تحقیق مقاله ساختمان و عملکرد لیزوزوم و میکروبادی

 اطلاعات ما راجع به ساختمان و عمل لیزوزومها و میکروبادیها نسبت به بقیه ارگانل های سلولی بسیار جدید و در سنوات اخیر کسب شده است .اگر چه اجسام کوچک گوناگون موجود در سلولهای گیاهی جانوری به اسامی متفاوتی از قبیل میکروبادی و سیتوزوم نامیده می شدند و لی تنوع ساختمان  و عمل آنها تا دهه 1950 شناسایی نشده بود. کشف لیزوزوم و میکروبایدها در خلال دهه 50 را می توان در رابطه با تکامل روشهای میکروسکوپ الکترونی و جزء جزء کردن و تفکیک عناصر سلولی دانست . در عصر حاضر لزوزومها به عنوان یک ارگانل مستقل شناسایی شده در صورتی که پراکسیزومها و گلی اکسیزومها Peroxisome and glayoxysome)) و ارگانل های وزیکولار دیگری مربوط به آنها می شوند . جمیعاً میکروبادی نامیده می‌شوند .

وجود لیزوزوم اولین بار در اوایل دهه پنجاه توسط دیدوChristian de Duve و همکارانش پس از یک سری آزمایشات مفصل به اثبات رسید . این آزمایشات برای مشخص نمودن محلهای درون سلولی دو آنزیم به نامهای گلوکز -6- فسفاتاز و اسید فسفاتاز طراحی شده بود . هموژنات بافت کبد را توسط سانتریفوژ  تمایزی به جزء‌های هسته‌ای ، میتوکندریایی ، میکروزومی و سیتوپلاسمی تفکیک نمودند و هر کدام از این قسمت ها را برای مشخص نمودن محتویات آنزیمی آن مورد آزمایش قرار دارند . در مورد گلوکز -6- فسفاتاز آزمایشات به وضوح مشخص نمود که این آنزیم به ذراتی که با جزء میکروزومی رسوب می نمایند باند شده است ، ولی در مورد اسید فسفاتازها در ابتدا استنباط مشخصی را مقدور نمی ساخت به خاطر اینکه ؛

فعالیت اسید فسفاتاز در صورتی که هموژنات با همگن ساز یا هموژنیزر (homogenizer) به آرامی تهیه شده باشد یک دهم زمانیست که برای تهیه هموژنات از روشهای قوی تری ،نظیر به کارگیری مخلوط کن ، استفاده نماییم.

کل فعالیت آنزیمی جزءهای جدا شده پس از سانتیفیوژ تمایزی دو برابر فعالیت هموژنات اصلی بود و

پس از چند روز نگهداری در فریزر ، فعالیت آنزیمی کل هموژنات و همچنین فعالیت جزء های جدا شده ، علی الخصوص جزء میتوکندریایی افزایش قابل ملاحظه‌ای را نشان می داد . این نتایج در جدول 1-8 خلاصه شده است .

 جدول 1-8 فعالیت آنزیمی اسید فسفاتاز در جزء های سانتریفیوژی بافت کبد که توسط سانتریفیوژ تمایزی تهیه شده اند .

(1)‌مقدار فسفات آزاد شده ، به میکروگرم در مدت 20 دقیقه

 این مشاهدات زمانی توجیه گردیدند که دید و همکارانش نشان دادند که فعالیت اسید فسفاتاز محدود به ذرات قابل رسوبی می باشد که غشاء محدود کننده آنها مانع دستیابی سوبسترا به اسید فسفاتاز می گردد .

 صرفاً زمانی که این غشاهای محدود کننده پاره شوند و اسید فسفاتاز از ذرات آزاد گردد فعالیت آنزیمی مشخص و ظاهر می شود . این امر زمانی میسر می گردد که برای تهیه هموژنات ، بافت را به وسیله مخلوط کن شدیداً خرد نماییم ، در صورتی که استفاده از هموژنیز تنها باعث انهدام 10 درصد از ازت محتوی اسید فسفاتاز شده ، و فعالیت پایین آنزیمی را سبب می گردد .

