I lisosomi sono organelli che digeriscono e smaltiscono proteine ​​indesiderate, DNA, RNA, carboidrati e lipidi nella cellula. L'interno del lisosoma è acido e contiene molti enzimi che distruggono le molecole. È indicato come il centro di riciclaggio della cellula, ma ciò non significa solo che svolge un ruolo passivo nella cellula. Oltre a scomporre molecole indesiderate e persino altri organelli, la sua funzione di riciclaggio è al centro di un processo chiamato autofagia, in cui la cellula si digerisce. L'autofagia si innesca quando la cellula è sotto stress ed è un modo in cui una cellula subisce la senescenza, o arresto della crescita, per conservare energia. I lisosomi sono tutti componenti essenziali dei macrofagi, che difendono il corpo dagli agenti patogeni.

Contenuto acido

Il lisosoma è una sacca a membrana che pompa i protoni, o ioni idrogeno, nel suo centro, causandone l'interno avere un pH acido di 5. Contiene 50 diversi tipi di enzimi, chiamati idrolasi, che rompono i legami chimici che tengono insieme le molecole. Gli enzimi lisosomali sono unici in quanto funzionano solo in un pH acido, in contrapposizione al pH 7,2 relativamente neutro del citoplasma. Questa è una salvaguardia per la cellula, nel caso in cui la sacca di lisosoma si rompa e gli enzimi vengano rilasciati.

Centri di riciclaggio

I lisosomi si formano da piccoli sacchetti, chiamati vescicole, che spuntano dal complesso di Golgi - "l'ufficio postale" che invia i sacchetti in tutta la cella. La sacca di lisosoma si fonde quindi con gli endosomi, che sono dei sacchetti che vengono pizzicati dalla membrana della superficie cellulare. La nuova sacca risultante da questa fusione diventa il lisosoma maturo. I lisosomi digeriscono tutto ciò che è dentro di loro, che può essere particelle inglobate dall'ambiente esterno della cellula o dagli organelli che si trovano all'interno della cellula. I frammenti che derivano dalla digestione delle molecole possono quindi essere riciclati per creare nuove proteine, DNA, zuccheri e grassi, o ulteriormente suddivisi. Le cellule immunitarie, come i macrofagi, che inglobano particelle estranee e patogeni, hanno molti lisosomi.

Autofagia e senescenza

Quando le cellule sono stressate a causa di uno squilibrio chimico, come troppi radicali pericolosi dell'ossigeno prodotto dalle reazioni chimiche quotidiane nella cellula, subisce una forma di arresto della crescita chiamata senescenza. I radicali di ossigeno sono molecole instabili che rompono i legami chimici in altre molecole e possono causare mutazioni. La senescenza è un processo in cui la cellula smette di crescere e diventa dormiente. Parte di ciò che accade in senescenza è un processo chiamato autofagia, o auto-alimentazione, durante il quale la cellula inizia a digerire i propri organelli. I lisosomi sono gli organelli principali che eseguono l'autofagia.

La malattia di Tay-Sachs

Ci sono 30 diverse malattie umane che derivano da mutazioni di geni che codificano per enzimi in un lisosoma - sono chiamate lisosomiali malattie da accumulo. Una di queste malattie è la malattia di Tay-Sach, che causa ritardo mentale e altri problemi nervosi. Questa malattia è causata da una mutazione in un gene responsabile della digestione di una molecola di grasso che si trova nelle cellule cerebrali. I lisosomi nei pazienti di Tay-Sach sono ostruiti da questa molecola di grasso, chiamata ganglioside GM2, che li fa gonfiare e interrompere la funzione della cellula cerebrale.