Лизосомы. Особенности, роль в организме

Эти вещества также вовлекаются в обмен веществ клетки после их переваривания в лизосомах. Лизосомы были обнаружены во всех эукариотических клетках. Лизосомы формируются из пузырьков (везикул), отделяющихся от аппарата Гольджи, и пузырьков (эндосом), в которые попадают вещества при эндоцитозе.


Лизосома является одним из видов везикул и относится к эндомембранной системе клетки. Лизосомы были открыты в 1955 году бельгийским биохимиком Кристианом де Дювом. У растений к лизосомам по способу образования, а отчасти и по функциям близки вакуоли. Лизосомы есть также у большинства протистов (как с фаготрофным, так и с осмотрофным типом питания) и у грибов.

Лизосомы. Особенности, роль в организме

У прокариот лизосомы отсутствуют, так как у них отсутствует фагоцитоз и нет внутриклеточного пищеварения. Позднее в 1961 году Алекс Новиков с помощью гистохимического выявления кислой фосфатазы и электронной микроскопии подтвердил локализацию этого фермента в лизосомах. Лизосомы являются гетерогенными по форме, размеру, ультраструктурным и цитохимическим особенностям.

Число лизосом варьирует от одной (крупная вакуоль во многих клетках растений и грибов) до нескольких сотен или тысяч (в клетках животных). Лизосомы у животных обычно составляют не более 5 % внутриклеточного объёма.

Третий путь поступления материала в лизосомы имеется только у клеток, специализированных для фагоцитоза больших частиц и микроорганизмов

Обычно pH в лизосомах составляет около 4,5-5, то есть концентрация протонов в них на два порядка выше, чем в цитоплазме. Это обеспечивается активным транспортом протонов, который осуществляет встроенный в мембраны лизосом белок-насос протонная АТФаза. Помимо протонного насоса в мембрану лизосом встроены белки-переносчики для транспорта в цитоплазму продуктов гидролиза макромолекул: аминокислот, сахаров, нуклеотидов, липидов. Все белки лизосом синтезируются на «сидячих» рибосомах на внешней стороне мембран эндоплазматического ретикулума и затем проходят через его полость и через аппарат Гольджи.

Фагосома — в неё попадают более крупные частицы (бактерии и т. п.), поглощённые путём фагоцитоза. В нормальных клетках сливаются с наружной мембраной и путём экзоцитоза покидают клетку. У многих протистов и у животных, имеющих внутриклеточное пищеварение, лизосомы участвуют в переваривании пищи, захваченной путём эндоцитоза. При этом лизосомы сливаются с пищеварительными вакуолями. Рецепторы возвращаются к мембране из ранней эндосомы, а ЛПНП поступают в лизосомы.

Вероятно, это отработанные органеллы, которые должны быть утилизированы в лизосомах

Косвенно лизосомы участвуют в обмене, обеспечивая десенсибилизацию клеток к воздействию гормонов. Внутри вакуолей (например, в прорастающих семенах) у растений происходят и процессы переваривания запасенных белков. Но процессы микроаутофагии происходят и при нормальных условиях и в целом неизбирательны.

Затем такая аутофагосома сливается с лизосомой, и её содержимое переваривается. При этом способе происходит направленный транспорт частично денатурировавших белков из цитоплазмы сквозь мембрану лизосомы в её полость. Ферменты лизосом нередко высвобождаются при разрушении мембраны лизосомы. Однако при одновременном разрушении всех лизосом клетки может произойти её саморазрушение — автолиз.

В норме процессы автолиза сопровождают многие явления, связанные с развитием организма и дифференцировкой клеток. Лизосомы – это гетерогенные органеллы. Лизосомы специализируются на внутриклеточном расщеплении веществ. Они содержат уникальные мембранные белки и большое количество разных гидролитических ферментов, которые лучше всего работают при кислых значениях pH (pH5), характерных для содержимого лизосом.

Эти маннозо-6-фосфатные (М6Ф) группы узнаются в транс-сети Гольджи М6Ф-рецептором, который отбирает гидролазы и помогает упаковывать их в отпочковывающиеся покрытые клатрином пузырьки. Особенно хорошо механизм этой сортировки изучен для белков, направляющихся в полость лизосом.

Известно около 40 гидролитических ферментов, содержащихся в лизосомах

Кроме того, все они – кислые гидролазы, обладающие наибольшей активностью при pH5. Именно такое значение pH поддерживается в лизосомах. В норме мембрана лизосом не проницаема для этих ферментов, но даже в случае их утечки необходимость кислого pH для функционирования гидролаз защищает цитоплазму от разрушения. Лизосомы не только содержат уникальный набор ферментов, но и окружены необычной, непохожей на остальные, мембраной.

Он включает окаймленные ямки, эндосомы, и, наконец, лизосомы. Для превращения эндолизосом в зрелые лизосомы необходимо, чтобы они утратили определенные компоненты мембран, а уровень pH внутри них еще понизился.

Затем, как полагают, аутофагосома сливается с лизосомой (или эндолизосомой), образуя аутофаголизосому, в которой уже начинается процесс деградации. Лизосомы образуются путем синтеза специфических лизосомных гидролаз и мембранных белков. И те, и другие белки синтезируются в ЭР и транспортируются через аппарат Гольджи. Эти рецепторы представляют собой трансмембранные белки, которые связывают лизосомные ферменты, отделяя их таким образом от всех остальных белков и собирая в окаймленные транспортные пузырьки.

Существует и второй путь транспорта материала в лизосомы. Соответствующие маннозофосфатные рецепторы группируются на мембране и затем концентрируются в покрытых клатрином окаймленных пузырьках. При длительном действии гормона на клетку часть рецепторов, связавших гормон, поступают в эндосомы и затем деградируют внутри лизосом. Лизосома — в неё из поздней эндосомы поступают пузырьки со смесью гидролаз и перевариваемого материала. Транспорт молекул в лизосомы происходит по-разному и зависит от источника этих молекул.

Похожие материалы: