Кожна жива клітина має набір структур, які дають їй можливість демонструвати всі властивості живого організму. Для того щоб функціонувати належним чином, клітина повинна отримувати достатньо поживних речовин, розщеплювати їх і вивільняти енергію, яку потім пустить на забезпечення процесів життєдіяльності. На першому етапі складних процесів енергетичного менеджменту стоять лізосоми клітини, які відшнуровуються по краях сплощених цистерн диктиосоми (комплексу Гольджи).

Як влаштовані лізосоми

Лізосоми – це сферичні одномембранние тільця діаметром від 02 до 2 мкм, у яких укладено комплекс гідролітичних ферментів. Вони здатні розщепити будь природний полімер або речовина складної структури, що потрапляють у клітину в якості поживного субстрату або чужорідного агента:

білки і поліпептиди;

полісахариди (крохмаль, декстрини, глікоген);

нуклеїнові кислоти;

ліпіди.

Таку ефективність забезпечують близько 40 різних типів ферментів, що містяться в матриксі лізосоми, так і на внутрішній стороні мембрани в адгезированном стані.

Хімія лізосом

Мембрана, що оточує лизосому, захищає органели та інші компоненти клітини від перетравлення комплексом ферментів. Але адже в самому бульбашці всі ензими мають білкове походження, чому ж вони не розщеплюються протеазами? Справа в тому, що всередині лізосом ферменти знаходяться в гликозилированном стані. Ця вуглеводна «оболонка» робить їх погано розпізнаваними для протеолітичних ферментів. Реакція середовища всередині лізосоми слабокисла (рН 45–5), на відміну від майже нейтральної реакції гиалоплазми. Вона створює сприятливі умови для дії ензимів і забезпечується роботою Н + -Атфази, яка перекачує протони всередину органели.

Процес перетворення лізосом

Морфологічно в клітці виділяють два основних типи лізосом – первинні і вторинні. Первинні лізосоми – це дрібні бульбашки, гладкостінні або облямовані, що відокремилися від цистерн комплексу Гольджи. В них міститься набір гідролітичних ферментів, раніше утворених на мембранах гранульованого (шорсткого) ЕПР. До поглинання поживного субстрату лізосоми знаходяться в неактивній формі. Для початку роботи ферментів у лизосому повинні потрапити харчові частинки або рідини. Відбувається це двома способами:

Шляхом аутофагії, коли харчова частка поглинається лизосомой з навколишнього цитоплазми. При цьому мембрана органели впячивается в місці зіткнення з часткою і утворює эндоцитозний пухирець, а потім з'являється всередину лізосоми.

Шляхом гетерофагии, коли лизосома зливається з эндоцитозними бульбашками, які опинилися у цитоплазмі клітини в результаті поглинання твердих часток або рідин ззовні.

Вторинні лізосоми – це бульбашки, що містять ферменти, так і субстрат для перетравлення. Вони характеризуються вираженою гідролітичної активністю і утворюються в результаті поглинання субстрату первинної лизосомой. При тому, що функції лізосоми зводяться до перетравлювання (розщепленню) твердих органічних часток та розчинених речовин, універсальність процесу забезпечується здатністю вторинних лізосом:

зливатися з первинними лизосомами, які привносять нову порцію ферментів;

зливатися з новими харчовими частинками або эндоцитозними бульбашками, підтримуючи безперервний процес розщеплення;

зливатися з іншими вторинними лизосомами, утворюючи велику структуру, здатну поглинати інші органели клітини;

поглинати пиноцитозние бульбашки, перетворюючись в мультивезикулярное тільце.

Будова лізосоми при цьому кардинально не змінюється. Зазвичай вона лише збільшується в розмірі.

Інші типи лізосом

Іноді розщеплення потрапили в лизосому речовин йде не до кінця. Неперетравлені частинки не видаляються з органели, а накопичуються в ній. Після того як запас гідролітичних ферментів виснажений, вміст ущільнюється і переробляється, будова лізосоми стає більш складним, шаруватим. Також можуть відкладатися пігментні речовини. Лизосома перетворюється в залишкове тільце. Надалі залишкові тільця залишаються в клітині, або видаляються з неї шляхом екзоцитозу. У клітинах протистов можна зустріти аутофагосоми. За своєю природою вони належать до вторинних лизосомам. Всередині цих органел виявляються залишки великих компонентів клітини і цитоплазматичних структур. Вони утворюються при пошкодженнях клітин, старінні клітинних органел і слугують для утилізації компонентів клітини, вивільняючи мономери.

Функції лізосоми у клітці

Лізосоми, насамперед, забезпечують клітину необхідним будівельним матеріалом, деполимеризуя потрапили в неї речовини. Розщеплення вуглеводів є важливою ланкою в енергетичному обміні клітини, поставляючи субстрат для перетворення в мітохондріях. Лізосоми - це ще і ланка захисту в імунній системі організму:

Після фагоцитирования бактерій лейкоцитами, лізосоми виливають свій вміст в порожнину фагоцитозного бульбашки і руйнують шкідливий мікроорганізм.

Вивільняють протеолітичні ферменти при апоптозі – програмованої загибелі клітин.

Утилізують пошкоджені і «старі» органели клітини.

У поєднанні з проліферацією клітин, участь лізосом у процесі утилізації різних структур забезпечує оновлення організму.