تحقیق ساختمان و عملكرد ليزوزوم و ميكروبادي

دسته بندي : علوم پزشکی » پزشکی
ساختمان و عملكرد ليزوزوم و ميكروبادي
اطلاعات ما راجع به ساختمان و عمل ليزوزومها و ميكروباديها نسبت به بقيه ارگانل هاي سلولي بسيار جديد و در سنوات اخير كسب شده است .اگر چه اجسام كوچك گوناگون موجود در سلولهاي گياهي جانوري به اسامي متفاوتي از قبيل ميكروبادي و سيتوزوم ناميده مي شدند و لي تنوع ساختمان و عمل آنها تا دهه 1950 شناسايي نشده بود. كشف ليزوزوم و ميكروبايدها در خلال دهه 50 را مي توان در رابطه با تكامل روشهاي ميكروسكوپ الكتروني و جزء جزء كردن و تفكيك عناصر سلولي دانست . در عصر حاضر لزوزومها به عنوان يك ارگانل مستقل شناسايي شده در صورتي كه پراكسيزومها و گلي اكسيزومها Peroxisome and glayoxysome)) و ارگانل هاي وزيكولار ديگري مربوط به آنها مي شوند . جميعاً ميكروبادي ناميده مي‌شوند .
وجود ليزوزوم اولين بار در اوايل دهه پنجاه توسط ديدوChristian de Duve و همكارانش پس از يك سري آزمايشات مفصل به اثبات رسيد . اين آزمايشات براي مشخص نمودن محلهاي درون سلولي دو آنزيم به نامهاي گلوكز -6- فسفاتاز و اسيد فسفاتاز طراحي شده بود . هموژنات بافت كبد را توسط سانتريفوژ تمايزي به جزء‌هاي هسته‌اي ، ميتوكندريايي ، ميكروزومي و سيتوپلاسمي تفكيك نمودند و هر كدام از اين قسمت ها را براي مشخص نمودن محتويات آنزيمي آن مورد آزمايش قرار دارند . در مورد گلوكز -6- فسفاتاز آزمايشات به وضوح مشخص نمود كه اين آنزيم به ذراتي كه با جزء ميكروزومي رسوب مي نمايند باند شده است ، ولي در مورد اسيد فسفاتازها در ابتدا استنباط مشخصي را مقدور نمي ساخت به خاطر اينكه ؛
1) فعاليت اسيد فسفاتاز در صورتي كه هموژنات با همگن ساز يا هموژنيزر (homogenizer) به آرامي تهيه شده باشد يك دهم زمانيست كه براي تهيه هموژنات از روشهاي قوي تري ،نظير به كارگيري مخلوط كن ، استفاده نماييم.
2) كل فعاليت آنزيمي جزءهاي جدا شده پس از سانتيفيوژ تمايزي دو برابر فعاليت هموژنات اصلي بود و
3) پس از چند روز نگهداري در فريزر ، فعاليت آنزيمي كل هموژنات و همچنين فعاليت جزء هاي جدا شده ، علي الخصوص جزء ميتوكندريايي افزايش قابل ملاحظه‌اي را نشان مي داد . اين نتايج در جدول 1-8 خلاصه شده است .
جدول 1-8 فعاليت آنزيمي اسيد فسفاتاز در جزء هاي سانتريفيوژي بافت كبد كه توسط سانتريفيوژ تمايزي تهيه شده اند .
فعاليت اسيد فسفاتاز (1)
جزء مورد آزمايش قبل از ذخيره كردن در فريزر بعد از ذخيره كردن بمدت 5 روز
كل هموژنات 10 89
جزء هسته‌اي 2 10
جزء ميتوكندريايي 7 46
جزء ميكروزومي 6 10
جزء محلول 6 9
(1)‌مقدار فسفات آزاد شده ، به ميكروگرم در مدت 20 دقيقه
اين مشاهدات زماني توجيه گرديدند كه ديد و همكارانش نشان دادند كه فعاليت اسيد فسفاتاز محدود به ذرات قابل رسوبي مي باشد كه غشاء محدود كننده آنها مانع دستيابي سوبسترا به اسيد فسفاتاز مي گردد .
