نقش زیستی  لیزوزوم ها

1- انجام گوارش درون یاخته ای

مواد گوناگون با سه روش متفاوت یعنی ریزه خواری ،مایع خواری و خودخواری به لیزوزوم ها می رسند گوارش این موادبه  کمک آنزیم های لیزوزومی ،در درون لیزوزوم ها انجام می شود و مواد حاصل از گوارش لیزوزومی با عبور از غشاءلیزوزوم ها به سیتوزول می رسند و مسیر سوخت و سازی ویژه خود را می گذرانند.

پدیدۀ خودخواری

این پدیده ها که با گوارش بخشی از ترکیبات و ساختارهای یاخته ای همراه  هستند و در واکوئل های خود خواری انجام می شوند وبه دو صورت امکان پذیر هستند:

به درون برگشتگی سطح لیزوزوم ها که موجب به دام انداختن بخشی از سیتوپلاسم می شود این پدیده در یاخته های گیاهی فراوان است.

حلقه زدن بخشی از شبکه آندوپلاسمی با اتصال قطعاتی از شبکه و محبوس کردن بخشی از سیتوپلاسم هیدرو لازها به این ساختمان ها تخلیه می شوند و در بخش سیتو پلاسمی محبوس شده اندامک های مختلفی مثل میتوکندری ها ،قطعاتی در شبکه آندوپلاسمی ،ریبوزوم ها ،مجموعه هایی از ذرات گلیکوژن و ... دیده می شوند .

سرعت خود خواری شگفت آور است در برخی اندام ها به ویژه کبد و کلیه ، خود خواری پدیده ای منظم است ی ک یاخته کبدی بخش عمدۀ ساختار خود را در یک هفته خراب (گوارده )می کند به ازای هر گرم از یاخته های کبدی  یک میلیارد میتوکندری د رهر نیم عمر خود که حدود 150 روز است ،1  بار بازسازی می شوند .در برخی موارد، خودخواری بسیار دقیق است و درپاک سازی اندام ها یا بافت های مسن دخالت دارد این حالتی است که در اندام هایی که تحول و تکامل می یابند و برای مثال همگام دگردیسی حشرات یا دوزیستان دیده می شود .

اندام ها (مخصوصاً ماهیچه ها )، تحت تأثیر یک محرک هورمونی، گوارده می شوند و تک پارهای (مونومرهای ) آزاد شده برای ساختن بافت های جدید مورد استفاده قرار می گیرند در پستانداران پدیدۀ خودخواری برای تنظیم ترشح شیر،هنگام شیر دادن دخالت دارد : ترشح شیر مداوم است اما تخلیه صورت نمی گیرد لیزوزومها تخریب ذرات ترشح کننده شیر و حتی ساختارهایی را که در تولید این ذرات مؤثرند یعنی شبکه آندوپلاسمی خشن و ریبوزوم ها را موجب می شوند.

همان گونه که دیده این پدیده خودخواری به یاخته ها امکان مباررزه با کمبود غذا، حذفاندامک ها و بخشهای اضافی (برای مثال حذف تعدادی از میتو کندری ها برای کاهش تنفس یاخته ای )، بروز تمایزهای ویژه (حذف محتویات دورنی یاخته ها و تشکیل آوندهای چوبی )، حذف برخی از بخش های اضافی (مجرای مولر در پرندگان نر ،کاهش حجم و وزن رحم پس از زایمان ) و پیشرفت دگر دیسی حشرات و دوزیستان (خودخواری بخش های ماهیچه ای هنگام دگردیسی حشرات و تحلیل رفتن دم هنگام دگر دیسی دوزیستان بی دم ) را فراهم می سازد .

پدیدۀ دگر خواری

ریزه خواری ( فاگوسیتوز) و مایع خواری (پینو سیتوز ) پدیده هایی هستند که موجب گوارش درون یاخته ای مواد برون زا می شوند. ماکروفاژها یاخته های ی بسیار تخصص یافته برای ریزه خواری هستند که در اندام ها وبافت های متفاوت و به ویژه در ریه ها به پاک سازی کمک عمدهای می کنند پس از گوارش درون لیزوزومی ، یاخته از محصولات گوارش (اسیدهای امینه، قندها،نوکلئوتیدها...) که به احتمال با واسطه ناقل هااز غشاءلیزوزوم ها می گذرند، استفاده می کند .

