Лизосомы в биологии представляют собой органоид одномембранного типа, который входит в структуру клеток эукариотических организмов. Внешне эта органелла имеет шаровидную форму, а ее средние размеры не превышают 1 мкм.
Лизосомы в растительных клетках отсутствуют, а их биологические функции выполняет орган － центральная вакуоль. В тканях животных и людей, клетки которых обладают функцией фагоцитоза, эти органеллы содержатся в большом количестве.
СОДЕРЖАНИЕ
Строение лизосомы
Особенности строения лизосом таковы, что в тканях живого организма они ограждены от основной части клетки элементарной мембраной. Этот физиологический барьер защищает органеллу от взаимодействия с цитоплазмой.
Внутри органелл находятся биологически активные гидролитические ферменты, способные растворить протеины, липиды и углеводы с разной молекулярной сложностью строения.
Лизосомы содержат гидролитические ферменты, биохимическая активность которых проявляется только в условиях низкой рН среды. В тот же момент внутреннее содержимое органелл отличается исключительно кислой реакцией. Физиологическая изоляция ферментативных веществ, входящих в состав органоида, необходима для безопасности клеточной структуры. Нарушение целостности мембраны лизосомы разрушит материнскую клетку.
Образование лизосом
Органеллы лизосомы образуются в комплексе Гольджи. Гидролитические ферменты, имеющие белковую основу, формируются на шероховатой поверхности эндоплазматической сети. При участии мембранных пузырьков ферментативные вещества перенаправляются в структуру аппарата Гольджи.
Во внутриклеточном комплексе Гольджи белковые соединения подвергаются модификации. Происходит их переупаковка в пузырьки другого типа. Так образуются первичные лизосомы и органеллы вторичного типа.
Виды лизосом
Первичные и вторичные лизосомы отличаются функциональным предназначением.
Органоиды обоих типов образуются внутри комплекса Гольджи, но после их формирования перенаправляются организмом для выполнения разных задач.
Классификация лизосом
| Виды органелл | Характеристика органоида |
| Первичные | После образования первичные лизосомы отделяются от комплекса Гольджи, действуя за пределами его аппарата. Функциональным предназначением органоидов этого вида является выполнение транспортной функции, поддержание внутриклеточного баланса гидролитических и маркерных ферментов. |
| Вторичные | По завершению формирования вторичные лизосомы остаются в структуре комплекса Гольджи, выполняя функцию резервуара, заполненного пищеварительными ферментами. Органеллы этого вида принимают участие в расщеплении молекул жиров, протеинов и углеводных соединений. |
Разные типы лизосом практически не имеют внешних отличий. Органоиды первичного вида обладают свойством секретирования гидролитических ферментов за пределами цитоплазматической мембраны. Например, если в животной клетке находятся биохимические вещества, подлежащие расщеплению.
Ферменты лизосом
Лизосомы － это органоид, в котором формируются гидролитические ферменты. Химические соединения этого типа способны растворять питательные вещества, поступающие во внутриклеточное пространство вместе с током крови и лимфатической жидкости.
Ферментативные вещества данных органоидов относятся к следующим биохимическим группам:
- протеазы;
- фосфатазы;
- липазы;
- нуклеазы.
За счет наличия данных ферментов обеспечивается важнейшая роль органелл по реализации пищеварительной функции. Биохимические вещества, расщепляющие липиды, протеины и углеводы имеют щелочную основу, что является одним из признаков лизосомы.
Функции лизосом в клетке
Основная функция лизосом － это обеспечение живой клетки питательными веществами, растворенными в процессе ферментативного гидролиза.
Внутриклеточное переваривание
Биохимические вещества, представляющие питательную ценность, бактерии и другие инфекционные микроорганизмы, попадающие внутрь клетки, расщепляются органеллами.
Механизм внутриклеточного переваривания посторонних элементов с участием органелл выглядит следующим образом:
- Патогенные микроорганизмы или частицы пищи проникают внутрь клетки.
- Происходит сокращение цитоплазматической мембраны.
- В структуру мембраны клетки попадает инородный компонент.
- Образуется эндосома (пузырек, защищенный мембранной сеткой).
- Первичная лизосома сливается с эндосомой, формируя органеллу вторичного типа, способную расщеплять крупные и мелкие частицы.
- Запускается биохимическая реакция по гидролитическому перевариванию захваченного объекта.
Аналогичный метод внутриклеточного расщепления питательных веществ и инфекционных микроорганизмов используют амебы. Частицы, которые переварились, поступают из вторичной лизосомы клетки в структуру цитоплазмы. Биохимические вещества, которые остались после стадии гидролитического расщепления, удаляются из органеллы путем внутриклеточного экзоцитоза.
Фагоцитоз
Реализация функции фагоцитоза лизосом － это одна из стадий внутриклеточного переваривания посторонних частиц, проникших в структуру живой клетки. Эндосома, окруженная мембранной оболочкой, взаимодействует с первичной органеллой, обволакивая чужеродный объект.
Фагоцитоз органоида наблюдается в ситуациях, когда организм человека или животного атакуют вирусные и бактериальные микроорганизмы.
Быстрое слияние эндосомы с лизосомами первичного типа позволяет локализовать внутриклеточное распространение болезнетворных микроорганизмов. Вторичные органоиды, заполненные гидролитическими ферментами, расщепляют патогенные микроорганизмы до уровня питательных веществ. Фагоцитоз не является основной функцией органелл, направленной на обеспечение клеток протеинами или жирами. Реализация этих свойств органоида относится к категории защитных реакций организма на внутриклеточную инвазию биологически чужеродных объектов.
Аутолиз
Процесс аутолиза запускается в момент высвобождения гидролитических ферментов, которые проникают в структуру клетки после разрушения элементарной мембраны. Эти биохимические вещества с агрессивными свойствами вызывают саморазрушение клеточной структуры. Различают физиологический и патологический аутолиз. В последнем случае самостоятельное уничтожение клетки наблюдается в результате тяжелой болезни человека или посмертного разложения тканей.
Физиологический автолиз － это результат естественной жизнедеятельности организма. Например, у личинок насекомых запускается процесс аутолиза по разрушению собственных тканей с дальнейшим формированием новой клеточной структуры. В этом случае лизосомы образуются в организме заново вместе с другими внутриклеточными элементами. Физиологический аутолиз наблюдается у головастиков в момент их превращения в лягушек, гусениц в бабочек, пчел, муравьев, ос.
Патофизиологическая роль
Нарушения в работе лизосом приводят к развитию болезненных состояний организма, при которых гидролизные ферменты накапливаются в клетках тканей, но не выполняют своего предназначения.
Причинами функциональных сбоев органелл являются генетические заболевания наследственной этиологии. Например, болезнь Гоше и Тея-Сакса. Всего насчитывается 50 врожденных мутаций генома, которые вызывают нарушения функций лизосом. Повреждение органелл этого типа приводит к острому воспалительному процессу.
