Lisossomos: características, estrutura, funções e tipos

Os lisossomas são organelos membranas celulares que estão localizadas no interior das células animais .São compartimentos com pH ácido e ricos em enzimas digestivas, capazes de degradar qualquer tipo de molécula biológica: proteínas, carboidratos e ácidos nucléicos.

Além disso, eles podem degradar o material do exterior do celular. Portanto, os lisossomos têm múltiplas funções no metabolismo celular e, graças à sua composição rica em enzimas hidrolíticas, são frequentemente chamados de “estômago” da célula.

Lisossomos: características, estrutura, funções e tipos 1

Os lisossomos são formados pela fusão de vesículas que emergem do aparelho de Golgi. A célula reconhece certas seqüências que funcionam como “marcadores” nas enzimas hidrolíticas e as envia para os lisossomos em formação.

Esses vacúolos são de forma esférica e seu tamanho varia consideravelmente, sendo uma estrutura celular bastante dinâmica.

Descoberta e perspectiva histórica

Os lisossomos foram descobertos há mais de 50 anos pelo pesquisador Christian de Duve. A equipe de De Duve estava conduzindo experimentos que envolviam a técnica de fracionamento subcelular, a fim de investigar a localização de certas enzimas.

Esse protocolo experimental permitiu a descoberta de organelas, pois os pesquisadores observaram que a liberação de enzimas hidrolíticas aumentou à medida que adicionavam compostos que deterioravam as membranas.

Posteriormente, o aprimoramento das técnicas de biologia molecular e a existência de melhores equipamentos – como microscópios eletrônicos – conseguiram confirmar sua presença. De fato, pode-se concluir que os lisossomos ocupam 5% do volume intracelular.

Tempo após sua descoberta, a presença de enzimas hidrolíticas em seu interior pôde ser evidenciada, transformando o lisossomo em uma espécie de centro de degradação. Além disso, os lisossomos estavam relacionados à vida endocítica.

Historicamente, os lisossomos eram considerados o ponto final da endocitose, usado apenas para a degradação de moléculas. Hoje, sabe-se que os lisossomos são compartimentos celulares dinâmicos, capazes de se fundir com uma variedade de organelas adicionais.

Caracteristicas

Lisossomos: características, estrutura, funções e tipos 2

Fonte: Alejandro Porto [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Morfologia do lisossomo

Os lisossomos são compartimentos únicos de células animais que abrigam uma variedade de enzimas capazes de hidrolisar proteínas e digerir certas moléculas.

São vacúolos de formas esféricas e densas. O tamanho da estrutura é muito variado e depende do material que foi capturado anteriormente.

Os lisossomos, juntamente com o retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi, fazem parte do sistema endomembranar da célula. Embora essas três estruturas sejam redes de membrana, elas não são contínuas uma com a outra.

Os lisossomos contêm múltiplas enzimas

A principal característica dos lisossomos é a bateria de enzimas hidrolíticas no interior. Existem cerca de 50 enzimas capazes de degradar uma ampla gama de biomoléculas.

Isso inclui nucleases, proteases e fosfatases (que removem grupos fosfato de mononucleotídeos fosfolipídeos e outros compostos). Além disso, eles contêm outras enzimas responsáveis ​​pela degradação de polissacarídeos e lipídios.

Logicamente, essas enzimas digestivas devem ser espacialmente separadas do restante dos componentes celulares para evitar a degradação descontrolada deles. Assim, a célula pode “escolher” os compostos que devem ser eliminados, pois pode regular os elementos que entram no lisossomo.

O ambiente do lisossomo é ácido

O interior dos lisossomos é ácido (próximo a 4,8), e as enzimas que ele contém funcionam bem nessa condição de pH. Portanto, eles são conhecidos como hidrolases ácidas.

O pH ácido característico deste compartimento celular é mantido graças à presença de uma bomba de prótons e de um canal de cloreto na membrana. Juntos, eles transportam ácido clorídrico (HCl) para o lisossomo. A bomba está localizada ancorada na membrana da organela.

A função desse pH ácido é a ativação das várias enzimas hidrolíticas presentes no lisossomo e evita – na medida do possível – sua atividade enzimática no pH neutro do citosol.

Portanto, já temos duas barreiras que funcionam como proteção contra a hidrólise descontrolada: manter as enzimas em um compartimento isolado e que essas enzimas funcionam bem com o pH ácido desse compartimento.

Embora a membrana do lisossomo estivesse quebrada, a liberação de enzimas não teria muito efeito – devido ao pH neutro do citosol.

Funções

A composição interna de um lisossomo é dominada por enzimas hidrolíticas, por isso são uma importante região do metabolismo celular onde são realizadas a digestão de proteínas extracelulares que entram na célula por endocitose, reciclagem de organelas e proteínas citosólicas.

A seguir, exploraremos em profundidade as funções mais importantes dos lisossomos: a degradação de moléculas por autofagia e a degradação por fagocitose.

Autofagia

O que é autofagia?

Um mecanismo que consegue capturar proteínas celulares é chamado autofagia de “comer em si”. Este evento ajuda a manter a homeostase celular, degradando as estruturas celulares que não são mais necessárias e contribui para a reciclagem de organelas.

Através desse fenômeno, ocorre a formação de vesículas chamadas autofagossomos. Estas são pequenas regiões do citoplasma ou outros compartimentos celulares, provenientes do retículo endoplasmático que se fundem com lisossomos.

Ambas as organelas têm a capacidade de se fundir, uma vez que são delimitadas por uma membrana plasmática de natureza lipídica. É análogo a tentar juntar duas bolhas de sabão – elas formarão uma maior.

