Лизосомы – это мембранные органеллы диаметром от 0,2 до 2,0мкм. Входят в состав эукариотической клетки, где находятся сотни лизосом. Главная их задача – это внутриклеточное переваривание (расщепление биополимеров), для этого органеллы имеют специальный набор гидролитических ферментов (сегодня известно около 60 видов). Ферментные вещества окружены замкнутой оболочкой, что предотвращает их проникновение внутрь клетки и ее разрушение.
Первые выявил лизосомы и занялся их изучением бельгийский ученый в области биохимии Кристианом де Дювом еще в 1955 году.
Особенности строения лизосом
Лизосомы имеют вид мембранных мешочков с кислым содержимым. По конфигурации бывают овальными или круглыми. Во всех клетках организма есть лизосомы, исключение – эритроциты.
Особым отличием лизосом от остальных органоидов является наличие во внутренней среде кислых гидролаз. Они обеспечивают распад веществ белковой природы, жиров, углеводов, а также нуклеиновых кислот.
К лизосомальным ферментам принадлежат фосфатазы (маркерный фермент), сульфатаза, фосфолипаза и многие другие. Оптимальная среда для нормальной работы органелл — кислая (pH = 4,5 — 5). При недостаточности ферментов или не эффективной их деятельности, ощелачивании внутренней среды, могут возникнуть лизосомальные болезни накопления (гликогенозы, мукополисахаридозы, болезнь Гоше, Тай-Сакса). Как следствие в клетке накапливаются непереваренные вещества: гликопротеиды, липиды и др.
Одномембранная оболочка лизосом оснащена транспортными белками, которые обеспечивают перенос из органеллы во внутреннюю среду клетки продуктов переваривания.
Есть ли в растительной клетке лизосомы?
Нет. В клетках растений содержатся вакуоли – образования, заполненные соком и заключены в оболочку. Они образуются из провакуолей, отошедших от ЭПС и комплекса Гольджи. Клеточные вакуоли осуществляют ряд важных функций: накопление питательных веществ, поддержание тургора, переваривание органических веществ (что указывает на сходство между растительными вакуолями и лизосомами).
Читайте также:
Где образуются лизосомы?
Формирование лизосом идет из пузырьков, отпочковавшихся от аппарата Гольджи. Для образования органелл необходимо также участие зернистой мембраны эндоплазматической сети. Все ферменты лизосом синтезируются рибосомами ЭПС, а затем направляются к аппарату Гольджи.
Врачи отмечают, что лизосомы играют ключевую роль в клеточном метаболизме и поддержании гомеостаза. Эти органеллы, окруженные мембраной, содержат множество ферментов, которые расщепляют различные биомолекулы, включая белки, липиды и углеводы. Благодаря этому лизосомы участвуют в процессе клеточного очищения, удаляя поврежденные или ненужные компоненты. Врачи подчеркивают, что нарушения в работе лизосом могут приводить к различным заболеваниям, таким как лизосомные болезни накопления, где происходит накопление токсичных веществ в клетках. Существует несколько видов лизосом, включая первичные и вторичные, каждая из которых выполняет специфические функции. Таким образом, понимание строения и функций лизосом имеет важное значение для диагностики и лечения многих заболеваний.
Виды лизосом
Различают два вида лизосом. Первичные лизосомы формируются возле аппарата Гольджи и содержат не активированные ферменты.
Вторичные лизосомы, или фагосомы имеют активированные ферменты, которые непосредственно взаимодействуют с расщепленными биополимерами. Как правило, ферменты лизосом активируются при изменении рН в кислую сторону.
Лизосомы также делятся на:
- гетеролизосомы — переваривающие вещества, захваченные клеткой путём фагоцитоза (твердые частицы) или пиноцитоза (поглощение жидкости);
- аутолизосомы — предназначены для разрушения собственных, внутриклеточных структур.
Функции лизосом в клетке
- Внутриклеточное переваривание;
- аутофагоцитоз;
- аутолиз.
Внутриклеточное переваривание попавших в клетку в процессе эндоцитоза питательных соединений или чужеродных агентов (бактерий, вирусов и т.д.) осуществляется под действием лизосомальных ферментов.
После переваривания захваченного материала, продукты распада попадают в цитоплазму, непереваренные частицы остаются внутри органеллы, которая теперь носит название — остаточного тельца. При нормальных условиях тельца покидают клетку. В нервных клетках, которые имеют длительный жизненный цикл, за период существования накапливается множество остаточных телец, в которых содержится пигмент старения (не выводятся также при развитии патологии).
Аутофагоцитоз — расщепление клеточных структур, которые уже стали не нужны, например, во время формирования новых органелл, от старых клетка избавляется путем аутофагоцитоза.
Аутолиз — самоуничтожение клетки, которое приводит к её разрушению. Этот процесс не всегда носит патологический характер, а происходит в нормальных условиях развития индивидуума или при дифференцировке отдельных клеток.
