Lisosom: Kemunculan, Morfologi, Fungsi dan Asal Usul!
Konsep lisosom berasal dari pengembangan teknik fraksinasi sel dimana komponen subselular yang berbeda diisolasi. Pada tahun 1949, kelas partikel yang memiliki sifat sentrifugal agak menengah antara mitokondria dan mikrosom diisolasi oleh de Duve dan ditemukan memiliki kandungan asam fosfatase yang tinggi dan enzim hidrolitik lainnya. Karena sifat enzimatiknya, mereka diberi nama lisosom (Gr. Lysis = pembubaran, soma = tubuh).
Menurut Cohan (1972) butiran penyimpanan yang dibatasi membran yang mengandung enzim pencernaan dianggap sebagai lisosom tumbuhan. Karenanya sferosom, butiran aleuronat, dan vakuola sel tumbuhan seharusnya memiliki fungsi seperti lisosom.
Kejadian:
Kecuali sel darah merah mamalia, lisosom telah dilaporkan secara praktis dari semua sel hewan. Kehadiran partikel lisosom juga telah diduga (dan dalam beberapa kasus ditemukan) pada protista (protozoa, slime-moulds, fungi, alga, dan protista prokariotik). Dalam sel tumbuhan, dengan mempertimbangkan bukti secara keseluruhan, kini tampaknya tidak banyak yang meragukan keberadaannya.
Selanjutnya, mereka memiliki kedekatan yang kuat dengan lisosom hewan dan protista (Pitt dan Galpin 1973). Pada tumbuhan, selanjutnya mereka tidak boleh disamakan dengan fungsi sferosom. Menurut Pitt lisosom dan sferosom adalah dua organel yang berbeda dan yang terakhir sebanding dengan tetesan lipid hewan. Yatsu dan Jack (1972) telah dengan jelas menunjukkan bahwa sferosom adalah organel yang berbeda secara morfologis. Gahm (1973) mengulas kejadian dan histokimia lisosom tumbuhan.
Morfologi:
Bentuk dan Ukuran:
Bentuk dan ukuran lisosom bervariasi. Secara morfologis mereka dapat dibandingkan dengan Amoeba dan sel darah putih (WBC). Karena kebiasaan mereka yang berubah, mereka tidak dapat diidentifikasi secara akurat sebagai dasar dari bentuk. Biasanya lisosom bervariasi dalam ukuran 0,4-0,8 цm, tetapi mereka mungkin sebesar 5цт dalam sel ginjal mamalia dan sangat besar dalam fagosit.
Struktur Lisosom:
Seperti kompleks sitoplasma lainnya, lisosom seperti kantong kecil bulat berisi bahan padat dan enzim pencernaan.
Mereka terdiri dari dua bagian:
(1) Membatasi membran
(2) Massa padat bagian dalam.
- Membatasi membran:
Membran ini tunggal, tidak seperti mitokondria dan terdiri dari lipoprotein. Struktur kimianya homolog dengan unit membran lemma plasma yang terdiri dari lapisan bimolekul seperti yang dikemukakan oleh Robertson.
- Massa padat bagian dalam :
Massa tertutup ini mungkin padat atau isinya sangat padat. Beberapa lisosom memiliki zona luar yang sangat padat dan zona dalam yang kurang padat. Beberapa lainnya memiliki rongga atau vakuola di dalam bahan granular. Biasanya mereka dianggap memiliki kandungan yang lebih padat daripada mitokondria. Mereka menunjukkan sifat polimorfiknya dan isinya bervariasi dengan tahap pencernaan, karena membantu pencernaan intraseluler.
Permeabilitas membran lisosom:
Membran lisosom tidak permeabel terhadap substrat enzim yang terkandung dalam lisosom. Zat tertentu yang disebut labializes, menyebabkan ketidakstabilan membran lisosom, menyebabkan pelepasan enzim dari lisosom. Zat lain, yang disebut stabilisator, memiliki aksi stabilisasi pada membran. Daftar beberapa labialisasi dan stabilisator diberikan pada Tabel 5.1.
Labialisasi dapat meningkatkan permeabilitas membran lisosom terhadap zat terlarut kecil seperti sukrosa. Pembengkakan osmotik yang dihasilkan mungkin benar-benar mengganggu membran. Permeabilitas membran lisosom yang terbatas menjelaskan mengapa hidrolisis lisosom tidak memiliki akses langsung ke komponen seluler. Ini mencegah pencernaan isi sel yang tidak terkontrol oleh enzim lisosom.