صرفاً زماني كه اين غشاهاي محدود كننده پاره شوند و اسيد فسفاتاز از ذرات آزاد گردد فعاليت آنزيمي مشخص و ظاهر مي شود . اين امر زماني ميسر مي گردد كه براي تهيه هموژنات ، بافت را به وسيله مخلوط كن شديداً خرد نماييم ، در صورتي كه استفاده از هموژنيز تنها باعث انهدام 10 درصد از ازت محتوي اسيد فسفاتاز شده ، و فعاليت پايين آنزيمي را سبب مي گردد .
در ابتدا ديد و همكارانش موفق به تشخيص اين مسئله كه آنزيم با يك گروه مشخصي از ذرات سلولي در ارتباط مي باشد نشدند ، بلكه بر مبناي افزايش فعاليت آنزيمي جزء ميتوكندريايي چنين تصور مي كردند كه اسيد فسفاتاز بايستي در ميتوكندريها وجود داشته باشد . بهر حال ادامه مطالعات در اوايل دهه پنجاه كه در آن جزء ميتوكندريايي را توانستند به چندين زيرجزء ديگر تقسيم نمايند مشخص ساخت كه اسيد فسفاتاز به گروه خاصي از ويزكولهاي سلولي كه جدا از ميتوكندريها مي باشند مربوط بوده است . مقارن با اين وقايع چهار نوع ديگر از هيدرولازهاي اسيدي به نامهاي بتا – گلوكورونيداز ( (، كاتپسين (Catepsin) ، اسيد ريبونوكلئاز (acid ribonuclease) و اسيد دي اكسي ريبونوكلئاز(acid deoxyribonuclease) كشف گرديدند كه همگي به نحو يكساني با اسيد فسفاتاز در جزء هاي سانتريفيوژي توزيع شده بودند.
بنابراين 5 آنزيم هيدروليتيك كه همه داراي pH مطلوب اسيدي بوده و بر روي سوبستراهاي كاملاً متفاوت اثر مي گذاشتند همگي در يك گروه از ذرات سلولي يافت شدند برمبناي اثرات «‌ليز» كنندگي lytic effects)) تمامي اين آنزيمها ، ديد و نام ليزوزوم را برروي آنها نهاد . متعاقباً تعداد زيادي از آنزيمهاي ديگر در ليزوزومها از قبيل پروتئينها، پلي ساكاريدها ، اسيدهاي نوكلئيك و ليپيدها در سلول بودند( جدول 2-8)
نكته جالب اينكه ديد و موجوديت ليزوزومها را به طور كامل بر مبناي مطالعات بيوشيميايي تشخيص داد ولي در سال 1955 يكي از همكاران وي به نام نويكوف (Noviloff) جزء سانتريفيوژي غني از اسيد فسفاتاز را با ميكروسكوپ الكتروني گذاره مطالعه نمود و اولين ثبوت مورفولوژيكي كه وجود ليزوزومها را جداي از ميتوكندريها به اثبات مي رسانيد را ارائه نمود .
در سالهاي اخير ، متدهاي پيچيدة سانتريفيوژي براي بدست آوردن جزءهايي با درصد ليزوزم بسيار بالا به كار گرفته شده اند. با سانتريفيوژ تمايزي ، جزء هاي ليزوزومي هميشه محتوي مقاديري ميتوكندري نيز مي باشند. اگرچه ميانگين ضريب رسوب ميتوكندريها بيشتر از ليزوزومها است ، ولي ميتوكندريها بنابه اندازه متفاوتي كه دارند ، انواع كوچكترشان الزاماً همراه ليزوزومها رسوب مي نمايند . ضريب رسوب پراكسي زومها است ، ولي ميتوكندريها بنا به اندازه متفاوتي كه دارند ، انواع كوچكترشان الزاماً همراه ليزوزومها رسوب مي نمايند . ضريب رسوب پراكسي زومها تقريباً مشابه ليزوزومها رسوب مي نمايند. ضريب رسوب پراكسي زومها تقريباً مشابه ليزوزمها مي باشد و در بافت هايي كه پراكسي زوم نيز وجود دارد ، جداسازي جزء ليزوزومي به طور خالص تقريباً غير ممكن است و حتماً مقداري پراكسي زوم نيز با آن مخلوط مي شود. با به كارگيري سانتريفيوژ شيب غلظت هموزني در مراحل آخر جداسازي ، موفقيتهاي بيشتري در امر بدست آوردن جزء خالص تر ليزوزومي حاصل شده است ،