4.4D: Lysosomen

Ein Lysosom hat drei Hauptfunktionen: den Abbau/die Verdauung von Makromolekülen (Kohlenhydrate, Lipide, Proteine und Nukleinsäuren), die Reparatur der Zellmembran und die Abwehr von Fremdstoffen wie Bakterien, Viren und anderen Antigenen. Wird Nahrung aufgenommen oder von der Zelle absorbiert, setzt das Lysosom seine Enzyme frei, um komplexe Moleküle wie Zucker und Proteine in verwertbare Energie aufzuspalten, die die Zelle zum Überleben benötigt. Wenn keine Nahrung zur Verfügung steht, verdauen die Enzyme des Lysosoms andere Organellen innerhalb der Zelle, um die notwendigen Nährstoffe zu erhalten.

Neben ihrer Rolle als Verdauungskomponente und Organellen-Recyclingeinrichtung von tierischen Zellen werden Lysosomen als Teile des Endomembransystems betrachtet. Lysosomen zerstören mit ihren hydrolytischen Enzymen auch Krankheitserreger, die in die Zelle eindringen könnten. Ein gutes Beispiel dafür sind die Makrophagen, eine Gruppe weißer Blutkörperchen, die zum Immunsystem des Körpers gehören. In einem Prozess, der als Phagozytose oder Endozytose bekannt ist, invaginiert (faltet sich ein) ein Teil der Plasmamembran des Makrophagen und verschlingt einen Krankheitserreger. Der invaginierte Abschnitt mit dem Erreger im Inneren löst sich dann von der Plasmamembran ab und wird zu einem Vesikel. Das Vesikel verschmilzt mit einem Lysosom. Die hydrolytischen Enzyme des Lysosoms zerstören dann den Erreger.

Ein Lysosom besteht aus Lipiden, die die Membran bilden, und Proteinen, die die Enzyme innerhalb der Membran bilden. Normalerweise sind Lysosomen zwischen 0,1 und 1,2μm groß, aber die Größe variiert je nach Zelltyp. Die allgemeine Struktur eines Lysosoms besteht aus einer Ansammlung von Enzymen, die von einer einschichtigen Membran umgeben sind. Die Membran ist ein entscheidender Aspekt ihrer Struktur, denn ohne sie würden die Enzyme innerhalb des Lysosoms, die zum Abbau von Fremdstoffen verwendet werden, austreten und die gesamte Zelle verdauen, was zu ihrem Absterben führen würde.

Lysosomen sind in fast allen tierischen eukaryontischen Zellen zu finden. Sie sind in tierischen Zellen deshalb so häufig, weil tierische Zellen, wenn sie Nahrung aufnehmen oder absorbieren, die in den Lysosomen enthaltenen Enzyme benötigen, um die Nahrung zu verdauen und zur Energiegewinnung zu nutzen. In pflanzlichen Zellen hingegen sind Lysosomen nicht häufig anzutreffen. Lysosomen werden in Pflanzenzellen nicht benötigt, weil ihre Zellwände zäh genug sind, um die großen/fremden Substanzen, die Lysosomen normalerweise verdauen würden, aus der Zelle herauszuhalten.