Например: гибель клеток естественный процесс для нормально функционирующего организма, поэтому существует запрограммированная их смерть — апоптоз. Роль лизосом при апоптозе достаточно велика: гидролитические ферменты осуществляют переваривание отмерших клеток, и очищают организм от тех, что уже выполнили свою функцию.
При преобразовании головастика в зрелую особь, лизосомы, располагающиеся в клетках хвостовой части, расщепляют его, как следствие хвост исчезает, а продукты переваривания поглощаются остальными клетками тела.
Лизосомы — это клеточные органеллы, которые играют ключевую роль в процессе переваривания и утилизации различных веществ внутри клетки. Многие ученые отмечают, что их основная функция заключается в расщеплении макромолекул, таких как белки, липиды и углеводы, что позволяет клетке эффективно использовать питательные вещества и избавляться от ненужных или поврежденных компонентов.
Существует несколько видов лизосом, включая первичные, вторичные и аутофагосомы. Первичные лизосомы содержат ферменты, которые активируются при попадании в них субстратов. Вторичные лизосомы образуются в результате слияния первичных лизосом с фагосомами или аутофагосомами, что позволяет им выполнять более сложные функции.
Многие исследователи подчеркивают важность лизосом в поддержании клеточного гомеостаза и их связь с различными заболеваниями, такими как болезни Альцгеймера и Паркинсона. Таким образом, лизосомы не только выполняют жизненно важные функции, но и являются объектом активных исследований в области клеточной биологии и медицины.
Сводная таблица строения и функций лизосом
| Ранняя эндосома | Образуется при эндоцитозе внеклеточного материала. Из эндосомы рецепторы, передавшие (из-за низкого рН) свой груз, переходят обратно на внешнюю оболочку. |
| Поздняя эндосома | Из ранней эндосомы в полость поздней эндосомы переходят мешочки с частицами, поглощёнными при пиноцитозе, и пузырьки из пластинчатого комплекса с кислыми ферментами. |
| Лизосома | Пузырьки поздней эндосомы переходят к лизосоме, содержат гидролазирующие ферменты и вещества для переваривания. |
| Фагосома | Предназначена для расщепления крупных частиц, захваченных путём фагоцитоза. Фагосомы потом соединяются с лизосомой для дальнейшего переваривания |
| Аутофагосома | Область цитоплазмы окружена двойной мембраной, формируется при макроаутофагии. Затем соединяется с лизосомой. |
| Мультивезикулярные тельца | Одномембраные образования, содержат несколько мелких мембранных мешочков. Образуются при микроаутофагоцитозе, переваривают материал, поступивший снаружи. |
| Телолизосомы | Пузырьки, накапливающие непереваренные вещества (чаще всего, липофусцин). В здоровых клетках соединяются с внешней оболочкой и с помощью экзоцитоза оставляют клетку. |
Вопрос-ответ
Что такое лизосомы и какую роль они играют в клетке?
Лизосомы — это мембранные органеллы, содержащие ферменты, которые расщепляют различные биомолекулы, такие как белки, липиды и углеводы. Они играют ключевую роль в процессе клеточного пищеварения, утилизации отходов и переработки клеточных компонентов, что способствует поддержанию гомеостаза в клетке.
Какие виды лизосом существуют и чем они отличаются друг от друга?
Существуют два основных типа лизосом: первичные и вторичные. Первичные лизосомы образуются в аппарате Гольджи и содержат незрелые ферменты. Вторичные лизосомы формируются, когда первичные лизосомы сливаются с фагосомами или аутофагосомами, что позволяет им выполнять функции расщепления и утилизации различных веществ.
Каковы последствия нарушения функции лизосом в организме?
Нарушение функции лизосом может привести к накоплению токсичных веществ и клеточным отходам, что может вызвать различные заболевания, включая лизосомные болезни накопления, такие как болезнь Тея-Сакса или Гоше. Эти заболевания характеризуются нарушением обмена веществ и могут приводить к серьезным нарушениям в работе органов и систем организма.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите основные функции лизосом, такие как переваривание клеточного мусора и старых органелл. Понимание этих процессов поможет вам лучше осознать, как клетки поддерживают свое здоровье и функционирование.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на различные виды лизосом, такие как первичные, вторичные и аутофагосомы. Знание о том, как они различаются и взаимодействуют, может углубить ваше понимание клеточной биологии.
СОВЕТ №3
Изучите заболевания, связанные с нарушением функции лизосом, такие как лизосомные болезни накопления. Это поможет вам понять важность лизосом в поддержании клеточного гомеостаза и их роль в патологии.
СОВЕТ №4
Попробуйте провести эксперименты или наблюдения, связанные с лизосомами, например, используя микроскоп для изучения клеток. Практическое применение знаний поможет закрепить теоретические аспекты и сделает обучение более увлекательным.
