Лизосомы и вакуоли PDF Печать E-mail

Лизосомы представляют собой мембранные органеллы округлой формы, внутри которых находятся расщепляющие органические вещества гидролитические ферменты, или гидролазы. Они были открыты бельгийским биохимиком Кристианом де Дювом.

Гидролазы являются субстрат-специфическими ферментами. Если они гидролизуют связи в белках, то называются протеазами, в нуклеиновых кислотах — нуклеазами, в липидах — липазами и т.д.

В лизосомах найдено около 40 различных гидролаз, которые способны разрушить все органические соединения. Лизосомы выполняют очень важные функции: расщепляют все то, что попадает в клетку путем эндоцитоза, а также то, что становится ненужным клетке. Переваривание с помощью лизосом веществ, поступивших извне путем эндоцитоза, называется гетерофагией (греч. heteros — другой), а переваривание содержимого самой клетки называется автофагией.

Различают первичные и вторичные лизосомы, остаточные тельца. Все они имеют округлую форму и диаметр от 100 до 500 нм. Первичной лизосомой называют только что отпочковавшийся от аппарата Гольджи пузырек с набором гидролитических ферментов. Ферменты находятся в неактивной форме.
Первичные лизосомы сливаются с пиноцитозным и фагоцитозным вакуолям, в результате образуются вторичные лизосомы. В них активизируются гидролазы, расщепляя содержимое эндоцитозных вакуолей. Образовавшиеся при гидролизе низкомолекулярные соединения транспортируются через мембрану лизосомы в цитозоль, а то, что не расщепилось, остается в лизосоме в виде непереваренных остатков.

Такая вторичная лизосома еще несколько раз может сливаться с эндоцитозными вакуолями, пока не накопится много непереваренных остатков. Лизосома с большим количеством непереваренного материала, которая больше не участвует в гидролизе веществ, называется остаточным тельцем. Содержимое остаточных телец выводится из клетки путем экзоцитоза, но остаточные тельца могут и оставаться в клетке.

В клетке возникают ситуации, когда нужно уничтожить часть собственного содержимого. Это необходимо, когда какая-нибудь внутриклеточная органелла испортилась, или когда отпадает надобность в ее существовании. Например, при голодании клетка, чтобы получать энергию, начинает переваривать собственное содержимое. Вот тогда и образуются автофагосомы. Сначала образуется автофагическая вакуоль: та часть клетки, которую нужно уничтожить, окружается мембраной. Эта мембрана может образоваться из пузырьков аппарата Гольджи, слившихся между собой, или от эндоплазматической сети. При слиянии этой автофагической вакуоли с одной или несколькими лизосомами образуется автофагосома.

В растительных клетках функции лизосом выполняют вакуоли. Они содержат гидролитические ферменты и способны расщеплять многие вещества, но могут выполнять и другие функции. В частности, в них могут накапливаться различные ионы, запасные и ядовитые вещества. В клетках многих видов бактерий аналогом лизосом служит клеточная стенка, в которой находятся различные ферменты, расщепляющие макромолекулы. Другими словами, клетки прокариот, не имея внутриклеточных мембран, защищают свое содержимое от действия гидролитических ферментов тем, что "выносят" пищеварительную функцию за пределы клетки.

Если ферменты лизосом попадают в цитоплазму, то они уничтожают все, и клетка погибает. Это явление называется автолизом. Автолиз необходим для уничтожения части клеток при развитии организма. Например, при превращении головастика в лягушку таким путем разрушаются клетки хвоста.
Многие болезни у человека возникают при отсутствии некоторых гидролитических ферментов. Тогда во вторичных лизосомах накапливаются большое количество непереваренных остатков, что приводит к появлению так называемых "болезней накопления".

В некоторых типах клеток имеются мембранные органеллы, которые были названы микротельцами. В них находятся ферменты, отличающиеся от лизосомных гидролаз. Например, оксидазы. С помощью этих органелл расщепляются низкомолекулярные соединения, такие как этанол, метанол, фенолы, муравьиная кислота, формальдегиды и др. Ферменты для этих органоидов синтезируются на свободных рибосомах, т.е. не проходят через аппарат Гольджи.
Во многих секреторных клетках обнаруживаются большие, достигающие в диаметре 1мкм пузырьки, заполненные секретируемым продуктом. Это — секреторные гранулы. Например, в секреторных клетках поджелудочной железы секретом являются пищеварительные ферменты панкреатического сока. Они накапливаются и хранятся в гранулах до тех пор, пока не будет получен сигнал о том, что они нужны в желудочно-кишечном тракте. Тогда с помощью экзоцитоза они выводятся из клетки.

Интересные статьи по биологии:

1) Состав микроворсинок

2) Белки, взаимодействующие с актином