensi

1. Cooper, GM, Hausman, RE, & Hausman, RE (2000). Sel: pendekatan molekuler. Pers ASM.
2. Holtzman, E. (2013). Lisosom. Springer Science & Business Media.
3. Hsu, VW, Lee, SY, & Yang, JS (2009). Pemahaman yang berkembang tentang pembentukan vesikel COPI. Ulasan alam Biologi sel molekuler, 10 (5), 360.
4. Kierszenbaum, AL, & Tres, L. (2015). Histologi dan Biologi Sel: Pengantar E-Book Patologi. Ilmu Kesehatan Elsevier.
5. Luzio, JP, Hackmann, Y., Dieckmann, NM, & Griffiths, GM (2014). Biogenesis lisosom dan organel terkait lisosom. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi, 6 (9), a016840.
6. Luzio, JP, Pryor, PR, & Bright, NA (2007). Lisosom: fusi dan fungsi. Ulasan alam Biologi sel molekuler, 8 (8), 622.
7. Luzio, JP, Rous, BA, Bright, NA, Pryor, PR, Mullock, BM, & Piper, RC (2000). Fusi lisosom-endosom dan biogenesis lisosom. J Cell Sci, 113 (9), 1515-1524.