Лизосомы (от греч. лизис — разрушение, расщепление, сома — тело) — пузырьки больших или меньших размеров, заполненные гидролитическими ферментами (протеазами, нуклеазами, липазами и другими)

Лизосомы в клетках не представляют собой самостоятельных структур. Они образуются за счет активности эндоплазматической сети и аппарата Гольджи и напоминают секреторные вакуоли. Основная функция лизосом — внутриклеточное расщепление и переваривание веществ, поступивших в клетку или находящихся в ней, и удаление из клетки.

Выделяют первичные и вторичные лизосомы (пищеварительные вакуоли, аутолизосомы, остаточные тельца).

Первичные лизосомы представляют собой пузырьки, ограниченные от цитоплазмы одинарной мембраной. Ферменты, находящиеся в лизосомах, синтезируются на шероховатой эндоплазматической сети и транспортируются к аппарату Гольджи. В цистернах аппарата Гольджи вещества подвергаются дальнейшим превращениям. Пузырьки с набором ферментов, отделившиеся от цистерн аппарата Гольджи, называют первичными лизосомами.


и участвуют во внутриклеточном пищеварении и иногда секреции ферментов, выделя­ющихся из клетки наружу. Это происходит, например, при замене хряща костной тканью в процессе развития, при перестройке костной ткани в ответ на повреждение. Секретируя гидролитические ферменты, остеокласты (клетки-разру­шители) обеспечивают разрушение минеральной основы и органического остова матрикса кости. Накапливающиеся «обломки» подвергаются внутриклеточному перевариванию. Остеобласты (клетки-строители) создают новые элементы кости.

Лизосомы

Первичные лизосомы могут сливаться с фагоцитарными и пиноцитарными вакуолями, образуя вторичные лизосомы. В них происходит переваривание веществ, поступивших в клетку путем эндоцитоза, усвоение их. Вторичные лизосомы — пищеварительные вакуоли, ферменты которых доставлены с помощью мелких первичных лизосом. Вторичные лизосомы (пищеварительные вакуоли) у простейших (амеб, инфузорий) — это способ поглощения пищи. Вторичные лизосомы могут выполнять защитную функцию, когда, например, лейкоциты (фагоциты) захватывают и переваривают попавшие в организм бактерии.

Продукты переваривания поглощаются клеткой, но часть материала может остаться непереваренной. Вторичные лизосомы, содержащие нерасщепленный материал, называют остаточными тельцами или телолизосомами. Остаточные тельца обычно через плазматическую мембрану выводятся наружу (экзоцитоз).


У человека при старении организма в остаточных тельцах клеток мозга, печени и в мышечных волокнах накапливается «пигмент старения» — липофусцин.

Аутолизосомы (аутофагирующие вакуоли) присутствуют в клетках простейших, растений и животных. В этих лизосомах происходит разрушение отработанных органелл самой клетки (ЭПС, митохондрий, рибосом, гранул гликогена, включений и др.). Например, в клетках печени среднее время жизни одной митохондрии — около 10 дней. После этого срока мембраны эндоплазматической сети окружают митохондрию, образуя аутофагосому. Аутофагосомы сливаются с лизосомой, образуя аутофаголизосому, в которой происходит процесс распада митохондрии. Процесс уничтожения структур, ненужных клетке, называется аутофагией. Число аутолизосом возрастает при повреждениях клетки. В результате высвобождения содержимого лизосом в цитоплазму происходит саморазрушение клетки или аутолиз. При некоторых процессах дифференцировки аутолиз может быть нормой. Например, при исчезновении хвоста у головастика во время превращения его в лягушку. Ферменты лизосом принимают участие в аутолизе погибших клеток .

Известно более 25 генетических заболеваний, связанных с патологией лизосом. Например, в лизосомах может происходить накопление гликогена, если отсутствует соответствующий фермент.

Источник: ibrain.kz

Строение


Схема строения лизосомы«>

Особенности строения лизосомы изучены достаточно хорошо. Она содержит внутри себя гидролитические ферменты. В ней имеются гидролазы, отличающиеся возможностью деполимизировать всевозможные вещества — нуклеиновые кислоты, полисахариды, белки, липиды. Перечисленный набор ферментов должен быть надежно изолирован от прочих клеточных органоидов, иначе он попросту разрушит их.

