Лизосомы

Органоиды с защитной и пищеварительной функцией

Эти органоиды известны с 50-х годов XX столетия, когда бельгийский биохимик де Дюв обнаружил в клетках печени мелкие гранулы, содержащие гидролитические ферменты. Отсюда и их название (греч . lisio – растворяю, soma –тело). Лизосомная концентрация де Дюва является прямым продолжением учения о фагоцитозе русского ученого И. И. Мечникова.

Строение лизосом.

Лизосомы – одномембранные органоиды общего значения.

От зрелой поверхности цистерн комплекса Гольджи отпочковываются первичные лизосомы. Это мелкие ограниченные мембраной пузырьки (Æ 0,4 – 0,5 мкм), содержащие гидролитические ферменты. Содержимое представляет собой гомогенный мелкозернистый материал.

В них содержится около 60 видов различных гидролитических ферментов в неактивном состоянии (протеазы, липазы, фосфолипазы, нуклеазы, в том числе кислая фосфатаза – маркер лизосом).

Молекулы этих ферментов синтезируются на рибосомах гранулярной ЭПС, откуда переносятся транспортными пузырьками в КГ, где модифицируются.

Захваченные клеткой в результате эндоцитоза частицы обычно окружены мембраной. Такой комплекс называется фагосомой.

Вторичные лизосомы. К ним относятся:

– пищеварительная вакуоль или фаголизосома;

– аутофагирующая вакуоль (синоним цитолизосома);

– остаточное тельце.

Пищеварительная вакуоль образуется в результате слияния фагосомы с первичной лизосомой. Она характеризуется большими размерами, чем первичная лизосома (около 0,8 – 1,2 мкм). В ее матриксе содержатся включения в виде гранул различной величины. В пищеварительной вакуоли поглощенные вещества постепенно перевариваются под влиянием гидролаз. Переваривание может идти до образования низкомолекулярных веществ, которые проходят через мембрану лизосом и используются для синтеза внутриклеточных структур, например, других органелл.

Аутофагирующая вакуоль представляет крупное тельце овальной формы, содержащее в своем матриксе остатки фрагментов самой клетки: митохондрий, цитоплазматической сети, рибосом или других органелл, которые также подвергаются разрушению под действием лизосомных ферментов. В дальнейшем продукты их расщепления вновь вовлекаются в процессы ресинтеза белков, жиров и углеводов. Аутофагирующие вакуоли в больших количествахвыявляются при голодании, различных интоксикациях, гипоксии, старении и т. д.

Остаточные тельца образуются в клетке при неполномпереваривании в фаголизозомах и аутофагирующих лизосомах остаточное тельце оказывается неполным, образуется остаточное тельце, продукты которых подлежат выведению из клетки. Остаточные тельца имеют неправильную форму, их матрикс наполнен гранулами высокой электронной плотности.

Процесс внутриклеточного лизиса осуществляется в несколько этапов.

Сначала I лизосома сливается с фагосомой. Их комплекс называют II лизосомой (фаголизосомой). Во II лизосоме ферменты активируются и расщепляют поступившие в клетку полимеры до мономеров. Непереваренные вещества остаются в лизосоме и могут сохраняться в клетке, окруженные мембраной в виде остаточного тельца. Они могут дли­тельно находиться в цитоплазме или выделять свое содержимое путем экзоцитоза за пределы клетки. Распространен­ным видом остаточных телец в организме животных являются липофусциновые гранулы, представляющие собой мембранные пузырьки (0,3 –3 мкм), содержащие труднорастворимый коричневый пигмент липофусцин.

В лизосомах также перевариваются остатки фрагментов самой клетки: митохондрий, ЭПС, рибосом и др.

Функции лизосом:

1) защитная (происходит переваривание и обезвреживание чужеродных веществ, например микробов, поглощенных клеткой путем фагоцитоза и пиноцитоза);

2) принимают участие в процессе инволюции, то есть обратном развитии тканей, например, тканей матки в послеродовом периоде;

3) освобождают клетку от продуктов распада и поставляют низкомолекулярные вещества для ресинтеза органелл клетки, то есть, принимают участие в физиологической и репаративной регенерации.

Пероксисомы (микротельца)

Пероксисомы (микротельца) – это одномембранные органоиды общего значения.

Строение микротелец. Пероксисомы – мембранные пузырьки диаметром от 0,2 до 0,5 мкм, матрикс которых содержит около 15 ферментов.

Функции микротелец:

1) принимают участие в защитных реакциях организма, освобождая клетки от перекисей, которые могут накапливаться в них вследствие неферментативного окисления жирных кислот, входящих в состав липидов биомебран, окисления аминокислот, угдеводов и др. веществ;

Перекиси вызывают денатурацию белков и деструкцию витаминов А, Д, К, тормозят деятельность ряда ферментов.

Пероксисомы содержат ферменты: пероксидазу, каталазу и оксидазу Д-аминокислот).

Каталаза пероксисом защищает компоненты клетки от разрушительного действия перекисей. Каталаза может взаимодействовать с перекисью водорода по двум основным направлениям. Она может участвовать в разложении перекиси на молекулярный кислород и воду:

2Н₂О₂ → 2Н₂О + О₂ (каталазная реакция); а также окисляет в присутствии перекиси водорода низкомолекулярные спирты и нитриты.

в окислении перекисью водорода какого-либо донора водорода:

Н₂О₂ + RН₂ → 2H₂O + R (пероксидаза – фермент, катализирующий восстановление перекиси водорода до воды).

2) расщепление холестерина в печени;

3) вспомогательное место окисления углеводов;

4) нейтрализация многих токсических соединений – этанола.

Биогенез лизосом и пероксисом. Источником образования лизосом и пероксисом могут быть:

ü гранулярная и агранулярная цитоплазматическая сеть;

ü элементы пластинчатого комплекса;

ü они могут образовываться путем саморепродукции;

ü синтез de novo.

3. Органоиды, участвующие в энергообеспечении клетки

Подавляющее большинство функций клетки сопряжено с затратой энергии. Живая клетка образует ее в результате постоянно протекающих окислительно-восстановительных процессов, составляющих так называемое дыхание.

Имеется два способа получения энергии: аэробное окисление и анаэробное окисление (или гликолиз). В различных клетках, а также при различных их функциональных состояниях преобладает тот или иной тип дыхания, например, в мышцах в период сокращения – анаэробный, а во время расслабления – аэробный.

Аэробный тип дыхания совершается при участии молекулярного кислорода, в результате чего органические вещества распадаются до конечных продуктов – до углекислого газа и воды. Ключевым для этого типа дыхания является цикл трикарбоновых кислот – цикл Кребса. Анаэробный тип дыхания или гликолиз происходит без участия молекулярного кислорода и при этом органические вещества (глюкоза и гликоген) расщепляются не до конечных продуктов, а до молочной или пировиноградной кислоты. Поэтому при гликолизе количество высвобождающейся энергии бывает меньше, чем при аэробном дыхании.

Энергия, образовавшаяся при клеточном дыхании, частично превращается в тепло, которое обеспечивает постоянную температуру тела, а часть ее переходит в химические связи синтезируемого аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ является макроэргическим, т.е. богатым энергией соединением и выполняет в клетке роль аккумулятора.

Центральным органоидом, который обеспечивает окислительно-восстановительные процессы, являются митохондрии.

Дата добавления: 2014-12-08