Polimorfisme:
Lisosom bersifat polimorfik. Sifat polimorfik disebabkan variasi isi lisosom dengan tahapan pencernaan yang berbeda.
Umumnya lisosom dapat ditelusuri dalam empat bentuk yang diberikan di bawah ini:
- Lisosom primer:
Ini juga disebut lisosom sejati, murni atau asli, memiliki membran unit tunggal yang mengandung enzim dalam bentuk tidak aktif.
- Lisosom sekunder:
Ini juga disebut fagosom karena mengandung bahan dan enzim yang ditelan. Massa yang menyatu disebut lisosom sekunder. Enzim yang ada dalam lisosom tersebut secara bertahap mencerna bahan yang ditelan.
- Residu atau Lisosom:
Selaput lisosom yang ditandai dengan adanya bahan yang tidak tercerna seperti mielin disebut badan residu.
- Vakuola autofagik:
Vakuola autophagic juga dikenal sebagai autophogosomes atau cytolysosoms. Vakuola autophagic terbentuk ketika sel memakan organel intraselulernya seperti mitokondria dan retikulum endoplasma melalui proses autophagy. Dalam kasus seperti itu, lisosom primer terkonsentrasi di sekitar organel intraseluler dan akhirnya mencernanya.
Vakuola autophagic terbentuk dalam kondisi patologis dan fisiologis khusus. C. de Duve (1967) dan Allison (1967) telah mengamati bahwa selama kelaparan pada organisme banyak vakuola autofagik berkembang di sel hati yang memakan komponen seluler.
Ekstraksi Lisosom:
Fenomena sentrifugasi telah memainkan peran besar dalam studi inklusi sitoplasma. Teknik pemisahan lisosom telah dikembangkan di laboratorium de Duve. Untuk ekstraksi lisosom, pertama-tama sel dihomogenkan dalam larutan sukrosa.
Rotasi mekanis yang cepat dari alu memecahkan sel, membuat partikel intraseluler bebas di dalam medium. Kemudian sentrifugasi berturut-turut dari homogenat yang dihasilkan menghasilkan fraksi, yang dapat dipisahkan dengan jarum mikro. Keseluruhan proses sentrifugasi untuk lisosom dapat dipelajari seperti pada Gambar 5.4.
Kimia Lisosom:
Lisosom mengandung berbagai enzim, hingga saat ini sekitar 40 enzim telah diisolasi dalam berbagai jenis jaringan. Beberapa enzim yang umum, adalah (β-galactosidase, (β-glucuronidase, β-N-acetyl-glucosaminidase, α- glucosidase, α-mannosidase; cathepsin B (Acid protease), cathepsin B (Acid protease) aryl sulphatase A, aril sulfatase B, asam ribonuklease, asam deoksiribonuklease, asam fosfatase, asam lipase, fosfolipase A, asam fosfotidik fosfatase hialuronidase, fosfoprotein fosfatase, amino “peptidase A, dekstranase, sakarase, lisozim (muramidase), ATPase teraktivasi Mg ++ , indoksiasetat esterase dan aktivator plasminogen, Semua enzim lisosom ini tertutup dalam membran lipoprotein tunggal.Sebagian besar enzim ini berfungsi lebih efisien di bawah media yang sedikit asam, pH optima sekitar 5,0 sehingga secara kolektif disebut sebagai asam hidrolase.
Nomenklatur yang berbeda:
Definisi sitokimia lisosom berdasarkan keberadaan membran unit tunggal dan reaksi pewarnaan positif untuk asam fosfatase dan beberapa enzim terkait, dapat dipertimbangkan untuk sebagian besar tujuan praktis yang setara dengan definisi biokimia.
Karena pengetahuan kita tentang pentingnya lisosom dalam fisiologi sel telah berkembang, telah menjadi bukti bahwa istilah lisosom mencakup berbagai bentuk berbeda yang dapat dibedakan berdasarkan kriteria morfologis dan fungsional.
Berikut ini adalah istilah-istilah yang umum digunakan dalam literatur:
(i) Vakuola autofagik :
Ini adalah vakuola berlapis membran yang mengandung komponen sitoplasma yang dapat dikenali secara morfologis.