Após a fusão, o conteúdo da enzima lisossomo é responsável por degradar os componentes que estavam dentro da outra vesícula formada. A captura dessas moléculas parece ser um processo que carece de seletividade, causando a degradação de proteínas localizadas no citosol de longa duração.

Períodos de autofagia e jejum

Na célula, o evento de autofagia parece ser regulado pela quantidade de nutrientes disponíveis.

Quando o corpo experimenta uma deficiência de nutrientes ou experimenta períodos prolongados de jejum, as vias de degradação são ativadas. Dessa maneira, a célula consegue degradar proteínas que não são essenciais e alcança a reutilização de certas organelas.

Saber que os lisossomos desempenham um papel importante durante os períodos de jejum aumentou o interesse dos pesquisadores em tais organelas.

Autofagia e desenvolvimento de organismos

Além de sua participação ativa em períodos de baixo conteúdo nutricional, os lisossomos desempenham um papel importante durante o desenvolvimento de certas linhagens de seres orgânicos.

Em alguns casos, o desenvolvimento implica a remodelação total do organismo, o que implica que certos órgãos ou estruturas devem ser eliminados durante o processo. Na metamorfose dos insetos, por exemplo, o conteúdo hidrolítico dos lisossomos contribui para a remodelação do tecido.

Endocitose e fagocitose

Endocitose e fagocitose têm um papel na tomada de elementos externos às células e sua subsequente degradação.

Durante a fagocitose, certas células – como macrófagos – são responsáveis ​​pela ingestão ou degradação de partículas de tamanho considerável, como bactérias ou detritos celulares.

Essas moléculas são ingeridas por um vacúolo fagocítico, chamado fagossomo, que, como no caso anterior, se fundirá com lisossomos. A fusão resulta na liberação de enzimas digestivas no interior do fagossomo e na degradação das partículas.

Tipos de lisossomos

Alguns autores distinguem esse compartimento em dois tipos principais: tipo I e tipo II. Os do tipo I ou lisossomos primários estão envolvidos no armazenamento de enzimas hidrolíticas, enquanto os lisossomos secundários estão relacionados aos processos de catálise.

Formação de lisossomos

A formação de lisossomos começa com a captação de moléculas de fora através da vesícula endocítica. Estes últimos se fundem com outras estruturas chamadas endossomos iniciais.

Posteriormente, os endossomos iniciais passam por um processo de maturação e dão origem a endossomos tardios.

Um terceiro componente aparece no processo de formação: vesículas de transporte. Estes contêm hidrolases ácidas da rede trans do aparelho de Golgi. Ambas as estruturas – vesículas de transporte e endossomos tardios – se fundem e se transformam em um lisossomo, depois de adquirir o conjunto de enzimas lisossômicas.

Durante o processo, a reciclagem de receptores de membrana ocorre através da reciclagem de endossomas.

As hidrolases ácidas se separam do receptor de fosfato de manose-6 durante o processo de fusão das organelas que dão origem a lisossomos. Esses receptores entram na rede trans Golgi novamente.

Diferenças entre endossomas e lisossomos

A confusão entre os termos endossomos e lisossomo é comum. O primeiro são os compartimentos celulares cercados por lisossomos semelhantes a membranas. No entanto, a distinção crucial entre ambas as organelas é que os lisossomos não possuem receptores de manose-6-fosfato.

Além dessas duas entidades biológicas, existem outros tipos de vesículas. Um deles são vacúolos, cujo conteúdo é principalmente água.

As vesículas de transporte, como o nome indica, participam do movimento de substâncias para outros locais da célula. Enquanto isso, as vesículas secretoras eliminam resíduos ou substâncias químicas (como as envolvidas na sinapse dos neurônios).

Doenças associadas

Nos seres humanos, mutações nos genes que codificam as enzimas lisossômicas estão associadas a mais de 30 doenças congênitas. Essas patologias estão incluídas no termo “doenças da deposição lisossômica”.

Surpreendentemente, muitas dessas condições surgem de danos em uma única enzima lisossômica.

Nos indivíduos afetados, a consequência de ter uma enzima não funcional dentro dos lisossomos é o acúmulo de resíduos.

A alteração mais comum do depósito lisossômico é conhecida como doença de Gaucher e está associada a uma mutação no gene que codifica a enzima glicolipídica. Como um fato curioso, a doença mostra uma frequência bastante alta entre a população de judeus, afetada em 1 por 2.500 indivíduos.

Referências

  1. Cooper, GM, Hausman, RE; e Hausman, RE (2000).A célula: uma abordagem molecular . Imprensa ASM
  2. Holtzman, E. (2013).Lisossomos . Springer Science & Business Media.
  3. Hsu, VW, Lee, SY e Yang, JS (2009). A compreensão em evolução da formação de vesículas COPI.Nature reviews Biologia celular molecular , 10 (5), 360.
  4. Kierszenbaum, AL, & Tres, L. (2015).Histologia e Biologia Celular: uma introdução à patologia E-Book . Elsevier Ciências da Saúde.
  5. Luzio, JP, Hackmann, Y., Dieckmann, NM, & Griffiths, GM (2014). A biogênese de lisossomos e organelas relacionadas a lisossomos.Perspectivas de Cold Spring Harbor em biologia , 6 (9), a016840.
  6. Luzio, JP, Pryor, PR e Bright, NA (2007). Lisossomos: fusão e função.Nature reviews Biologia celular molecular , 8 (8), 622.
  7. Luzio, JP, Rous, BA, Bright, NA, Pryor, PR, Mullock, BM e Piper, RC (2000). Fusão lisossomo-endossomo e biogênese do lisossomo.J. Cell Sci , 113 (9), 1515-1524.

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies