Wie Lysosomen aufgebaut sind und welche Aufgaben sie erfüllen, erfährst du hier und im Video !
Lysosom einfach erklärt
Die Lysosomen stellen den „Magen der Zelle” dar. Ihre Hauptaufgabe ist die Verdauung innerhalb der Zelle. Dabei bauen sie mithilfe ihrer Enzyme zellfremdes und zelleigenes Material ab und spalten Makromoleküle.
Lysosomen sind ein Bestandteil von eukaryotischen Zellen. Sie kommen vor allem in Tierzellen vor und werden hauptsächlich im Golgi Apparat gebildet.
Ein Lysosomen gehört zu den Vesikeln und ist eins kleines Bläschen, umgeben von einer Biomembran. In ihrem Zellinneren befinden sich Verdauungsenzyme, sogenannte lysosomale Enzyme. Zu den lysosomalen Enzymen zählen:
- Nukleasen: Abbau der Nukleinsäuren
- Proteasen: Abbau von Proteinen
- Lipasen: Abbau von Fetten
Ein Lysosom ist ein Vesikel, das Verdauungsenzyme enthält. Sein Name kommt vom griechischen lysis (Lösung) und sṓma (Körper).
Lysosom Pflanzenzelle
Nach der wissenschaftlichen Konvention wird der Begriff „Lysosom” nur bei Tieren angewendet und der Begriff „Vakuole ” nur bei Pflanzen. Jedoch fanden Wissenschaftler heraus, dass die Vakuolen mancher Pflanzenzellen ähnliche Enzyme beinhalten wie Lysosomen. Trotzdem bezieht sich der ursprüngliche Begriff Lysosom meist auf die Organellen in tierischen Zellen.
Lysosom Aufbau
Ein Lysosom hat eine rundliche Form und ist von einer Membran umgeben. Es hat eine Größe von bis zu 1 μm. Der pH-Wert in seinem Inneren (= Lumen) ist sauer und liegt etwa bei 4,5 bis 5. Das Cytosol , in dem sich die Lysosomen bewegen, hat hingegen einen neutralen pH-Wert von ca. 7,2.
Im Lumen, dem sauren Milieu, weisen die verschiedenen Enzyme, wie zum Beispiel Lipasen, Proteasen und Nukleasen, eine hohe Aktivität auf. Du nennst sie auch hydrolytische Enzyme. Sie sind in der Lage, Lipide, Proteine, Nukleinsäuren und Polysaccharide durch Hydrolyse zu spalten.
Ihre saure Umgebung spielt dabei eine große Rolle. Denn ohne sie könnten die Enzyme nicht effektiv arbeiten und die genannten Stoffe nicht spalten. Somit könnte das Lysosom die Stoffe nicht verdauen.
Um den niedrigen pH-Wert aufrechtzuerhalten, benötigt das Lysosom das Transportprotein V-Typ-ATPase. Dieses ist in die Lysosommembran eingebettet. V-Typ-ATPase ist in der Lage, ATP zu hydrolysieren und dadurch Protonen (H+) aus dem Cytosol durch die Membran zu „pumpen”. Der pH-Wert wird mit steigender Anzahl an H+-Ionen niedriger. So entsteht eine durchgängig saure Umgebung im Lysosom.
Lysosom Entstehung
Für die Entstehung der Lysosomen ist im Voraus eine Bildung der lysosomalen Enzyme notwendig. Diese Bildung findet im rauen Teil des endoplasmatischen Retikulums statt. Dort werden die Lysosomen zum Golgi-Apparat transportiert.
1. Auf der cis-Seite des Golgi-Apparates findet eine Vorbereitung für den Weitertransport der lysosomalen Enzyme statt. Dabei wird eine Phosphorylgruppe (-PO32-) an das Enzym angehängt. Diesen Prozess bezeichnest du als Phosphorylierung.
2. Danach wird diesen phosphorylierten Enzymen auf der Trans-Seite des Golgi-Apparates ein Marker namens Mannose-6-Phosphat (M6P) gegeben. Der M6P dient als Erkennungsmolekül für lysosomale Enzyme.
3. Im nächsten Schritt werden die lysosomalen Enzyme in Vesikel verpackt. So entstehen die sogenannten primären Lysosomen. Der M6P Marker löst sich ab und kann wiederverwendet werden.
Alle Proteine, die im Golgi Apparat nicht phosphoryliert wurden, erhalten den M6P-Marker nicht. Dadurch erkennt die Zelle, dass es sich dabei nicht um lysosomale Proteine handelt. Diese Proteine werden deswegen in Transportvesikel verpackt und durch Exocytose aus der Zelle befördert.
Sekundäre Lysosomen
Nach der Bildung der primären Lysosomen wandern diese ins Cytoplasma . Dort können sie mit verschiedenen weiteren Vesikeln verschmelzen und so sekundäre Lysosomen bilden.
Lysosomen können auch mit Endosomen verschmelzen. Dabei handelt es sich um Vesikel, die durch die Endozytose entstanden sind. Sie bilden sich also, wenn sich die Zellmembran ein stülpt und Stoffe aus dem Extrazellulärraum einschließt. Verschmilzt ein solches Vesikel nun mit einem Lysosom, sprichst du von einem sogenannten Endolysosom.
Bei einer Verschmelzung von einem Lysosom in Makrophagen mit einem sogenannten Phagosom entstehen die Phagolysosomen. Ein Phagosom ist dabei das Organell einer Fresszelle. Es entsteht durch die sogenannte Phagozytose. Das ist der Vorgang, bei dem Fremdkörper (z. B. Bakterien) von einer Membran umschlossen werden. In Kombination mit einem Lysosom erhält das Phagosom dann die notwendigen Enzyme, um den Fremdkörper abzubauen.
Verdauung von zellfremden Stoffen
Ein Lysosom baut zellfremde Stoffe und Zellgifte ab. Das können zum Beispiel Teile von Alkohol oder Nikotin sein. Du nennst diesen Prozess auch Heterophagie.
Hierzu verbinden sich die primären Lysosomen mit den Endosomen, die diese zellfremden Stoffe in sich tragen. Die daraus entstandenen Endolysosomen sind in der Lage, die zellfremden Stoffe durch die hydrolytischen Enzyme zu zerlegen.
Manche Endolysosomen können sogar kleine Teile des Stoffes an die Zellmembran übertragen. Die kleinen Teilchen wirken dort als Antigene zur Unterstützung deines Immunsystems und wappnen deine Zellen für einen erneuten Kontakt mit diesem Stoff.
Verdauung von zelleigenen Stoffen
Zudem verdauen Lysosomen auch zelleigene Stoffe, wie zum Beispiel Teile von Organellen oder des Cytosols. Diesen Prozess nennst du Autophagie.
Bei Bedarf können die verdauten Stoffe sogar wiederverwertet werden. Das Lysosom stellt hier eine Art Reparaturvesikel für deine Zellen dar.
Lysosomen — häufigste Fragen
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Was sind Lysosomen?
Lysosomen gehören zu den Vesikeln und haben deswegen eine kugelförmige bläschenartige Form. Sie befinden sich in Eukaryoten, vor allem in Tierzellen. Lysosomen erfüllen wichtige Aufgaben für dir intrazelluläre Verdauung innerhalb des Cytoplasmas.
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Welche Funktionen haben Lysosomen?
Lysosomen gehören zu den Vesikeln und dadurch auch zu den Zellorganellen. Ihre wichtigste Aufgabe besteht aus dem Abbau von Partikeln (z. B. Bakterien) innerhalb der Zelle. Du bezeichnest sie deswegen auch als „Magen der Zelle”.
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Wie sind Lysosomen aufgebaut?
Die bläschenförmigen Lysosomen sind von einer einfachen Biomembran umgeben und können sich so frei im Cytoplasma bewegen. In ihrem Inneren befinden sich Verdauungsenzyme, sogenannte lysosomale Enzyme. Ihre Aufgabe ist die Hydrolyse von Makromolekülen.
Apoptose
Da Lysosomen auch zelleigene Stoffe abbauen, tragen sie zur sogenannten Apoptose bei. Dabei handelt es sich um den programmierten Zelltod. Er ist dafür verantwortlich, dass für den Organismus unnötige Zellen gezielt abgebaut werden. Schau jetzt bei unserem Video zum Thema Apoptose vorbei, um auch hier den vollen Durchblick zu bekommen!
