Как выглядят лизосомы и что это такое – ее ферменты и типы
Лизосомы представляют собой мембранные органеллы, присутствующие в составе эукариотической клетки. Основная функция, которую они выполняют – внутриклеточное расщепление биополимеров (внутриклеточное переваривание). Впервые эти структуры были обнаружены бельгийским ученым Кристианом де Дювом. Открытие произошло в 1955 году. Лизосомы присутствуют в эукариотических клетках всех живых организмов. Характерны для эукариотов животных, где содержатся в большом количестве. В растительных клетках они также есть, но в меньшей концентрации. В них многие функции лизосом выполняет центральная вакуоль.
Что такое лизосомы
Они представляют собой органоиды размером около 0,2-0,4 мкм и являются обособленной частью мембранной оболочки. Распространены как у грибов и простейших, так и в многоклеточных организмах. У растений присутствуют вакуоли.
В зависимости от выполняемых функций строение, химический состав, форма, количество органелл могут варьироваться. У растений и грибов содержится 1–2 крупные вакуоли в клетке, а у животных 1000 и более размером меньше 1 мкм.
Органоид клетки, образующий новые лизосомы, – это аппарат Гольджи. В формировании принимают участие эндосомы – пузырьки с захваченными извне частицами, а также мембраны ЭПС. Ферменты образуются рибосомами шероховатой эндоплазматической цепи и транспортируются к аппарату Гольджи, затем непосредственно к везикулам.
Классификация лизосом
Единой классификации типов пузырьков и их стадий развития нет. Чаще всего выделяют три типа:
- Первичные.
- Вторичные.
- Телолизосомы (или остаточные тельца).
Первичные содержат ферменты в неактивной форме. Диаметр первичных везикул составляет порядка 100 нм. Единственным активным ферментом в составе везикул на этой стадии является кислая фосфатаза – маркер органелл.
Образование вторичных лизосом идет путем слияния первых с пино- или фагоцитозными вакуолями. Таким способом осуществляется расщепление содержимого эндоцитозной вакуоли на мономеры с помощью гидролитических ферментов.
В зависимости от содержимого вакуолей, а также их слияния могут образовываться разные по строению, размеру и специализированным функциям пузырьки.
Третьим основным видом являются остаточные тельца, или телолизосомы. Там происходит накопление непереваренных частиц, которые уплотняются и структурируются.
Также в этих пузырьках накапливаются пигменты. В здоровых полностью функционирующих клетках телолизосомы выводятся с помощью экзоцитоза при слиянии с внешней мембранной оболочкой. При условии патологий или старения остаточные тельца накапливаются внутри.
Разновидности везикул
Помимо основных типов различают еще несколько:
- Фаголизосомы. Главной их задачей является поглощение крупных частиц (бактерий и других микроорганизмов) с помощью фагоцитоза.
- Аутолизосомы (аутофагосомы). Широко распространены у простейших. Являются одним из типов вторичных пузырьков. Значение аутофагосом — удаление/аутолиз частей компартментов клетки или цитоплазматических структур полностью (рибосом, пластид, элементов эндоплазматической сети, митохондрий). Их часто можно обнаружить внутри организма при голодании, кислородной недостаточности, интоксикации, патологиях или старении.
- Мультивезикулярные тельца. Окружены одним слоем мембраны и сдержат в полости одномембранные пузырьки более мелких размеров. Их образование осуществляется путм отсоединения от оболочки ядра. Основной задачей является захватывание и уничтожение мелких частиц, таких как рецепторы внешней мембраны.
[warning]Органоиды также различают по особенностям их предназначения и месту локализации. Они распространены у простейших, растений, грибов, животных, человека. Строение и функции отличны друг от друга. У многоклеточных организмов они чаще всего являются защитой и основой иммунной системы, а у простейших – основным способом питания.[/warning]
Особенности строения лизосомы
У лизосом простая схема строения. Органоид имеет одну защитную мембрану, в структуру которой входят рецепторы для узнавания фагосом, транспортных элементов и чужеродных частиц.
Лизосома – это органелла, она может быть разных размеров и содержать большое количество гидролитических энзимов. Они участвуют во многих реакциях, в частности, в процессе распада белков, нуклеиновых кислот, жиров и углеводов.
Действуют энзимы только при низких значениях рН. Это играет определенную роль для всего содержимого клетки и защищает его от полного уничтожения, так как кислотность цитоплазмы нейтральная. Элементы самих органоидов защищены от разрушающего действия ферментов с помощью олигосахаридов. Такой вид имеет упрощенная схема строения.
[warning]Характерной особенностью лизосомы является наличие более 40 гидролитических ферментов: фосфатаз, нуклеаз, протеиназ, гликозидаз, липаз и т.д. Оптимальная кислотность среды, при которой они лучше всего функционируют, рН 4,5-5. Такое значение кислотности поддерживается в полости с помощью протонового насоса (Н+/К+-АТФазы).[/warning]
Функции
По своему значению эти органеллы не может заменить ни один другой. Настолько велико значение выполняемых ими задач. Функция лизосом – расщепление микро- или макромолекул (эндогенного или экзогенного происхождения). В зависимости от морфологии и особенностей поглощаемых молекул различают задачи:
- Переваривание макрочастиц, захваченных путём эндоцитоза (бактерий, микроорганизмов, клеток мелких размеров).
- Аутофагия. Переваривание органеллой частей клетки и отработанного или сломанного материала.
- Аутолиз или самопереваривание. Процесс, приводящий к полному уничтожению клетки.
- Растворение внеклеточных структур. Свойственно остеокластам – клеткам костной ткани.