در ابتدا دید و همکارانش موفق به تشخیص این مسئله که آنزیم با یک گروه مشخصی از ذرات سلولی در ارتباط می باشد نشدند ، بلکه بر مبنای افزایش فعالیت آنزیمی جزء میتوکندریایی چنین تصور می کردند که اسید فسفاتاز بایستی در میتوکندریها وجود داشته باشد . بهر حال ادامه مطالعات در اوایل دهه پنجاه که در آن جزء میتوکندریایی را توانستند به چندین زیرجزء دیگر تقسیم نمایند مشخص ساخت که اسید فسفاتاز به گروه خاصی از ویزکولهای سلولی که جدا از میتوکندریها می باشند مربوط بوده است . مقارن با این وقایع چهار نوع دیگر از هیدرولازهای اسیدی به نامهای بتا – گلوکورونیداز ((، کاتپسین  (Catepsin) ، اسید ریبونوکلئاز (acid ribonuclease) و اسید دی اکسی ریبونوکلئاز(acid deoxyribonuclease)  کشف گردیدند که همگی به نحو یکسانی با اسید فسفاتاز در جزء های سانتریفیوژی توزیع شده بودند.

 بنابراین 5  آنزیم هیدرولیتیک که همه دارای pH مطلوب اسیدی بوده و بر روی سوبستراهای کاملاً متفاوت اثر می گذاشتند همگی در یک گروه از ذرات سلولی یافت شدند برمبنای اثرات «‌لیز» کنندگی lytic effects)) تمامی این آنزیمها ، دید و نام لیزوزوم را برروی آنها نهاد . متعاقباً تعداد زیادی از آنزیمهای دیگر در لیزوزومها از قبیل پروتئینها، پلی ساکاریدها ، اسیدهای نوکلئیک و لیپیدها در سلول بودند( جدول 2-8)

نکته جالب اینکه دید و موجودیت لیزوزوم ها را به طور کامل بر مبنای مطالعات بیوشیمیایی تشخیص داد ولی در سال 1955 یکی از همکاران وی به نام نویکوف (Noviloff) جزء سانتریفیوژی غنی از اسید فسفاتاز را با میکروسکوپ الکترونی گذاره مطالعه نمود و اولین ثبوت مورفولوژیکی که وجود لیزوزومها را جدای از میتوکندریها به اثبات می رسانید را ارائه نمود .

در سالهای اخیر ، متدهای پیچیده سانتریفیوژی برای بدست آوردن جزءهایی با درصد لیزوزم بسیار بالا به کار گرفته شده اند. با سانتریفیوژ تمایزی ، جزء های لیزوزومی همیشه محتوی مقادیری میتوکندری نیز می باشند. اگرچه میانگین ضریب رسوب میتوکندریها بیشتر از لیزوزوم ها  است ، ولی میتوکندریها بنابه اندازه متفاوتی که دارند ، انواع کوچکترشان الزاماً همراه لیزوزومها رسوب می نمایند . ضریب رسوب پراکسی زومها  است ، ولی میتوکندریها بنا به اندازه متفاوتی که دارند ، انواع کوچکترشان الزاماً همراه لیزوزومها رسوب می نمایند . ضریب رسوب پراکسی زومها تقریباً مشابه لیزوزومها رسوب می نمایند. ضریب رسوب پراکسی زومها تقریباً مشابه لیزوزمها می باشد و در بافت هایی که پراکسی زوم نیز وجود دارد ، جداسازی جزء لیزوزومی به طور خالص تقریباً غیر ممکن است و حتماً مقداری پراکسی زوم نیز با آن مخلوط می شود. با به کارگیری سانتریفیوژ شیب غلظت هموزنی در مراحل آخر جداسازی ، موفقیتهای بیشتری در امر بدست آوردن جزء خالص تر لیزوزومی حاصل شده است ، زیرا دانسیته تعادل لیزومها (1.22 g/cm3) ، میتوکندریها (1.19g/cm3)و پراکسی زومها (1.23-1.25g/cm3) در شیب سوکروز به مقدار جزئی با هم تفاوت دارند . تمامی روشهای شیب غلظت که برای جداسازی لیزومها مورد استفاده قرار می گیرند ، بر مبنای تکنیکی است که توسط اشنیدر (W.C.Schbneider) ابداع گردیده ، که بر حسب مورد با تغییرات مقتضی به کار گرفته می شوند ( شکل 1-8) در این روش اکثر میتوکندریها در منطقه 1.19g/cm3 متوقف می گردند. در صورتی که لیزوزمها در منطقه 1.22 g/cm3 تشکیل نوار مستقلی را می دهند .

