Varje levande cell har en uppsättning strukturer som gör att den kan demonstrera alla egenskaper hos en levande organism. För att fungera korrekt måste cellen få tillräckligt med näringsämnen, bryta ner dem och frigöra energi, som sedan används för att stödja livsprocesser.
I det första steget av komplexa energihanteringsprocesser finns cellens lysosomer, som är spetsade längs kanterna på diktyosomens tillplattade cisterner (Golgi-komplexet).
Hur lysosomer fungerar
Lysosomer är sfäriska enkelmembrankroppar med en diameter på 0,2 till 2 mikron, som innehåller ett komplex av hydrolytiska enzymer. De kan bryta ner alla naturliga polymerer eller substanser med komplex struktur som kommer in i cellen som ett näringssubstrat eller främmande medel:
- proteiner och polypeptider;
- polysackarider (stärkelse, dextriner, glykogen);
- nukleinsyror;
- lipider.
Denna effektivitet tillhandahålls av cirka 40 olika typer av enzymer som ingår ibåde i lysosomens matris och på insidan av membranet i ett vidhäftande tillstånd.
Lysosomkemi
Membranet som omger lysosomen skyddar organeller och andra cellkomponenter från att smältas av enzymkomplexet. Men trots allt, i själva vesikeln är alla enzymer av proteinursprung, varför bryts de inte ner av proteaser?
Faktum är att inuti lysosomerna är enzymerna i ett glykosylerat tillstånd. Detta kolhydrat-"skal" gör att de inte känns igen av proteolytiska enzymer.
Reaktionen av miljön inuti lysosomen är svagt sur (pH 4,5–5), i motsats till den nästan neutrala reaktionen av hyaloplasman. Det skapar gynnsamma förhållanden för enzymers verkan och tillhandahålls av arbetet med H+-ATPase, som pumpar in protoner i organellen.
Lysosomtransformationsprocess
Morfologiskt särskiljs två huvudtyper av lysosomer i cellen - primära och sekundära.
Primära lysosomer är små vesiklar, släta väggar eller kantade, separerade från Cisternerna i Golgi-komplexet. De innehåller en uppsättning hydrolytiska enzymer som tidigare bildats på granulära (grova) EPR-membran. Fram till absorptionen av näringssubstratet är lysosomer i en inaktiv form.
För att enzymer ska fungera måste matpartiklar eller vätskor komma in i lysosomen. Detta sker på två sätt:
- Genom autofagi, när en matpartikel tas upp av en lysosom från den omgivande cytoplasman. I detta fall invaginerar organellens membran vid kontaktpunkten med partikelnoch bildar en endocytisk vesikel och binder sig sedan in i lysosomen.
- Genom heterofagi, när lysosomen smälter samman med endocytiska vesiklar som fångas i cellens cytoplasma som ett resultat av absorption av fasta partiklar eller vätskor utifrån.
Sekundära lysosomer är vesiklar som innehåller både enzymer och substrat för matsmältning. De kännetecknas av uttalad hydrolytisk aktivitet och bildas som ett resultat av absorption av substratet av den primära lysosomen.
Trots det faktum att lysosomens funktioner reduceras till nedbrytning (nedbrytning) av fasta organiska partiklar och lösta ämnen, säkerställs processens mångsidighet genom förmågan hos sekundära lysosomer:
- fusion med primära lysosomer som tar in en ny del av enzymer;
- sammansmält med nya matpartiklar eller endocytiska vesiklar, upprätthåller en kontinuerlig nedbrytningsprocess;
- fusion med andra sekundära lysosomer för att bilda en stor struktur som kan absorbera andra cellorganeller;
- absorbera pinocytiska vesiklar och förvandlas till en multivesikulär kropp.
Lysosomens struktur förändras inte dramatiskt. Den ökar vanligtvis bara i storlek.
Andra typer av lysosomer
Ibland går inte nedbrytningen av ämnen som har kommit in i lysosomen till slutet. Osmälta partiklar avlägsnas inte från organellen, utan ackumuleras i den. Efter att tillgången på hydrolytiska enzymer är uttömd, komprimeras innehållet och bearbetas, lysosomens struktur blir mer komplex, skiktad. Pigment kan också deponeras. Lysosomen förvandlas till en restkropp.
Vidare finns kvarvarande kroppar kvar i cellen eller avlägsnas från den genom exocytos.
Autofagosomer kan hittas i protistceller. Till sin natur tillhör de sekundära lysosomer. Inuti dessa organeller finns rester av stora cellkomponenter och cytoplasmatiska strukturer. De bildas under cellskador, åldrande av cellorganeller och tjänar till att utnyttja cellkomponenter och frigöra monomerer.
Lysosomens funktioner i cellen
Lysosomer förser först och främst cellen med det nödvändiga byggmaterialet, depolymeriserar ämnen som har kommit in i den.
Nedbrytningen av kolhydrater är en viktig länk i cellens energimetabolism, och tillhandahåller ett substrat för omvandling i mitokondrier.
Lysosomer är också en försvarslänk i kroppens immunförsvar:
- Efter fagocytos av bakterier av leukocyter, häller lysosomer sitt innehåll i den fagocytiska vesikelns hålighet och förstör den skadliga mikroorganismen.
- Frisätter proteolytiska enzymer under apoptos - programmerad celldöd.
- Använd skadade och "åldrade" cellorganeller.
I kombination med cellproliferation säkerställer lysosomers deltagande i processen för utnyttjande av olika strukturer kroppens förnyelse.
