Что такое лизосомы

Лизосомы

(от греч. lýsis — распад, разложение и soma — тело)

структуры в клетках животных и раститеьных организмов, содержащие ферменты (около 40), способные расщеплять (лизировать) белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды (отсюда название). Открыты в 1955 бельгийским биохимиком К. Де Дювом. Размеры 0,25—0,5 мкм. Основные особенности Л. — наличие в них ферментов группы кислых гидролаз (См. Гидролазы) и однослойной липопротеидной мембраны, предохраняющей находящиеся в клетке соединения от разрушающего действия лизосомных ферментов. Различают 2 основных вида Л.: первичные, служащие вместилищем ферментов, но не участвующие в процессе внутриклеточного переваривания, и вторичные, связанные с литическими процессами; образуются при слиянии первичных Л. с вакуолями (См. Вакуоли), содержащими предназначенный для переваривания материал (к ним относят и цитолисомы, в которых происходит переваривание компонентов собственной клетки — аутофагия). Полагают, что мембраны Л. образуются из эндоплазматической сети (См. Эндоплазматическая сеть), из Гольджи комплекса или возникают заново. Синтез ферментов Л. происходит, вероятно, в системе т. н. внутриклеточного конвейера: рибосома — эндоплазматическая сеть — комплекс Гольджи. Л. выполняют в клетке пищеварительную, защитную, выделительную и др. функции. Участие Л. во внутриклеточном пищеварении особенно выражено в клетках, способных к Пиноцитозу и Фагоцитозу. Л. играют роль в ряде физиологических процессов, требующих лизиса клеточных структур (например, в обратном развитии матки после родов, в защите клетки от бактерий, инородных тел, химических веществ, в воспалительных и иммунологических реакциях, в процессах дистрофии (См. Дистрофия), Некроза). С действием лизосомных факторов связывают развитие системной красной волчанки, ревматизма, ревматоидного артрита, ряда заболеваний печени, почек, злокачественных новообразований и др.

Лит.: Значение лизосом в физиологических и патологических процессах, М., 1968; Аллисон Э., Лизосомы и болезни, в сборнике: Молекулы и клетки, пер. с англ., в. 4, М., 1969, с. 196—213; Алов И. А., Брауде А. И., Аспиз М. Е., Лизосомы, в их кн.: Основы функциональной морфологии клетки, 2 изд., М., 1969, с. 133—42; Аспиз М. Е., Старосветская М. А., Лизосомы, в кн.: Итоги науки. Серия «Биология». Цитология. Общая генетика. Генетика человека, 1970, М., 1971, с. 71—101.

Схема развития первичных и вторичных лизосом: 1 — гранулярная эндоплазматическая сеть; 2 — комплекс Гольджи; 3 — первичные лизосомы; 4 —плазматическая оболочка; 5 — образование пиноцитозного пузырька; 6 —образование фагоцитозного пузырька; 7 — пищеварительная вакуоль; 8 —цитолисома; 9 — ядро.

Что такое лизосомы: определение, строение, особенности

Из сегодняшней работы вы сможете узнать, что такое лизосомы, узнать об их строении и разновидностях. Мы уделим внимание клиническому предназначению данного органоида клетки. Да, лизосома – это органелла, то есть часть, из которой состоит клетка. А клетка – эта составная часть всего, что нас окружает. Она так мала, что для того, чтобы увидеть ее, нужно специальное оборудование. Такие частички можно рассмотреть только при сильном увеличении через микроскоп.

Впервые дети знакомятся с этим предметом еще в средней школе, им предлагается рассмотреть кожуру лука. На самом деле это очень увлекательно. Мы видим, что клеточки – это самостоятельные живые организмы. Ну а сегодня мы узнаем, для чего нужны органеллы, называемые лизосомами.

Что это такое?

Итак, что такое лизосомы? Это небольшие тельца, окруженные мембраной, внутри которых находится очень большое количество различных ферментов. Важно указать и то, что внутри органеллы поддерживается кислая среда. Основное назначение лизосомы – это внутриклеточное пищеварение, которое возможно благодаря тем же ферментам, находящимся внутри нее. Все функции мы рассмотрим немного позже, а сейчас важно еще сказать и то, что данная органелла – это разновидность везикулы. Существуют такие разновидности лизосом:

• эндосомы (ранние и поздние);
• лизосомы;
• фагосомы;
• аутофагосомы;
• мультивезикулярные тельца;
• остаточные тельца.