(ii) Sitolisosom :
Sama seperti vakuola Autophagic.
(iii) Sitosom :
Partikel yang dirujuk ke sitosom biasanya adalah lisosom. Beberapa pekerja memasukkan badan mikro yang tidak terkait di bawah istilah ini.
(iv) Sitoergosome :
Sama seperti vakuola Autophagic.
(v) Mikrobodi :
Partikel yang ditemukan di hati dan ginjal, dibatasi oleh satu kesatuan membran dan mengandung bahan butiran halus. Menurut de Duve, mereka jelas bukan lisosom.
(vi) Badan Multivesikuler :
Struktur yang dilapisi oleh membran tunggal dan mengandung vesikel bagian dalam yang menyerupai kompleks Golgi dan dianggap sebagai lisosom.
(vii) Benda sisa :
Inklusi berlapis membran yang dicirikan oleh residu yang tidak tercerna terdiri dari telolisosom dan post-lisosom hipotetis.
Fungsi:
1. Pencernaan Lisosomal dari Partikel Eksternal:
Molekul besar dibawa ke dalam sel melalui proses yang disebut fagositosis. Ini adalah istilah yang sangat memadai dan akurat yang menyiratkan sel yang makan. Namun akhir-akhir ini istilah baru endositosis mendapat dukungan, pertama-tama, indikasi yang jelas tentang hubungan antara lisosom dan penelanan bahan ekstrakular disediakan oleh Stains (1952, 54, 55). Sel menelan partikel dan kemudian membentuk invaginasi yang terlepas dari membran sel menjadi kantung internal atau tubuh.
Ini disebut sebagai fagosom. Fagosom kemudian bergerak menuju lisosom. Paparan bahan ke hidrolase lisosom terjadi melalui fusi fagosom dengan lisosom. Ini menghasilkan pembentukan lisosom sekunder atau vakuola pencernaan. Lisosom yang terlibat dalam proses tersebut mungkin primer atau sekunder, tergantung pada ukuran relatif kedua mitra.
Proses tersebut mungkin tampak bagi pengamat sebagai lisosom yang mengeluarkan enzim ke dalam fagosom atau sebagai fagosom yang melepaskan isinya ke dalam lisosom, seperti yang mungkin terjadi pada sel parenkim hati; atau hanya sebagai saling berbagi isi dari dua vakuola, jika ukurannya sebanding.
Sekarang enzim dari lisosom dapat bersentuhan dengan molekul yang dibawa ke dalam sel di fagosom dan pencernaan terjadi. Setelah molekul dicerna, produk yang dicerna dapat berdifusi keluar dari apa yang disebut vakuola pencernaan ke dalam sitoplasma sel meninggalkan residu di vakuola pencernaan. Vakuola pencernaan sekarang bergerak ke membran sel di mana apa yang disebut fagositosis terbalik atau buang air besar terjadi.
2. Pencernaan Zat Intraseluler:
Dalam kasus-kasus tertentu, bagian dari lisosom, entah bagaimana, menemukan jalan mereka ke dalam lisosom sel itu sendiri dan dipecah. Proses ini disebut sebagai autophagy seluler. Bagaimana mereka masuk, tidak jelas, dan peran yang dimainkan autophagy dalam fungsi sel hanya dapat diringkas.
Protein, lemak, dan polisakarida semuanya dapat disintesis, dan disimpan di dalam sel. Selama sel kelaparan, bahan makanan yang disimpan ini dicerna oleh lisosom untuk memberi energi. Apa yang merangsang terjadinya autophagy dan bagaimana molekul besar masuk ke lisosom tidak jelas.
3. Pencernaan Seluler:
Ketika sel mati, membran lisosom pecah. Enzim yang dibebaskan menjadi bebas di dalam sel, yang kemudian dengan cepat mencerna seluruh sel. Hipotesis telah dikemukakan bahwa ini adalah mekanisme bawaan untuk menghilangkan sel-sel mati.
Pada hewan multisel, banyak sel terus-menerus dibentuk, hidup dalam waktu singkat, lalu mati. Pencernaan sendiri dapat terjadi sebagai mekanisme patologis misalnya, jika sel terputus dari suplai oksigennya atau diracuni, membran lisosom dapat pecah, sehingga memungkinkan enzim untuk melarutkan sel. Oleh karena itu, mereka juga dianggap sebagai kantong bunuh diri sel.