Данные мембранные пузырьки обладают способностью к поглощению и разрушению веществ, являющихся результатом образования вторичных лизосом. Среда в этих органоидах кислая, в отличие от других клеточных элементов, имеющих нейтральную реакцию. Плазматическую мембрану и лизосомы образует пластинчатый механизм. В результате получаются органоиды, называющиеся первичными.

Сверху лизосома, строение и функции которой изучаются в школьной программе, покрыта одномембранной оболочкой, имеющей порою белковый волокнистый слой. В мембране есть набор рецепторов, обеспечивающих процесс сцепления с фагосомами и транспортными пузырьками. С помощью нее происходит беспрепятственное проникновение продуктов пищеварения, но кроме этого, она играет и роль барьера.

Функции

Схема строения лизосомы«>

Лизосома выполняет ряд важных функций:

  1. Ликвидация клеточных структур, которые ей не нужны. При этом новые органоиды заменяют старые. Также в процессе аутофагии уничтожаются вещества, образовавшиеся внутри физиологической системы.
  2. Ликвидация вредных бактерий и веществ, поступивших во время эндоцитоза.
  3. Полное переваривание клетки. Данную способность нельзя назвать патологией, так как она приводит к дифференцировке клеток, общему развитию организма. Самый яркий пример тому — появление лягушки из головастика.
iv>

Переваривание захваченных во время фагоцитоза внеклеточных веществ именуется гетерофагией. Это основная функция лизосом. Данный процесс у значительного количества простейших организмов служит ключевым методом пищеварения. Внутри многоклеточных существ такая способность присутствует у микрофагов и лейкоцитов. Они поглощают ненужные и чужеродные структуры, осуществляя эффективную защиту.

Если лизосома утратила способность к гетерофагии, то она становится остаточным тельцем. В ней отсутствуют полезные ферменты, зато имеется много непереваренного материала.

Особенности

Схема строения лизосомы«>

Особенности строения лизосомы обуславливают то, что она может локализовать в себе вторичные метаболиты, белки, пигменты и ионы в растениях. Если ее деятельность нарушена, то пострадает весь организм. Сбои будут способствовать появлению и развитию различных болезней. Так, когда мембранные пузырьки лопаются, ферменты, содержащиеся в них, попадают в гиалоплазму (подобное случается при некрозах, а также вследствие излучения). Разрывы приводят к чрезмерной активности гидролаз.

Лизосома, строение и функции которой могут иметь различные вариации, обладает порой разным химическим составом и структурой, формой и размерами. Она присутствует в клетках не только растений, животных, но и грибов, участвуя в аутофагоцитозе и переваривании твердых частиц.

Виды

Лизосома, строение и функции которой мы рассматриваем, имеет четыре разновидности:


  • Первичные. Имеют вид пузырьков, внутри которых присутствует бесструктурное вещество и гидролазы. Они отличаются очень маленькими размерами, поэтому их можно спутать с мельчайшими вакуолями в зоне АГ.
  • Вторичные. Образуются из первичных путем их слияния с пиноцитарными и фагоцитарными вакуолями. При этом мембранные пузырьки будут расщеплять содержимое последних.
  • Аутофагосомы. Могут встречаться в простейших организмах. Они являются видом вторичных лизосом, но отличаются от них тем, что включают в себя части цитоплазматических структур. Образование лизосом, называющихся аутофагосомами, до сих пор полностью не ясно. Существует предположение, что данный процесс связывается с ликвидацией сложных элементов клетки.
  • Остаточные тельца. Если обменные процессы не достигают своего завершения, то внутри мембранных пузырьков происходит накопление продуктов, которые переварены не до конца. Тогда образуются остаточные тельца. В них ферменты присутствуют в меньшем количестве. Содержимое уплотняется и переотрабатывается.
>

Значение

Схема строения лизосомы«>

Лизосома, строение и функции которой зависят от ее вида, может иметь для организма разное значение. Если она начинает работать неправильно, то в организме возникают отклонения. При этом развивается болезнь Тея-Сакса, Помпе, Гоше, а также другие наследственные патологии. Наличие поврежденных частиц приводит к различным воспалениям.

