Hver levende celle har et sett med strukturer som gjør den i stand til å demonstrere alle egenskapene til en levende organisme. For å fungere ordentlig må cellen få nok næringsstoffer, bryte dem ned og frigjøre energi, som deretter brukes til å støtte livsprosesser.
I det første stadiet av komplekse prosesser for energistyring er lysosomer av cellen, som er snøret langs kantene av de flate sisternene til diktyosomet (Golgi-komplekset).
Hvordan lysosomer fungerer
Lysosomer er sfæriske enkeltmembranlegemer med en diameter på 0,2 til 2 mikron, som inneholder et kompleks av hydrolytiske enzymer. De er i stand til å bryte ned enhver naturlig polymer eller substans med kompleks struktur som kommer inn i cellen som et næringssubstrat eller fremmedmiddel:
- proteiner og polypeptider;
- polysakkarider (stivelse, dekstriner, glykogen);
- nukleinsyrer;
- lipider.
Denne effektiviteten leveres av omtrent 40 forskjellige typer enzymer ibåde i matrisen til lysosomet og på innsiden av membranen i en adherent tilstand.
Lysosomkjemi
Membranen som omgir lysosomet beskytter organeller og andre cellekomponenter fra å bli fordøyd av enzymkomplekset. Men når alt kommer til alt, i selve vesikkelen er alle enzymer av proteinopprinnelse, hvorfor brytes de ikke ned av proteaser?
Faktum er at inne i lysosomene er enzymene i glykosylert tilstand. Dette karbohydrat-"skallet" gjør dem dårlig gjenkjent av proteolytiske enzymer.
Reaksjonen til miljøet inne i lysosomet er svakt sur (pH 4,5–5), i motsetning til den nesten nøytrale reaksjonen til hyaloplasmaet. Den skaper gunstige betingelser for virkningen av enzymer og leveres av arbeidet til H+-ATPase, som pumper protoner inn i organellen.
Lysosomtransformasjonsprosess
Morfologisk skilles to hovedtyper lysosomer i cellen - primære og sekundære.
Primære lysosomer er små vesikler, glattveggede eller kantede, atskilt fra sisternene til Golgi-komplekset. De inneholder et sett med hydrolytiske enzymer som tidligere er dannet på granulære (grove) EPR-membraner. Frem til absorpsjon av næringssubstratet er lysosomer i en inaktiv form.
For at enzymer skal virke, må matpartikler eller væsker komme inn i lysosomet. Dette skjer på to måter:
- Ved autofagi, når en matpartikkel tas opp av et lysosom fra det omkringliggende cytoplasmaet. I dette tilfellet invaginerer organellens membran ved kontaktpunktet med partikkelenog danner en endocytisk vesikkel, og snører seg deretter inn i lysosomet.
- Ved heterofagi, når lysosomet smelter sammen med endocytiske vesikler fanget i cytoplasmaet til cellen som et resultat av absorpsjon av faste partikler eller væsker utenfra.
Sekundære lysosomer er vesikler som inneholder både enzymer og substrat for fordøyelsen. De er preget av utt alt hydrolytisk aktivitet og dannes som et resultat av absorpsjon av substratet av det primære lysosomet.
Til tross for at funksjonene til lysosomet er redusert til fordøyelse (nedbrytning) av faste organiske partikler og oppløste stoffer, er allsidigheten til prosessen sikret av evnen til sekundære lysosomer:
- fusjonere med primære lysosomer som bringer inn en ny del av enzymer;
- smelter sammen med nye matpartikler eller endocytiske vesikler, og opprettholder en kontinuerlig nedbrytningsprosess;
- smelter sammen med andre sekundære lysosomer for å danne en stor struktur som er i stand til å absorbere andre celleorganeller;
- absorber pinocytiske vesikler og blir til en multivesikulær kropp.
Strukturen til lysosomet endres ikke dramatisk. Den øker vanligvis bare i størrelse.
Andre typer lysosomer
Noen ganger går ikke nedbrytningen av stoffer som har kommet inn i lysosomet til slutten. Ufordøyde partikler fjernes ikke fra organellen, men akkumuleres i den. Etter at tilførselen av hydrolytiske enzymer er oppbrukt, blir innholdet komprimert og bearbeidet, strukturen til lysosomet blir mer kompleks, lagdelt. Pigmenter kan også avsettes. Lysosomet forvandles til en gjenværende kropp.
Videre forblir gjenværende kropper i cellen eller fjernes fra den ved eksocytose.
Autofagosomer kan finnes i protistceller. Av sin natur tilhører de sekundære lysosomer. Inne i disse organellene finnes rester av store cellekomponenter og cytoplasmatiske strukturer. De dannes under celleskade, aldring av celleorganeller og tjener til å utnytte cellekomponenter og frigjøre monomerer.
Funksjoner av lysosomet i cellen
Lysosomer gir først og fremst cellen det nødvendige byggematerialet, og depolymeriserer stoffer som har kommet inn i den.
Nedbrytningen av karbohydrater er et viktig ledd i cellens energimetabolisme, og gir et substrat for omdannelse i mitokondrier.
Lysosomer er også et forsvarsledd i kroppens immunsystem:
- Etter fagocytose av bakterier av leukocytter, hell lysosomer innholdet inn i hulrommet i fagocyttvesikkelen og ødelegger den skadelige mikroorganismen.
- frigjør proteolytiske enzymer under apoptose - programmert celledød.
- Bruk skadede og "aldrede" celleorganeller.
I kombinasjon med celleproliferasjon sikrer deltakelse av lysosomer i prosessen med utnyttelse av ulike strukturer fornyelse av kroppen.