4. Pencernaan Ekstraseluler:
Sebuah sel dapat mengeluarkan enzim lisosom untuk menghancurkan struktur di sekitarnya. Fungsi ini dilakukan oleh fagositosis terbalik. Kantung enzim dari lisosom dilepaskan di luar sel tempat ia mencerna struktur menular. Hal ini diduga menjelaskan, bagaimana sperma menembus lapisan pelindung ovum selama pembuahan.
Ini juga dapat menjelaskan bagaimana sel-sel esteoklas yang merusak tulang, berfungsi. Ini mungkin juga merupakan penjelasan untuk kemampuan sel darah putih yang terkenal untuk keluar dengan cepat dari pembuluh darah dan masuk ke ruang jaringan di tempat infeksi.
5. Peran dalam Sekresi:
Dalam beberapa tahun terakhir bukti mulai terakumulasi untuk menyarankan peran lisosom dalam pembentukan produk sekretori dalam sel sekretori. Fenomena sekresi hormon tiroid yang diperantarai lisosom adalah contoh paling terkenal dari keterlibatan langsung lisosom dalam proses sekresi.
Lisosom juga memainkan peran yang mungkin dalam pengaturan sekresi hormon. Dipercayai bahwa hormon mammotrophic dari hipofisis anterior disintesis pada ribosom retikulum endoplasma kasar dan dikemas menjadi butiran sekretori melalui Golgi.
Sel epitel tiroid juga mengandung lisosom yang kaya akan enzim lisosom. Folikel kelenjar tiroid mengandung protein tiroglobulin dengan berat molekul tinggi, yang disimpan sebagai koloid di dalam lumen. Hormon tiroid tiroksin dan thriiodothyroxin terkait dengan protein ini.
Koloid yang mengandung tiroglobulin memasuki sel epitel dengan pinositosis. Tetesan koloid bergabung dengan lisosom primer untuk membentuk lisosom sekunder atau vakuola pencernaan. Hormon tiroid dipisahkan dari tiroglobulin dan dilepaskan ke aliran darah. Dengan demikian, hormon tiroid dilepaskan melalui hidrolisis tiroglobulin.
6. Pemutusan kromosom:
Lisosom mengandung enzim deoxyribonuclease (DNAse). Enzim ini menyebabkan kerusakan kromosom dan penataan ulangnya. DNAse memiliki dua situs aktif dan memecah kedua untai DNA. Istirahat telah diproduksi secara eksperimental dalam kromosom terisolasi yang diinkubasi dalam DNAse. Istirahat ini menyebabkan berbagai sindrom.
7. Peran dalam perkembangan dan metamorfosis:
Lisosom penting dalam perkembangan. Bukti yang baik telah terakumulasi pada peran lisosom dalam involusi rahim dan kelenjar susu segera setelah melahirkan. Selama metamorfosis, proses resorpsi ekor kecebong dan regresi berbagai jaringan larva, termasuk lemak tubuh dan kelenjar ludah, disertai dengan peningkatan aktivitas hidrolase asam lisosom (Weber).
8. Osteogenesis:
Selama pengubahan tulang rawan menjadi tulang, sel-sel osteoklas khusus menghasilkan zat liris yang mengikis matriks tulang rawan dan membantu pembentukan tulang.
9. Peran Lisosom selama Pembelahan Sel:
Selama pembelahan sel, lisosom dari sel pembagi tertentu bergerak ke arah pinggiran, bukan di dekat nukleus, seperti yang terlihat pada kasus biasa. Selama sitokin kira-kira sama jumlahnya, mereka bergerak menuju kutub yang berlawanan.
Kadang-kadang selama pembelahan sel, represor tertentu dalam sitoplasma menghambat pembelahan panggilan. Lisosom mengeluarkan depresor tertentu yang menghancurkan represor dan menghasilkan pembelahan sel (Allison, 1967).
10. Bantuan dalam sintesis protein:
Novikoff dan Essner (1960) telah menyarankan kemungkinan peran lisosom dalam sintesis protein. Baru-baru ini, Singh (1972) mengkorelasikan aktivitas lisosom dengan sintesis protein. Di hati dan pankreas beberapa burung, lisosom tampak lebih aktif dan berkembang menunjukkan kemungkinan hubungannya dengan metabolisme sel.