- Выделительная функция. Выведение переработанных компонентов за пределы наружной мембранной оболочки.
Читайте также: Что такое пластический и энергетический обмен
Аутофагия
Часто происходит при обновлении клеточных структур или расщеплении белковых компонентов. Осуществляется аутолизосомами, разрушающими остатки клеточных структур, которые впоследствии участвуют в других внутриклеточных процессах. Иногда процесс помогает для избегания переспама в растительной клетке. Различают несколько типов аутофагии:
- Микроаутофагия. Процесс переработки синтезированных внутри веществ. При недостатке энергии или питательных веществ микропузырьки, наполненные ферментами, начинают разрушать некоторые белки, органоиды.
- Макроаутофагия. С ее помощью проводится обновление клеточных структур и органелл.
- Шаперонзависимая. При этом типе аутофагии полуразрушенные белковые компоненты транспортируются в полость органоида для дальнейшей утилизации.
Самопереваривание
Автолиз проходит при разрушении мембранных оболочек пузырьков и освобождении гидролаз в полость клетки, где они инактивируются. Энзимы работают в кислой среде, а цитоплазма имеет нейтральную рН. При расщеплении оболочек органелл начинается процесс автолиза. Выделяют два вида самопереваривания: обычный и патологический.
Первый проходит при развитии организма или дифференцировке некоторых клеток (сопровождает процесс полного превращения у личинок насекомых и рассасывание хвостов у головастиков). Примером второго может служить полное разрушение тканей организма после смерти или другие патологические процессы, связанные с отмиранием клеток.
Гетерофагия (внутриклеточное пищеварение)
Одно из основных условий, необходимых для полноценного существования простейших. Гетерофагия – способ переваривания и усвоения питательных веществ микроорганизмов. Пузырьки в этом случае соединяются с вакуолями. При полостном пищеварении частицы попадают в организм посредством пино- или фагоцитоза. В растительной клетке в лизосомах могут накапливаться пигментные вещества, ионы, белки. У многоклеточных функцию гетерофагии выполняют лейкоциты и микрофаги – элементы иммунной системы.
[warning]Везикулы с ферментами играют важную роль. При нарушении их работы могут развиваться до 50 заболеваний, передающихся по наследству. Они связаны с ошибками при синтезе ферментов или их мутаций, вследствие чего начинается накопление вторичных метаболитов. Примерами заболеваний являются болезнь Гоше, болезнь Тея-Сакса.[/warning]
Лизосомы, строение, функции в клетке:
Чтобы разобраться, что такое лизосомы, нужно изучить много литературы. Это уникальный по своему строению органоид, выполняющий важные функции для поддержания жизнеспособности клетки.
Кто такие эукариоты и прокариоты: сравнительная характеристика клеток разных царств. Об этом в отдельной статье по ссылке.
Отличная статья, которая дает понятие, что такое «Лизосомы». Мне, как раз дали задание написать доклад на урок биологии, по теме «Лизосомы», и эта статья, мне очень пригодилась. Здесь подробно рассказано, как выглядят, какое строение они имеют. Что бы изучить самостоятельно, что такое «Лизосомы», надо очень долго сидеть в библиотеке, и очень много перелопатить литературы.
Лизосомы — это пузырьки которые участвуют в переваривании клеткой попадающих туда белков, жиров, правильно я поняла? И могут переваривать саму клетку когда она постареет. Проще говоря это пузырьки в которых находятся ферменты предназначенные для переваривания пищи попадающей в клетку и кусочков самой клетки, которые ей не нужны. После переваривания лизосома исчезает или что с ней происходит?
Я собираюсь поступать в медицинский университет и поэтому биологию учу на совесть. Хочу понять, как и какие процессы происходят в теле человека. Понимаю, что лизосомы играют важную роль, участвуют во многих реакциях, являются основой защитной системы человека. Статья хорошая, здесь четко и кратко написано все, что надо для экзамена. Но хотелось бы поподробнее узнать именно о том, как они функционируют в теле человека. Или мне рановато это еще знать? И этому будут обучать в университете?
Да , понятие лизосом и их функции расписаны замечательно, наши учебники не дают такого обширного понятия. Но чтобы понять весь механизм, нужно очень хорошо знать строение клетки. Лизосомы — это своеобразный «санитар», поддерживающие «чистоту и порядок» в клетках, если говорить понятным всем языком. Но вообще статья отлично структурирована, автор постарался.
Речь идёт о внутриклеточном переваривании. Само название органелла — лизосома — говорит о ее функции, о лизисе, то есть ферментарном расщеплении. Ферментов, как и указано выше, в лизосомах может содержаться аж 40 видов и они могут работать в кислой среде. Механизм внутриклеточного лизиса это очень сложная и многогранная тема, этот обзор затрагивает только малую часть процесса
Спасибо за статью, преподаю школьникам старших классов биологию и одной из первый тем как раз является вопрос по биологии клетки, и в том числе про лизосомы. Более того, часто делаю акцент ребят на том, что существуют болезни, связанные с патологией лизосом, чтобы они осознавали, насколько важны их функции. Лизосомы являются одним из основных органоидов эукариотической клетки и каждый ученик, сдающий биологию, должен знать их строение и функции.
Лизосомы это важный, незаменимый и уникальный органоид, без которого клетке просто не выжить в этом сложном мире.Несмотря на то, что это простейшие по своему строению вещества главной функцией лизосом является расщепление молекул путем переваривания или самопереваривания или растворения внеклеточных структур.Лизосомы непременные участники процесса пищеварения.