В зависимости от того, к какому виду относится органелла, она выполняет определенные функции.

Строение

Лизосомы, строение которых мы рассмотрим в данном разделе, имеют очень небольшие размеры – до 2 мкм. Таким образом, клетка может содержать до нескольких сотен данных органелл. Они могут иметь различные формы. Мы уже сказали о том, что органоиды имеют мембрану, отгораживающую лизосому от внутренней среды клетки, а внутри находится большое количество самых разнообразных ферментов (порядка 40 видов).

Они делятся на следующие виды:

• эстеразы;
• пептид-гидролазы;
• нуклеазы;
• гликозидазы;
• гидролазы.

Лизосомы, строение которых мы рассматриваем, содержат ферменты класса гидролаз. То есть они помогают и ускоряют процесс расщепления органических соединений. Все это происходит, конечно, при участии воды.

Признаки

Что такое лизосомы, мы узнали, теперь немного о том, какими признаками они обладают. Начнем с животных клеток. Размеры данных органелл составляют до 1 мкм, а в макрофагах – до 2 мкм. Формы, присущие лизосомам:

Важно знать и то, что в некоторых растительных клетках может содержаться одна лизосома, представленная в виде крупной вакуоли, а в животных их количество может доходить и до нескольких тысяч. Но при всем этом данные органеллы могут занимать до 5 процентов пространства клетки.

Еще один признак лизосом – это наличие ферментов, которые способны расщеплять органические соединения. Сюда относятся:

Образование

Итак, что такое лизосомы и их разновидности, нам теперь известно, но как они образуются? С этим вопросом сейчас и разберемся. Как известно, выделяются первичные, вторичные лизосомы и остаточные тельца. Так вот, первичные органеллы появляются в аппарате Гольджи. Затем они превращаются во вторичные. Происходит перевоплощение в результате процесса под названием «аутофагия» (что это значит, вы узнаете немного позже, а сейчас краткое пояснение). Лизосомы захватывают органеллы, которые уже отслужили свой срок, и переваривают их посредством гидролитического расщепления. В результате процесса образуются негидролизованные фрагменты. Именно они и имеют такое название – остаточные тела.

Функции

Сейчас мы рассмотрим функции лизосом. К ним можно отнести:

• осуществление пищеварения клетки;
• аутофагию;
• автолиз;
• реорганизацию клетки.

Мы сейчас кратко поясним непонятные термины, а далее вы сможете более подробно познакомиться с данными процессами.

Итак, аутофагия – это уничтожение отработавших клеточных органоидов. Мы это уже упоминали, когда рассматривали образование вторичной лизосомы. Аутофагия возможна при реорганизации клетки, если старые органеллы заменяются новыми.

Автолиз – это самоуничтожение клетки. Если все лизосомы клетки разрушаются, то она умирает. Данное явление можно наблюдать при развитии обычной лягушки. Как мы знаем, головастик имеет хвост, но со временем он исчезает. Это результат автолиза. Вещества, которые образуются во время этого процесса, используются другими клетками.

Пищеварение

При рассмотрении функции лизосом мы упомянули, что данные органеллы нужны для осуществления внутриклеточного пищеварения. Эту функцию выполняют пищеварительные вакуоли, которые входят в состав вторичных лизосом. Таким образом, происходит переваривание веществ до низкомолекулярных соединений, которые способны пройти через мембрану. Далее эти вещества используются клеткой для создания новых органоидов.

Аутофагия

Лизосомы клетки способны выполнять функцию реорганизации клеточных структур. Они помогают избавляться от ненужных органелл при замене их новыми. Нужно уточнить и то, что различают:

И в первом, и во втором случае происходит запас питательных веществ. Данный процесс активируется при нехватке энергии (стресс, голодание, сильные физические нагрузки).

Автолиз

Рибосомы, митохондрии, лизосомы – это органеллы, которые составляют эндоплазматическую сеть. Мы упоминали, что лизосомы способны выполнять функцию автолиза. Давайте немного подробнее рассмотрим данный процесс. Мембрана лизосом может по некоторым причинам разрушиться, тогда ферменты, находящиеся внутри, попадают во внутреннюю среду клетки.

Если происходит разрушение мембран всех лизосом клетки, то последняя умирает. Мы выше уже рассмотрели процесс самоуничтожения клетки на примере развития головастика.

