Всяка жива клетка има набор от структури, които й позволяват да демонстрира всички свойства на жив организъм. За да функционира правилно, клетката трябва да получава достатъчно хранителни вещества, да ги разгражда и да освобождава енергия, която след това се използва за поддържане на жизнените процеси.
На първия етап от сложните процеси на управление на енергията са лизозомите на клетката, които са завързани по ръбовете на сплесканите цистерни на диктиозомата (комплекс на Голджи).
Как работят лизозомите
Лизозомите са сферични едномембранни тела с диаметър от 0,2 до 2 микрона, които съдържат комплекс от хидролитични ензими. Те са в състояние да разградят всеки естествен полимер или вещество със сложна структура, което влиза в клетката като хранителен субстрат или чужд агент:
- протеини и полипептиди;
- полизахариди (нишесте, декстрини, гликоген);
- нуклеинови киселини;
- липиди.
Тази ефективност се осигурява от около 40 различни вида ензими, съдържащи се вкакто в матрицата на лизозомата, така и от вътрешната страна на мембраната в адхезивно състояние.
Лизозомна химия
Мембраната, обграждаща лизозомата, предпазва органелите и други клетъчни компоненти от усвояване от ензимния комплекс. Но в края на краищата, в самата везикула всички ензими са от протеинов произход, защо не се разграждат от протеази?
Факт е, че вътре в лизозомите ензимите са в гликозилирано състояние. Тази въглехидратна "черупка" ги прави лошо разпознаваеми от протеолитичните ензими.
Реакцията на средата вътре в лизозомата е леко кисела (рН 4,5-5), за разлика от почти неутралната реакция на хиалоплазмата. Създава благоприятни условия за действието на ензимите и се осигурява от работата на H+-АТФаза, която изпомпва протони в органела.
Процес на трансформация на лизозома
Морфологично се разграничават два основни типа лизозоми в клетката - първични и вторични.
Първичните лизозоми са малки везикули, с гладки стени или граници, отделени от цистерните на комплекса Голджи. Те съдържат набор от хидролитични ензими, образувани преди това върху гранулирани (груби) EPR мембрани. До усвояването на хранителния субстрат лизозомите са в неактивна форма.
За да работят ензимите, хранителните частици или течности трябва да влязат в лизозомата. Това се случва по два начина:
- Чрез автофагия, когато частица храна се поема от лизозома от заобикалящата цитоплазма. В този случай мембраната на органелата инвагинира в точката на контакт с частицатаи образува ендоцитна везикула, след което се връзва в лизозомата.
- Чрез хетерофагия, когато лизозомата се слива с ендоцитни везикули, хванати в цитоплазмата на клетката в резултат на абсорбция на твърди частици или течности отвън.
Вторичните лизозоми са везикули, съдържащи както ензими, така и субстрат за храносмилане. Характеризират се с изразена хидролитична активност и се образуват в резултат на усвояване на субстрата от първичната лизозома.
Въпреки факта, че функциите на лизозомата се свеждат до смилането (разграждането) на твърди органични частици и разтворени вещества, гъвкавостта на процеса се осигурява от способността на вторичните лизозоми:
- сливане с първични лизозоми, които внасят нова порция ензими;
- слети с нови хранителни частици или ендоцитни везикули, поддържайки непрекъснат процес на разпадане;
- слети с други вторични лизозоми, за да образуват голяма структура, способна да абсорбира други клетъчни органели;
- абсорбират пиноцитни везикули, превръщайки се в мултивезикуларно тяло.
Структурата на лизозомата не се променя драстично. Обикновено се увеличава само по размер.
Други видове лизозоми
Понякога разграждането на веществата, които са влезли в лизозомата, не стига до края. Несмлените частици не се отстраняват от органела, а се натрупват в него. След изчерпване на запасите от хидролитични ензими, съдържанието се уплътнява и обработва, структурата на лизозомата става по-сложна, наслоена. Могат да се отлагат и пигменти. Лизозомата се трансформира в остатъчно тяло.
Освен това остатъчните тела остават в клетката или се отстраняват от нея чрез екзоцитоза.
Автофагозоми могат да бъдат намерени в клетките на протисти. По своята природа те принадлежат към вторични лизозоми. Вътре в тези органели се откриват остатъци от големи клетъчни компоненти и цитоплазмени структури. Те се образуват по време на клетъчно увреждане, стареене на клетъчни органели и служат за използване на клетъчните компоненти, освобождавайки мономери.
Функции на лизозомата в клетката
Лизозомите, на първо място, осигуряват на клетката необходимия строителен материал, деполимеризирайки веществата, които са влезли в нея.
Разграждането на въглехидратите е важна връзка в енергийния метаболизъм на клетката, доставяйки субстрат за преобразуване в митохондриите.
Лизозомите също са защитна връзка в имунната система на тялото:
- След фагоцитоза на бактерии от левкоцити, лизозомите изливат съдържанието си в кухината на фагоцитната везикула и унищожават вредния микроорганизъм.
- Освобождаване на протеолитични ензими по време на апоптоза - програмирана клетъчна смърт.
- Използвайте увредени и "стари" клетъчни органели.
В комбинация с клетъчната пролиферация, участието на лизозомите в процеса на използване на различни структури гарантира обновяването на тялото.
