Lizosomy, endosomy,
peroksysomy,
glikosomy

Wiesław Włoch,
Uniwersytet Opolski

Jaka budowa?
Jakie pochodzenie?

Jakie funkcje?

W dowolnym tłumaczeniu zdania

:

Łobuziaki komórkowego świata

bulls = pęcherzyki

Anatomia
lizosomu

Błona
pojedyncza

Dwuwarstw
a
lipidowa

Mikstura
enzymów
hydrolitycznych

Glikozylowane
białka
transportowe
błony

Wykrywanie białek markerowych w lizosomach i peroksysomach

ENZYMY:
glikozydazy (polisacharydy, cukry,
glikozydy, alkohole)
katepsydy (białka i polipeptydy,
oligopeptydy)
kolagenaza (białka, oligopeptydy)
lipaza (triglicerydy, kwasy tłuszczowe)
fosfolipaza (fosfolipidy, kwasy
tłuszczowe)
nukleazy (kwasy nukleinowe,
oligonukleotydy)

Trawienie

Pochłoniecie
cząsteczki
pokarmu

„pokarm”

Pęcherzyk
-transport
nieaktywny
ch
enzymów
hydrolitycz
nych

Lizosom
wchłaniający
zniszczoną
organellę

Lizosom

Wakuola pokarmowa

Aparat
Golgiego

Reticulum
Endoplazmatyczne
szorstkie

Błona
komórkowa

Żółto nabrzmiałe lizosomy.  Komórki potraktowane potrójnym
barwieniem fluorescencyjnym DNA (czerwony), mitochondria
(niebieski) i lizosomy (żółty), a następnie inkubowane wchłanianą
molekuła chloroquiną . Molekuły koncentrują się tylko w lizosomach,
które stają się liczniejsze i nabrzmiałe, podczas gdy mitochondria i
jadra pozostają w tym samym rozmiarze i ilości.

5

Cytozol pH 7,2

Jak lizosomy utrzymują
wakuolarny gradient H

+

wakuola

cytozol

tonoplast

Trzy główne funkcje lizosomów

1

3

2

bakte
ria

fagocyt
oza

fagos
om

Błona
komó
rki

autofago
som

autofa
gia

endocyt
oza

Wczesny
endosom

Późny
endoso
m

Reticulum
endoplazmaty
czne

lizoso
m

mitochondr
ium

Autofagia: Lizosom i mitochondrium otoczone
błoną retikulum endoplazmatycznego

Dwie różne drogi
sekrecji:

Sekrecja
regulowana i
sekrecja
konstytutywna

.

W sekrecji
regulowanej białka
gromadzą się
w pęcherzykach,
które są
magazynowane w
cytozolu do
momentu, aż
zostaną wydzielone
w odpowiedzi na
specyficzny sygnał.
W sekrecji
konstytutywnej
pęcherzyki
ustawicznie
(w sposób ciągły)
formują
i przenoszą białka z
aparatu Golgiego
na powierzchnię
komórki.

W transporcie białek
przeznaczonych do
lizosomów (enzymy
trawienne) występuje
specjalnie białko
docelowe,

mannozo 6

fosforan,

wybiórczo

izolowane przez

receptor mannozo 6
fosforanu

do

pęcherzyków późnych
endosomów. Tam
białka lizosomalne są
oddzielane od
receptorów
i transportowane
przez pęcherzyki do
lizosomów (

czerwone

strzałki

),

a receptory ulegają
recyklacji do Aparatu
Golgiego (

niebieska

strzałka

).

W transporcie
endocytotycznym
białka zewnętrzne
wiązane są przez
receptor membranowy
i gromadzone w
pęcherzykach, które są
następnie przenoszone
do wczesnych
endosomów
(

zielona strzałka

). Tam

receptory są odłączane
i wracają ( recykluja do
błony komórki
(

błękitna strzałka

).

Białka z wczesnych
endosomów są
transportowane do
późnych endosomów i
dalej do lizosomów
(

zielona strzałka

),

gdzie są trawione przez
enzymy lizosomalne.

Błona

komórko

wa

Cytozol

Lizoso

m

Endosom

Endocyto

za

Centriola

Egzocyto

za

Pęcherzy

k

sekrecyjn

y

Rybosom

y

Mitochondriu
m

Peroksysom

Aparat
Golgiego
Jądro
Jąderko

Cytoszkielet
Retriculum
endoplazmat
yczne
Szorstkie
RE gładkie

AG

Rdzeń
krystaliczny

Dwuwarstwa
lipidowa

Błona
plazmatycz
na

Peroksysom,
dawniej
mikrociałko -
organellum
komórki
eukariotycznej o
średnicy 0,2-1,8
μm, otoczone
jedną błoną, o
kształcie
owalnym bądź
sferycznym.

Immunofluorescencja
peroksysomów

Immunofluorescencja
peroksysomów

Cytozol

Retikulum

endolplazmatyczne

Apatat

Golgiego

Jądro

Peroksysomy

MitochondriaPlastydy

Lizosomy

Strona zewnętrzna

komórki

Późne
endoso
my

Wczesn
e
endoso
my

Pęcherzy
ki
wydzielni
cze

Pochodzenie peroksysomów
i lizosomów jest różne

Import białek peroksysomowych

Podział przez
przewężenie

Importowane
białko
Pex 11p
momomer
Pex 11p dimer

Hipotetyczny model
importu białek
peroksysomalnych
i dojrzewania organelli
(van der Klei and
Veenhuis, 1997).

(1). Małe niedojrzałe
proksysomy są zdolne do
włączenia nowo
syntetyzowanych białek
(2, 3) Peroksysom rośnie
aż osiągnie odpowiedni
rozmiar. Na tym etapie
nowe organellum pączkuje
i w rezultacie powstaje (4)
duży dojrzały peroksysom
i
(5) nowo uformowane
kompetentne do importu
białek organellum
Dojrzewanie peroksysomu
związane jest (3) z
dimeryzacją białka
Pex11p, co może wpływać
na wzrost organelli.

Fotorespiracja angażuje trzy organelle

W komórce

roślinnej

peroksysom
y

znajdują się
w

bezpośredni
m

kontakcie z

chloroplasta
mi

i
mitochondri
ami

i stykają się
z

powierzchni
ami

ich błon.

Peroksysomy liściowe otoczone są
zwykle kilkoma mitochondriami i
chloroplastami.
Metabolity fotorespiracji dyfundują
pomiędzy nimi

Expression pattern of a GFP fusion to the peroxisomal multifunctional
protein (MFP) in onion epidermal cells. MFP is a peroxisomal matrix
protein with activities involved in the beta-oxidation of fatty acids. The
punctate structures represent peroxisomes, and the filamentous
structures are microtubules. Inset is a confocal image (using Openlab
software) showing a smaller region of a GFP-MFP expressing cell. We
propose that the microtubule binding activity of MFP in the cytosol is
important in its regulated import into peroxisomes. Bars, 20 µm and 3 µm
(inset). Modified from BMC Cell Biology 2005, 6:40 .

Peryksysomy zawierają różnorodne enzymy katalizujące
szereg reakcji metabolicznych i są specyficzne organowo.

Podstawową funkcja wszystkich peroksysomów jest
rozkładanie nadtlenku wodoru do produktów
nieszkodliwych dla komórki.
Podczas rozpadu lipidów produkowany jest
nadtlenek wodoru (H

2

O

2

) – substancja toksyczna dla

komórki.

W komórkach wątroby i nerki peroksysomy mogą pełnić
istotną rolę w detoksytacji takich substancji,
jak etanol, występujący w napojach alkoholowych.

Komórki roślinne zawierają mikrociała dwóch głównych
typów.
Peroksysomy liściowe występujące w komórkach liści
pełnią rolę w fotosyntezie.
Glioksysomy zawierające enzymy służące do
przekształcenia tłuszczów zapasowych w nasionach w
cukry.

Komórki zwierzęce nie mają glioksysomów
i nie mogą przekształcać kwasów tłuszczowych w cukry.
        

     

        

Fotorespiracja: RubisCO w obecności tlenu
działa jako oksygenaza i tworzy się fosfoglikolan

W chloroplaście
Rubisco reaguje z O

2

i

tworzony jest glikolan

Glikolan dyfunduje do
peroksysomu
gdzie przetwarzany jest w
glicynę

W mitochondriach glicyna
przetwarzana jest w serynę i
uwalniany jest CO

2

Fotorespiracja
Enzymy:

1 –RubisCO
2 - Fosfataza fosfoglikolanowa
3 - Oksydaza glikolanowa
4 – Aminotransferaza glutaminowo-gliokalanowa
5 – kompleks dekarboksylazy glicyny
6 – Aminotransfereaza seryno-glioksalanowa
7 – Reduktaza pirogronianowa
8 – kinaza gliceranowa

9 - Katalaza

Stages of chloroplast develop

ment during the greening of t

he primary leaves

of 14-day-old dark-

grown beans under continuou

s illumination of 3 mW. cm

–2

A, no illumination; B, 105 min

utes illumination; C, 4 hours ill

umination; D, 5

hours illumination; E, 15 hours

 illumination. Magnification × 

25,000. Key

to lettering: PB, prolamellar bo

dy; other details as in Fig. 3.1.

A portion of a tobacco leaf cell show

ing a microbody with a crystalline

inclusion appressed to two chloropl

asts. A mitochondrion lies

to the right of the microbody. (Magn

ification × 33,000).

b. A portion of a tobacco leaf cell, in

cubated in DAB medium, showing a 

heavy

deposition of osmium throughout th

e crystalline inclusion of the microb

ody.

(Magnification × 30,500). (Reproduc

ed with permission from Frederick a

nd

Newcomb (1969). Original prints su

pplied by Professor E. H. Newcomb.)

Aparat Golgiego

Późny
endosom

Lizosom

Wczesny
endosom

Błona komórki

1

2

4

5

3

6

Aparat Golgiego

Późny
endosom

Lizosom

Wczesny
endosom

Błona komórki

1

2

4

5

3

6