Lysosom

Lysosomen

Stell dir vor, deine Zellen wären eine riesige Stadt – wie jede Stadt brauchen sie ein gutes Müllsystem, damit alles gut funktioniert. Hier kommen die Lysosomen ins Spiel, die dafür sorgen, dass alte oder beschädigte Zellbestandteile wiederverwertet oder entsorgt werden. Aber wie genau funktioniert das? In diesem Lerntext erfährst du, was Lysosomen sind, wie sie aufgebaut sind und welche wichtige Rolle sie für unseren Körper spielen.

Was sind Lysosomen?

Lysosomen sind wichtige Zellorganellen in eukaryotischen Zellen und werden oft als „Magen der Zelle“ bezeichnet. Sie sind für den Abbau von zelleigenem und zellfremdem Material verantwortlich. In ihrem Inneren enthalten Lysosomen Enzyme, die beschädigte Zellbestandteile oder Abfallprodukte abbauen und so die Zelle sauber und funktionsfähig halten.

Lysosomen – Aufbau

Die einfache Struktur, die bestimmte Bestandteile und Eigenschaften beinhaltet, bildet die Grundlage für die Funktion der Lysosomen.

• Membran: Jedes Lysosom ist von einer Biomembran umgeben, die verhindert, dass die Enzyme im Inneren die eigenen Zellstrukturen angreifen.
• Transportproteine: Wie andere Biomembranen auch, enthalten die Membranen der Lysosomen Membranproteine. Einige dieser Proteine sind Transportproteine, die den Austausch von Molekülen und Ionen zwischen dem Lysosom und der Zelle ermöglichen, damit Abfallstoffe in das Lysosom gelangen und Abbauprodukte wieder aus dem Lysosom heraus in die Zelle transportiert werden können.
• Enzyme: In ihrem Inneren befinden sich verschiedene Enzyme, wie Proteasen (für den Abbau von Proteinen), Lipasen (für den Abbau von Fetten) und Nukleasen (für den Abbau von Nukleinsäuren). Diese Enzyme zerlegen große Moleküle in ihre Bausteine.
• pH-Wert: Das Innere der Lysosomen hat einen sauren pH-Wert (etwa pH 4,5 bis 5), der optimal für die Aktivität der Verdauungsenzyme ist.
• Protonenpumpen: Diese speziellen Proteine halten den sauren pH-Wert im Inneren des Lysosoms aufrecht, indem sie Protonen in das Lysosom pumpen.

Hier siehst du eine vereinfachte Darstellung inklusive Beschriftung eines Lysosoms:

Lysosomen – Entstehung

Lysosomen entstehen mit Hilfe des Endoplasmatischen Retikulums (ER) und des Golgi-Apparats. Zuerst werden die Enzyme, die zum Abbau von Zellmaterial nötig sind, im rauen ER produziert. Diese Enzyme werden dann in kleine Bläschen, sogenannte Vesikel, verpackt und zum Golgi-Apparat geschickt.
Im Golgi-Apparat werden die Enzyme weiter bearbeitet und in neue Bläschen verpackt, die primäre Lysosomen genannt werden. Diese enthalten nur die Enzyme, aber noch keine abzubauenden Stoffe.
Sobald die primären Lysosomen mit anderen Bläschen verschmelzen, die Abfallstoffe oder Zellmaterial enthalten, werden sie zu sekundären Lysosomen.

Lysosomen – Funktion

Der Name „Lysosom“ stammt aus dem Griechischen. Er setzt sich zusammen aus den Wörtern „lysis“ für „Auflösung“ und „soma“ für „Körper“. Diese Bezeichnung bezieht sich auf die Hauptaufgabe der Lysosomen, nämlich das Abbauen von körpereigenen Stoffen oder Fremdstoffen.

Lysosomen – intrazelluläre Verdauung

Der Abbau von Material in der Zelle erfolgt durch die Zersetzung zelleigener sowie zellfremder Stoffe in ihre Grundbausteine, die anschließend entweder entsorgt oder recycelt werden – ein Vorgang, der maßgeblich in den Lysosomen stattfindet.

• Abbau von nicht benötigtem Material: Lysosomen nehmen über spezielle Transportproteine Substanzen auf, die abgebaut werden müssen. Bei der Heterophagie werden zellfremde Bestandteile wie Bakterien abgebaut, während bei der Autophagie zelleigene Bestandteile wie beschädigte Organellen abgebaut werden.
• Recycling von Bausteinen: Die beim Abbau entstehenden Moleküle – zum Beispiel Aminosäuren und Fettsäuren – kann die Zelle wiederverwenden, um neue Stoffe aufzubauen.

Lysosomen und der programmierte Zelltod

Lysosomen sind auch am programmierten Zelltod (Apoptose) beteiligt. Sie setzen Enzyme frei, die den Zellinhalt von innen heraus abbauen. Auf diese Weise können beschädigte oder überflüssige Zellen aus dem Organismus entfernt werden.

Lysosomen – Pflanzenzelle

Insbesondere in Tierzellen finden sich zahlreiche Lysosomen, die eine zentrale Rolle beim Abbau von Zellmaterial einnehmen. In Pflanzenzellen sind Lysosomen weniger zahlreich oder fehlen ganz. Stattdessen übernimmt eine große zentrale Vakuole – die sogenannte Zellsaftvakuole – viele ähnliche Aufgaben. Sie speichert hauptsächlich Nährstoffe, Wasser und Abfallprodukte und kann auch bestimmte Abbauprozesse durchführen, allerdings nicht in dem Maße wie Lysosomen in Tierzellen. Zudem spielt die Vakuole eine wichtige Rolle für den Zellinnendruck und die Stabilität der Zellstruktur.

Lysosomen – eine tabellarische Übersicht

Hier findest du eine Übersicht über die wichtigsten Bestandteile der Lysosomen und ihre Funktionen:

Ausblick – das lernst du nach dem Lysosom

Möchtest du mehr darüber erfahren, wie Stoffe abgebaut werden können? Dann lerne mehr über Verdauungsenzyme. Oder interessierst du dich für andere Zellbestandteile, wie zum Beispiel die Mitochondrien?

Häufig gestellte Fragen zum Thema Lysosomen