 خالص ترین لیزوزومها از بافت های جانوری که قبلاً‌توسط تریتون WR-1339 ، دکستران (Dextran) و توروتراست (Thorotrast) تیمار شده اند قابل دستیابی می باشند . مقادیر زیادی از این ترکیبات سریعاً توسط لیزوزمهای سلولی جذب شده ودانسیته آنها را به نحو قابل ملاحظه‌ای تغییر می دهد . برای مثال ، جذب تریتون WR-1339 میانگین دانسیته لیزوزمها را از 22/1 به 10/1 کاهش می دهد . نکته جالب توجه این است که ، اگرچه دانسیته لیزوزمها        پس از کاربرد تریتون به نحو مؤثری کاهش می یابد ، اندازه آنها بزرگتر می شود که در نتیجه آن لیزوزمهای حاوی تریتون دارای ضریب رسوبی همانند لیزوزومهای نرمال ولی دانسیته کمتر می ‌گردند .

 چون آنزیم های لیزوزومی توسط غشایی محصور بوده ، و فقط در صورت پاره شدن این غشاء می توانند برروی سوبسترا اثر بگذارند ، لیزوزوم هستند معمولاٌ قبل و بعد از کاربرد روشهایی که به شکسته شدن غشاء لیزوزومها  منجر گردد آنها را در مجاورت سوبسترای مناسب قرار می دهند. چون اکثر سوبستراهای هیدرولازهای لیزوزومی قادر به عبور از غشاء آن نبوده ، بنابراین لیزوزومها تا زمانی که سالم باشند فعالیتی نداشته ولی با بکارگیری روشهایی از قبیل سونیفیکاسیون ، انجماد و ذوب کردنهای پی در پی، اضافه نمودن ترکیبات لیزکننده مانند ، نمکها ، دیجیتونین ، تریتون x-100و... غشاء محدود کننده آنها پاره شده و محتویات آنزیمی آنها آزاد می گردد. دراین شرایط اگر سوبسترایی اضافه نماییم سریعاً هیدرولیز می گردد .

ساختمان و شکل لیزوزم ها

 لیزوزومها از نظر ساختمانی ناهمگن بوده و اندازه و مورفولوژی بسیار گوناگون و متفاوتی را دارا می باشند و به همین دلیل شناسایی لیزوزمها صرفاًٌبر مبنای معیارهای مورفولوژیکی مقدور نمی باشد . دید و نویکوف جزءهای سانتریفیوژی غنی از لیزوزوم را با میکروسکوپ الکترونی مطالعه نمودند و ذراتی که گمان می رفت لیزوزومها باشند را به اندازه یک میتوکندری کوچک دیدند که قطری برابر 1/0 تا 8/0 میکرون داشته و توسط یک غشاء احاطه شده بودند و  تاحدودی متراکم نسبت به الکترون به نظر می رسیدند ، شناسایی لیزوزومها در مقاطع سلولی کاریست به مراتب مشکل تر  زیرا ارگانل های کوچک متراکم دیگری نیز یافت می شوندکه توسط یک غشاءمحصور شده اند .