11. Lisosom dan kanker:
Sel-sel ganas ditemukan mengandung kromosom abnormal; diduga kelainan kromosom disebabkan oleh kerusakan kromosom yang dihasilkan oleh enzim lisosom. Penghapusan sebagian kromosom 21 pada manusia dikaitkan dengan leukemia myeloid kronis (kanker darah).
12. Pengangkatan sel mati:
Hirsch dan Cohn (1964) menyatakan bahwa lisosom membantu menghilangkan sel-sel mati dalam jaringan. Selaput lisosom terangkat dalam sel-sel ini, melepaskan enzim ke dalam tubuh sel, sehingga seluruh sel dapat dicerna. Proses degenerasi jaringan (nekrosis) ini disebabkan oleh aktivitas lisosom ini.
13. Pemupukan:
Selama pembuahan sperma melepaskan enzim hidrolitik dari vesikel akrosom. Enzim ini membantu penetrasi sperma melalui selubung sel telur. Studi mikroskopis fluoresensi spermatozoa yang diwarnai acridine dari marmut menunjukkan bahwa vesikel akrosom mengandung beberapa enzim, termasuk hyaluronidase dan protease, yang juga ditemukan dalam lisosom.
Bahkan, vesikel akrosom telah dipandang sebagai lisosom raksasa. Enzim vesikel akrosom juga mengaktifkan sel telur dengan memecah butiran kortikalnya.
14. Lisosom dan penyakit:
Menghirup partikel asing seperti silika, asbes dll, menyebabkan peradangan dan pengendapan jaringan fibrosa di paru-paru. Partikel silika atau asbes meningkatkan permeabilitas membran lisosom dan pengangkatan lisosom. Hal ini menyebabkan lisis sel paru-paru yang mengakibatkan peradangan.
Gangguan metabolisme, asam urat, disebabkan oleh akumulasi kristal natrium orat di persendian. Ini diambil oleh fagosit yang mengakibatkan pecahnya lisosom mereka. Hal ini menyebabkan peradangan akut dan peningkatan sintesis kolagen. Penyakit Pomes adalah contoh lain yang disebabkan karena tidak adanya enzim lisosom yang menghidrolisis glikogen. Dengan demikian, sel-sel hati membesar dengan glikogen.
MEJA. Beberapa Penyakit Terkait Abnormalitas Genetik Lisosom Tercantum Di Bawah Ini (Allison, 1974):
|
S.No. |
Penyakit |
Zat terakumulasi |
Cacat enzim |
|
1. |
Ceramide laktosida |
Ceramide laktosida |
β-glaktoidase |
|
2. |
penyakit Gaucher |
Glukoserebrosida |
β-glaktosidase |
|
3. |
Gangliosidosis umum |
Gangliosida GM, |
β-gloktosidase |
|
4. |
penyakit Krabbe |
Galactocerebroside |
β-glaktosidase |
|
5. |
Leukodistrofi metakromatik |
Ceramide glactose -3 sulfat |
Spingomielinase |
|
6. |
Penyakit Niemamn-Pick |
Sphingomyelin |
Spingomielinase |
|
7. |
Penyakit Tay Sachs |
Gangliosida GM, |
Hexosaminidase-A |
|
8. |
Genosis glikogen tipe II |
Glikogen |
α- Glikosidase. |
|
9. |
penyakit Fabry |
Ceramide trihexodise |
α-Glaktosidase |
Asal Lisosom:
Mereka memiliki banyak asal tergantung pada jaringan di mana mereka berada atau pada fungsinya dalam sel tertentu.
(i) Asal ekstraseluler :
Lisosom mungkin merupakan vakuola yang diserap ke dalam sel melalui proses, pinositosis. Vakuola pinositik kemudian dapat menjadi partikel sitoplasma dan di atasnya aktivitas enzimatik berkembang.
(ii) Berasal dari kompleks Golgi :
Ada bukti bahwa lisosom berasal dari kompleks Golgi dan mewakili butiran zymogen. Fungsi dan strukturnya yang mirip dengan kompleks Golgi mendukung pandangan ini. Studi terbaru menunjukkan bahwa akumulasi produk sekretori dalam vakuola Golgi mengarah pada pembentukan lisosom, dan membran yang mengelilingi produk berasal dari membran Golgi.
(iii) Asal dari ER:
Novikoff (1965) melaporkan bahwa lisosom berasal langsung dari retikulum endoplasma granular, melalui proses blebbing.
