5.10 : Lysosomes

Lysosomen sind membranumschlossene kugelförmige Säcke, die vom Golgi-Apparat abgeleitet sind. Die wichtigste Funktion des Lysosoms ist der Abbau von Makromolekülen und biologischen Polymeren, die während des Membrantransports freigesetzt werden, wie z. B. der sekretorischen, endozytischen, autophagischen und phagozytären Signalwege. Der Abbau erfolgt durch mehrere hydrolytische Enzyme, die in einem sauren Milieu des lysosomalen Lumens aktiv sind. Diese sauren Hydrolasen sind an zellulären Prozessen wie der Zellsignalisierung, dem Energiestoffwechsel, der Wiederherstellung der Plasmamembran und der Zählung entladener Materialien beteiligt.

Neu gebildete Lysosomen, die aus den inneren Golgi-Säcken stammen, sogenannte primäre Lysosomen, sind dynamisch und können Makromoleküle, andere subzelluläre Organellen und die Plasmamembran teilen oder mit ihnen verschmelzen. Sobald die primären Lysosomen mit den abzubauenden Substanzen verschmelzen, werden sie zu sekundären Lysosomen. Je nachdem, an welchem Signalweg sie beteiligt sind, werden sie zu Phagosomen, Endolysosomen, Verdauungsvakuolen und Autophagosomen. Es gibt keine klare Unterscheidung zwischen ihnen, abgesehen von ihrer Beteiligung an verschiedenen Membran-Verkehrswegen. Somit stellen sie morphologisch unterschiedliche Organellen dar, die durch eine gemeinsame Funktion des Abbaus von intrazellulärem Material definiert sind.

Sekretorische Lysosomen, ein spezialisierter Satz von Lysosomen, weisen Merkmale sowohl von herkömmlichen Lysosomen als auch von sekretorischen Granulaten auf. Aus diesem Grund sind sie in einigen Zelltypen wie Makrophagen, hämatopoetischen Zellen und Melanozyten reichlich vorhanden. Sekretorische Lysosomen sezernieren neben lysosomalen Enzymen auch antimikrobielle Proteine und Zytokine. Daher sind sie an der Pigmentierung, Gerinnung, Wundheilung und immunologischen Funktionen beteiligt.

Pflanzenzellen enthalten Vakuolen, die mit hydrolytischen Enzymen gefüllt sind, die den Lysosomen ähneln, aber funktionell vielfältig sind. Neben dem Abbau spielen sie eine Rolle bei der Speicherung von Nährstoffen und Abfallprodukten sowie bei der Kontrolle des Turgordrucks.