Таким образом, лизосомам принадлежит важнейшая роль в нормальном функционировании клеток. Они присутствуют практически в каждом организме, принимая участие в автолизе, аутофагии и переваривании вредных веществ. Нарушения же в этих частицах вызывают множество тяжелых заболеваний.

Источник: www.syl.ru

Лизосомы не являются самостоятельными структурами клетки, т.к. они образуются за счет активности ЭПР и комплекса Гольджи. И в этом отношении они очень похожи на секреторные вакуоли. Основная их функция заключается в участии в процессах внутриклеточного расщепления, как экзогенных, так и эндогенных макромолекул.

Открыты были французским ученым Де Дювом в 1955 году. Окружены одной липопротеидной мембраной. Содержат кислые гидролитические ферменты (гидролазы), расщепляющие все органические вещества. По специфичности делятся примерно на 40 видов, например, нуклеазы, гликозидазы, сульфидазы и т.д.

Оптимум действия гидролаз рН = 5 (кислая среда). Самая характерная – кислая фосфотаза.


Было высказано предположение, что, вероятнее всего, мембраны лизосом защищены от действия кислых гидролаз олигосахаридными участками, которые присоединяются к гидролазам в ЭПР в результате процесса первичного гликозелирования. Эти участки либо не узнаются гидролазами вообще, либо просто мешают гидролазам взаимодействовать с ними.

Гидролазы обладают особенностями:

1) Развитый рецепторный аппарат;

2) За счет микротрубочек лизосомы очень активно перемещаются в клетке;

3) Они способны к локальному разрушению мембраны при контакте с эндосомами.

Лизосомы представлены несколькими фракциями. Подразделяются на первичные, вторичные, остаточные тельца (телосомы) и аутофагосомы.

Первичные лизосомы – мелкие мембранные пузырьки, около 100 нм, с бесструктурным содержимым, содержащим набор гидролаз. Их практически невозможно отличить от других секреторных пузырьков. Часть из них имеет клатриновую оболочку. Первичные лизосомы в дальнейшем сливаются с эндосомами, поступившими в клетку снаружи и образуют вторичную лизосому или внутриклеточную пищеварительную вакуоль. При слиянии первичной лизосомы с эндосомой происходит диссоциация комплекса манноза-6-фосфатного-рецептора гидролаза из-за кислой среды внутри вторичной лизосомы. Свободный фермент после потери фосфатной группы вступает в работу. Расщепляет полимеры до мономеров, затем происходит транспорт в состав гиалоплазмы клетки, где они включаются в процессы. Первичная лизосома может вновь слиться с эндосомой. Процесс слияния и переваривания — гетерофагицескай цикл.


Однако переваривание и расщепление молекул может идти и не до конца. В этом случае, в полостях лизосом происходит накопление непереваренных продуктов и вторичная лизосома превращается в остаточное тельце или в телолизосомы. Остаточные тельца уже содержат меньше гидролаз. Они или остаются в клетке до ее гибели или выходят из клетки путем экзоцитоза. Там же происходит отложение пигмента. Например, у человека лизопусцин (пигмент старения).

Кроме гетерофагического цикла, в клетках происходит и аутофагический цикл, связанный с перевариванием собственных структур клетки. Аутофагосомы присутствуют и в клетках простейших, и в клетках растений, и у животных. По своей морфологии их относят к вторичным лизосомам, но с тем отличием, что в составе этих лизосом встречаются фрагменты или даже целые цитоплазматические структуры, такие как митохондрии, пластиды, элементы ЭПР, рибосомы, гранулы гликогена и другие вещества. Полагают, что процесс образование аутофагосом связан с выстраиванием вокруг клеточного органоида первичных лизосом, затем их слияние друг с другом. Таким образом они отделяют структуру, подлежащую перевариванию, от основной цитоплазмы. Полагают, что аутофагосомы задействованы в процессе апоптоза (запрограммированная гибель). Такой функции подвергаются митохондрии печени, которые живут 9 – 10 суток. Установлено, что число лизосом увеличивается в клетке при патологии.