برخی باکتری ها از این عمل دگرخواری مصون می مانند برای مثال باکتری جذام که به خوبی در لیزوزوم ها زنده می ماند .

تعداد زیادی از تک یاخته ها با روش دگرخواری،  تغذیه می کنند . پس از گوارش درون یاخته ای ، باقی مانده های غیر قابل استفاده دفع می شوند یا در یاخته باقی مانده و اجسام متراکم (رسوبی) را به وجود می آورند .

مایع خواری پدیده ای بسیار عمومی است که باز جذب پروتئین ها ، تجزیه زیستی آنها و استفاده دوبارۀ آنها به وسیلۀ یاخته را امکان پذیر می سازد این پدیده به یاخته های کلیوی در لوله های خمیده امکان می دهد که مولکول های پروتئینی تصفیه شده در لوله های ادراری و در بخش گلومرولی را مورد استفاده قرار دهند ؛ همچنین در کبد،پروتئین های که از پلاسمای خون جدا شده اند، پس از تجزیه به وسیله لیزوزوم ها مورد استفاده یاخته ها قرار می گیرند.

دگرخواری در موارد زیادی موجب ذخیرۀ موقت مواداندوخته ای می شود در جانوران این پدیده در یاخته های تخم صورت می گیرد مواد اندوخته ای ( ویتلوژین) به کمک پدیده مایع خواری به درون یاخته کشیده می شوندو دردانه های ویتلوسی به صورت فسفر پروتئین ها ذخیره می گردند. این ذخایر به طور مستقیم به وسیله رویان مورد استفاده قرار نمی گیرند بلکه در مواقع لزوم در لیزوزوم ها تجزیه می شوند و اسیدهای امینه فسفات دار (فسفاته ) را آزاد می کنند که به طور مستقیم قابل مصرف هستند.

در گیاهان نیز دانه ها به همین نحو مواد اندوخته ای را ذخیره می کنند برای مثال در دانه های آلورون (واکوئل های دارای ذخایر پروتئینی که بخش بخش شده و آب را از دست داده اند ) هنگام رویش دانه ، جذب آب به وسیله دانه موجب شروع گوارش لیزوزومی این ذخایر می شود و مواد قابل استفاده برای رویان به وجود می آیند .  

2_گوارش بیرون یاخته ای

      در برخی موارد لیزوزوم ها هیدرو لازها را به بیرون از یاخته ها رها میکنند و موجب گوارش بیرون یاخته ای مواد می شوند برای مثال                یاخته های استخوان خوار ( استئو کلایت ها ) که در مغز زرد استخوان ها وجود دارند با آزاد کردن هیدرولازهای لیزوزومی موجب تخریب یاخته های استخوانی (استئوبلاست ها و استئوسیت ها) می شوند و با این عمل مجرای درونی استخوان های طویل را از درون و به تدریج وسیع کرده ، فضای لازم برای گسترش مغز استخوان را فراهم می سازند .

3_پدیده اتولیز

پس از مرگ یاخته آنزیم های لیزوزومی با تخریب غشاء لیزوزوم به سیتو پلاسم رها می شوندو موجب تجزیه و تخریب اندامک ها و همه ساختارهای یاخته ای می گردند پدیده اتولیز گاهی با اهداف زیستی ویژه انجام می شود . برای مثال در گیاهان به منظور مبارزه با عوامل بیماریزا (مثلاً قارچ ها)، عده ای از یاخته ها با پدیده اتولیز و رها کردن آنزیم های لیزوزومی موجب نابودی عامل بیماریزا می گردند .

 4_دخالت در ایمنی یاخته ها

لیزوزوم ها یاخته ها را در برابر حمله عوامل بیماریزا حمایت می کنند این  پشتیبانی هم با عمل دگر خواری بر روی باکتری ها، ویروس ها ، هم با تخریب آنزیم های تجزیه کننده یاخته ها، با تخریب سموم و و ترکیبات دارویی (عمل ضد سمی ) و هم با پدیده اتولیز انجام می شود .

