I lisosomi sono organelli sferoidali delimitati da una singola membrana, presenti nel citoplasma delle cellule eucariotiche animali, che hanno la funzione di digerire varie categorie di molecole organiche (lipidi, proteine, carboidrati e acidi nucleici) grazie ai vari enzimi idrolitici presenti al loro interno.
Le caratteristiche di questi enzimi è che sono attivi ad un valore di pH acido (circa 5), generato e mantenuto grazie alla presenza di pompe protoniche di membrana ATPasi che pompano gli ioni H+ all’interno del lisosoma sfruttando l’energia liberata da una molecola di ATP, per questo motivo gli enzimi vengono classificati come idrolasi acide.
Quando il lisosoma è pieno di enzimi inattivi, e quindi possiede un pH non acido, esso viene chiamato lisosoma primario. Una volta che il lisosoma primario si fonde con il vacuolo alimentare-digestivo si forma il lisosoma secondario, con un pH acido e gli enzimi che si attivano. Una volta che il lisosoma si attiva, una parte del materiale viene digerito mediante tutti i processi metabolici che avvengono al suo interno (vengono quindi rilasciati nel citosol ed utilizzati per il riciclo), un’altra parte non viene digerita, come i corpi residui, e vengono espulsi dalla cellula o si accumulano nel citoplasma.
I lisosomi svolgono molte funzioni:
- partecipano all’eterofagia permettendo alla cellula di nutrirsi, soprattutto negli organismi unicellulari;
- permettono l’autofagia digerendo strutture cellulare usurate e permettendo il riciclo dei materiali;
- partecipano nelle reazioni immunitarie nei macrofagi dei pluricellulari;
- sono attivi nella digestione extracellulare, soprattutto nei funghi o negli spermatozoi per penetrare la parete dell’ovulo;
- consentono la morfogenesi dello sviluppo embrionale e le metamorfosi;
Quando una struttura cellulare deve essere digerita, essa viene automaticamente riconosciuta ed avvolta dal vacuolo autofagico, una struttura a doppia membrana, che poi si fonde con il lisosoma primario per diventare lisosoma secondario. Il lisosoma secondario ha quindi gli enzimi idrolitici attivi che avviano i processi di digestione e smantellamento della struttura cellulare inglobata. Alla fine della digestione tutti gli scarti e residui vengono espulsi per esocitosi o accumulati nella cellula.
Un malfunzionamento del lisosoma può provocare diverse patologie tutte legate all’accumulo di substrati non digeriti che inducono il danneggiamento delle cellule. Queste tipologie di malattie prendono il nome di LSD (Lysosomial Storage Disease) ed in genere sono dovute a diversi tipi di difetti genetici. Esempi di queste malattie sono la malattia di Tay-Sachs dovuta ad un accumulo di lipidi nelle cellule cerebrali a causa di un deficit dell’enzima esosaminidasi A, la malattia di Pompe dovuta ad un accumulo di glicogeno negli epatociti quando vi è un deficit dell’enzima lisosomiale alfa-glucosidasi acida e la malattia di Gaucher dovuta ad un accumulo di glucocerebrosidi.