Лизосомные накопления – первичная генная мутация, приводящая к потере активности отдельных ферментов, участвующих в функционировании лизосом.

Источник: StudFiles.net


Лизосомы («лизис» — расщепление, «сома» — тело) — это органеллы эукариотических клеток. По строению представляют собой мембранные мешочки (визикулы, пузырьки), содержащие множество ферментов, расщепляющих сложные органические вещества. Основными функциями лизосом являются клеточное пищеварение, уничтожение ненужных клетке органоидов, саморазрушение клетки, секреция веществ за пределы клетки. При этом различают различные типы лизосом.

В животных клетках обычно содержится много мелких лизосом, их количество зависит от функциональных особенностей клетки. В клетках растений лизосомы образуются редко, обычно их функции выполняет крупная центральная вакуоль.

Ферменты (как известно, имеющие в основном белковую природу) лизосом синтезируются рибосомами, расположенными на шероховатой эндоплазматической сети. Далее по каналам сети они транспортируются в направлении комплекса Гольджи. От ЭПС отрываются транспортные пузырьки, которые впоследствии сливаются с аппаратом Гольджи. Здесь белки соединяются с другими веществами, принимают свою функциональную форму, упаковываются. На выходе из Гольджи образуются готовые лизосомы.


Внутренняя среда лизосом является неоднородной и более кислой (ее pH ниже), чем среда цитоплазмы. Это достигается за счет активного транспорта ионов водорода (Н+) лизосомной мембраной. Только в кислой среде гидролитические ферменты (липазы, протеазы, фосфатазы, нуклеазы) могут быть активны и расщеплять белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Лизосомы, которые только образовались в Гольджи и еще не приступили к выполнению своих функций, называются первичными. Некоторые из них подходят к цитоплазматической мембране, где путем экзоцитоза (когда мембраны органеллы и плазмалеммы сливаются, а содержимое изливается во внешнюю для клетки среду) происходит секреция содержимого лизосом.

При этом есть пример, когда в лизосому сначала попадает неготовый гормон. В ней он изменяется, приобретает активную форму, далее происходит его секреция.

Немало клеток эукариот поглощают вещества, частицы, другие клетки путем фагоцитоза и пиноцитоза (называются общим словом «эндоцитоз»). В результате образуются эндоциты — мембранные пузырьки с поглощенным материалом, который требуется переварить или уничтожить (например, в случае проникновения вредоносных бактерий).

С эндоцитом сливается первичная лизосома таким образом, что ферменты и расщепляемые структуры оказываются в одном мембранном пузырьке. Это уже вторичная лизосома, которая также может называться пищеварительной вакуолью (в основном у одноклеточных). Полученные в процессе ферментативного распада (переваривания) вещества транспортируются через мембрану пузырька в цитоплазму. В лизосоме остаются непереваренные остатки, которые необходимо удалить. Для этого пищеварительная вакуоль подходит к клеточной мембране и сливается с ней, таким образом путем уже экзоцитоза (обратен эндоцитозу) избавляясь от остатков.

Эндоцитоз и лизосома
Микрофотография лизосомы, эндосомы, вторичной лизосомы

Ненужные клетке органеллы (например, митохондрии) окружаются мембраной, отделяющейся от гладкой эндоплазматической сети. Мембранный мешочек с органоидом далее сливается с первичной лизосомой. После этого клеточная структура разрушается. Данное явление называется автофагией.

При массовом разрушении лизосом среда цитоплазмы приобретает более кислую реакцию, и гидролитические ферменты не теряют своей активности и могут разрушать все структуры клетки. Так происходит гибель клетки путем автолиза. Данное явление, например, наблюдается при превращении головастика в лягушку, когда его хвост исчезает.

Таким образом, несмотря на свое простое строение, лизосомы выполняют целый ряд важных для клетки функций.

Источник: scienceland.info