5_تشکیل ساختمان های میلینی

همان گونه که قبلاً شرح داده شد ، ساختمان های میلینی نوعی از اجسام باقی مانده هستند که محتویات درون آنها اساساً از ترکیبات فسفولیپوپروتئینی است به عبارت دیگر این ساختمان ها محصولی از تجزیه ناقص فسفولیپوپروتئین ها هستند که از مواد سازنده غشاءهای اندامک های مختلف می باشند .پدیدار شدن ساختمانهای میلینی با توجه به وضع آنزیم های لیزوزومی پدیده ای عادی است زیرا در لیزوزومها مقدار قابل توجهی از پروتئازها و مقدار کمی لیپازها وجود دارند به نحوی که بخش پروتئین فسفولیپوپروتئین ها هضم می شود اما بخش لیپیدی آنها که کمتر دستخوش تغییر می گردد باقی می ماند .

مولکول های لیپیدی که دارای یک بخش قطبی آب دوست هستند تمایل به تشکیل لایه های تک مولکولی دارند ساختمان های میلینی از لایه های تک مولکولی موازی با یکدیگر که به صورت حلقه ها یا لایه های متحد المرکز قرار دارند تشکیل شده اند.

6_دخالت در تشکیل آکروزوم

 آکروزوم ها که عملاً کیسه های آنزیمی سرشار از هیدرولازها و به ویژه پروتئازها هستند،در حقیقت نوعی لیزوزوم حجیم هستند که به کمک آنزیم های خود در تخریب و هضم لایه شفاف  و غشاء اووتیدها یا یاخته های تخمکی در محل ورود اسپر ماتوزوئیدها نقش دارند و امکان لقاح را فراهم می سازند.

7_تجمع مواد سمی

لیزوزوم ها اندامک هایی هشستند که در آنها مواد غیر قابل استفاده و گاهی سمی متفاوتی انباشته می شوند برای مثال ترکیبات مختلف جیوه در لیزوزوم های اندام ها و بافت های جانداران دریایی جمع  می شوند و به همین دلیل استفاده از غذاهای دریای که از نواحی  آلوده به ترکیبات جیوه به دست می آیند، توصیه نی شود.

8_دخالت در ایجاد برخی بیماری ها

بیماریهای زیادی در نتیجه تغییر نفوذپذیری و یا تخریب غشاء لیزوزوم ها ایجاد می شوند که برای مثال به برخی از آنها اشاره می شود .

الف) ناراحتی های ریوی این ناراحتی ها از تنفس غبار کربن ؛ سیلیس، قلع، روی و مواد مشابه آنها ایجاد می شود این بیماری ها در کارگران معدن ها ، رفتگران ، کارگران ساختمانی و افرادی که در محیط های پر آمد و شد و غبار آلود زندگی می مکنند فراوان است . علایم آن بسیار شبیه سل ریوی است و با سرفه تنگی تنفس ،  آسیب دیدگی و سخت شده بافت های ریه ها و التهاب ریه ها همراه است .سیلیکوز که از تنفس ذرات سیلیسی ایجاد می شود و آزبستوز که از تنفس ذرات پشم شیشه به وجود می آید دو حالت فراوان از این ناراحتی های ریوی هستند.

ب) استرپتوکوکسیس : استر پتوکوک هاعامل بیماریهای متفاوتی هستند اسبرپتوکوک ها توانایی تجزیه و تخریب غشاء لیزوزوم ها را دارند این تخریب موجب رها شدن آنزیم های لیزوزومی و مرگ یاخته ها   می شود یاخته های مرده، عوامل بیماریزا را در بافت ها و اندم ها رها می کنند .

ج) بیماری گوت نقرس : این بیماری که در مردان بالغ و زنان یائسه دیده می شود، در نتیجه اختلال در سوخت و ساز پورین ها به وجود می آید و موجب رسوب بلورهای اورات سدیم در مایع مفصلی می گردد.

د) آرتریت روماتوئید: این بیماری نیز که در نتیجه تخریب غشاء لیزوزوم ها و آزاد شدن آنزیم های لیزوزومی بروز می کندبا تورم و درد مفصل ها و سخت شدن رگ ها همراه است .

