Biologia generale e genetica - lisosomi e perossisomi

Lisosomi

I lisosomi hanno una forma pressocché sferica e sono delimitati da una unica membrana di 10 nm di spessore. Il materiale interno è abbastanza eterogeneo, specialmente nei lisosomi secondari e nei corpi residui. Sono più numerosi nelle cellule che svolgono funzioni di assorbimento e contengono enzimi idrolitici necessari per la disgregazione all’interno della cellula. Un esempio di reazione è: A-B + H₂O → AH + BOH.

È fondamentale mantenere l’equilibrio osmotico del lisosoma. La membrana lisosomiale è permeabile alle molecole con peso molecolare inferiore a 200 dalton. I prodotti dell’idrolisi possono diffondere all’esterno dell’organulo, per cui è necessario mantenere basso il pH interno al lisosoma (4,5-6).

Modello di pompa protonica dei lisosomi

La pompa protonica dei lisosomi e dei vacuoli (ATPasi) è inibita da sostanze diverse rispetto alla F₀F₁-ATPasi mitocondriale. Non è reversibile e ha una struttura diversa, composta da 3 copie di 2 grosse subunità, 3 subunità ancorate alla membrana, 4 copie di una subunità e 1 polipeptide. ATP, ADP, H⁺, Cl^- (cotrasportato).

Funzioni del lisosoma

• Eterofagia: ad esempio, assunzione e digestione dell’emoglobina in epatociti di mammiferi. Il processo inverso dell’eterofagia include la secrezione di fosfatasi acida dalle cellule epiteliali prostatiche e la reazione acrosomiale.
• Autofagia: degradazione intracellulare di organelli o macromolecole, un processo continuamente attivo con funzione di “ricambio”. Include microautofagia e degradazione delle proteine con il peptide marcatore KFERQ (Lys-Phe-Glu-Arg-Gln). Esempi sono il riassorbimento del tessuto uterino umano dopo la gravidanza e il riassorbimento embrionale dei dotti di Müller nello sviluppo del maschio. Anche l’involuzione della ghiandola mammaria al termine dell’allattamento e il riassorbimento della coda del girino durante la metamorfosi sono esempi di autofagia.

Lisosomi e malattie

Le malattie correlate ai lisosomi comprendono la mucopolisaccaridosi di tipo II e l'endocitosi di parassiti. Coxiella burnetii (rickettsia) richiede un basso pH, mentre Mycobacterium leprae e tubercolosis inibiscono la fusione tra endosomi e lisosomi. Inoltre, ci sono patologie da inalazione di polvere di asbesto o di silice.

Perossisomi

I perossisomi presentano una matrice granulare e un nucleo centrale elettron denso. Sono ubiqui, tranne negli eritrociti maturi dei mammiferi, e contengono catalasi/perossidasi per la detossificazione dell’H₂O₂. Presentano flavina ossidasi, dove AH + O₂ → A + H₂O₂. L’energia liberata dall’ossidazione determina la termogenesi, come nelle cellule del tessuto adiposo bruno. La reazione 2 H₂O₂ → 2 H₂O + O₂ si verifica, così come H₂O₂ + substrato ridotto → 2 H₂O + substrato ossidato.