ه ) برخی حالت های سخت شدن بافت ها (فیبروز) و تولید برخی کیست ها مثل کیست زانو یا مچ در فوتبالیست ها یا دوندگان می تواند محصول فشار زیاد به لیزوزوم ها ، تخریب غشاء آنها و آزاد شدن هیدرولازها باشد. در چنین مواردی با التهاب و تحریک یاخته ها، تولید کلاژن و حالت سختی بافت ها، یا تولید کیست بروز می کند.

و ) همانگونه که دیده ایم زندگی در محیط های دارای کمبود اکسیژن یا دارای گازکربنیک زیاد و دیگر آلودگی های محیطی، تنش های روانی، خستگی های شدید و مداوم جسمی ، مصرف زیاد موادپروتئینی موجب اسیدی شدن (اسیدوز) محیط داخلی و در نهایت تغییرات ph و افزایش نفوذپذیری غشاء لیزوزوم ها می شود در این موارد آنزیم های لیزوزومی به یاخته ها و محیط داخلی نفوذ کرده، همراه گردش خون به بافت ها و اندام های مختلف از جمله ماهیچه قلب می رسند و موجب برخی سکته های قلبی می گردند.

بیماریهای ناشی از انباشته شدن مواد در لیزوزوم ها : این بیماری ها که با انباشته شدن بیش از ظرفیت مواد در لیزوزوم ها همراه هستند یا منشا وراثتی دارند و از کمبود یا فقدان بک یا تعدادی از آنزیم های لیزوزومی ایجاد می شوند و یا اکتسابی هستند.

الف) انباشتن مواد با منشأ ژنتیکی . در این ناهنجاری ها ، غشاء لیزوزومی طبیعی است، اما ژن یا ژن هایی که مسئول تولید آنزیم یا آنزیم های لیزوزومی هستند وجود ندارند یا آسیب دیده اند و یا جهش یافته اند.

برخی نمونه ها ی این بیماری ها عبارتند از : بیماری پمپ _ از دیدگاه بالینی از بدو تولد بیماری با تنگی نفس و دردهای ماهیچه قلب ، گاهی بزرگ شدن کبد ، پرحجمی ماهیچه ها همراه با کاهش تونوس عضلانی، بزرگ شدن زبان از نشانه های این بیماری هستند .

در بیماری های نیمن پیک وتی ساکس بیوسنتز فسفولیپید طبیعی است اما به دلیل فقدان برخی فسفولیپازها ، این مواد در لیزوزوم ها و به ویژه در لیزوزوم های یاخته های عصبی انباشته می شوند و اختلال های حرکتی و روانی شدیدی را ایجاد می کنند.

آسیب دیدگی های اکتسابی : در برخی عقونت های کلیه ای ، یاخته های لوله های خمیده نزدیک از قطره های درشت شفاف پر می شوند که لیزوزوم های پر شده از پروتئین هایی هستند که به دلیل باز جذب بسیار سریع در لوله های خمیده نزدیک فرصت و امکان هضم آنها فراهم نبوده و این یاخته ها  تحلیل می روند .

 

لیزوزوم ها در یاخته های گیاهی و نقش آنها در رویش دانه ها

 

اندامک های تک غشایی و دارای آنزیم ها ی گوارشی در یاخته های گیاهی نیز شناخته شده اند آنزیم های موجود در آنها بیشتر شامل : پروتئازهای اسیدی، نوکلئازها و گلیکوزیدازها هستند در پایه های جوان ذرت، واکوئل های بزرگ یاخته های پارانشیمی دارای تعداد زیادی آنزیم های لیزوزومی ویژه یعنی پروتئازها ، کربوکسی پپتیدازها، RNAases, DNAases بتا آمیلاز و آلفا و گلوکوزیداز و .... هستند دانه های آلورون و ذرات نشاسته از مواد ذخیره ای موجود در بسیاری از دانه ها هستند که هنگام رویش دانه ها تغییرات زیادی را می گذرانند این تغییرات به کمک آزاد شدن آنزیم های لیزوزومی ( مثل آلفا- آمیلاز) است که می توانند مواد ذخیره ای را برای استفاده گیاهک در حال رشد هیدرولیز کنند. بنابراین لیزوزوم ها ی گیاهی در گوارش درون یاخته یا ، برون یاخته ای و نیز در فرآیند های رشد و نمو دخالت دارند.