Болезни

При нарушении функций лизосом возможны следующие заболевания:

• сфинголипоз;
• синдром Тея – Сакса;
• болезнь Сендхоффа;
• лейкодистрофия;
• болезнь Нимана – Пика;
• болезнь Гоше;
• болезнь Фабри;
• недостаточность кислой липазы;
• болезни накопления гликопротеинов;
• мукополисахаридозы;
• синдром Гурлер.

Все эти заболевания связаны с нарушениями в работе лизосом.

Лизосомы

Лизосома — это одномембранный органоид эукариотической клетки, имеющий в основном шаровидную форму и не превышающий по размеру 1 мкм. Характерны для клеток животных, где могут содержаться в больших количествах (особенно в клетках, способных к фагоцитозу). В растительных клетках многие функции лизосом выполняет центральная вакуоль.

Строение лизосомы

Элементарная мембрана лизосомы отграничивает от цитоплазмы несколько десятков гидролитических (пищеварительных) ферментов, расщепляющих белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Ферменты относятся к группам протеаз, липаз, нуклеаз, фосфатаз и др.

В отличие от гиалоплазмы, внутренняя среда лизосом имеет кислую реакцию, а содержащиеся здесь ферменты активны только при низком pH.

Изоляция ферментов лизосом необходима, иначе, оказавшись в цитоплазме, они могут разрушить клеточные структуры.

Образование лизосом

Лизосомы образуются в комплексе Гольджи. Ферменты (по-сути белки) лизосом синтезируются на шероховатой эндоплазматической сети, после чего транспортируются в Гольджи с помощью везикул (пузырьков, ограниченных мембраной). Здесь белки модифицируются, приобретают свою функциональную структуру, упаковываются в другие пузырьки – первичны лизосомы, – которые отрываются от аппарата Гольджи. Далее, превращаясь во вторичные лизосомы, выполняют функцию внутриклеточного переваривания. В некоторых клетках первичные лизосомы секретируют свои ферменты за пределы цитоплазматической мембраны.

Функции лизосом

О функциях лизосом говорит уже их название: lysis — расщепление, soma — тело.

При попадании в клетку питательных веществ, каких-либо микроорганизмов лизосомы принимают участие в их переваривании. Кроме того, они разрушают ненужные структуры самой клетки и даже целые органы организмов (например, хвост и жабры в процессе развития многих земноводных).

Ниже дается описание основным, но не единственным функциям лизосом.

Переваривание частиц, поступивших в клетку путем эндоцитоза

Путем эндоцитоза (фогоцитоза и пиноцитоза) в клетку поступают относительно крупные материалы (питательные вещества, бактерии и др.). При этом цитоплазматическая мембрана впячивается внутрь клетки, во впячивание попадает структура или вещество, после чего впячивание отшнуровывается во внутрь, и образуется пузырек (эндосома), окруженный мембраной, – фагоцитарный (с твердыми частицами) или пиноцитарный (с растворами).

С таким пузырьком далее сливается первичная лизосома. В результате образуется вторичная лизосома, в которой происходит процесс переваривания (происходят реакции ферментативного расщепления).

Подобным способом может происходить усваивание пищи (например, у амеб). В данном случае вторичную лизосому также называют пищеварительной вакуолью. Переваренные вещества поступают из вторичной лизосомы в цитоплазму. Другой вариант — переваривание попавших в клетку бактерий (наблюдается у фагоцитов — специализированных для защиты организма лейкоцитов).

Оставшиеся во вторичной лизосоме ненужные вещества удаляются из клетки путем экзоцитоза (обратен эндоцитозу). Лизосома с непереваренными подлежащими удалению веществами называются остаточным тельцем.

Автофагия

Путем автофагии (аутофагии) клетка избавляется от ненужных ей собственных структур (различных органелл и др.).

Сначала такой органоид окружается элементарной мембраной, отделившейся от гладкой ЭПС. После этого образовавшийся пузырек сливается с первичной лизосомой. Образуется вторичная лизосома, которая называется автофагической вакуолью. В ней происходит переваривание клеточной структуры.

Автофагия особенно выражена в клетках, находящихся в процессе дифференциации.

Автолиз

Под автолизом понимают саморазрушение клетки. Характерен при метаморфозах, омертвении тканей.

Автолиз наступает, когда содержимое многих лизосом высвобождается в цитоплазму. Обычно в достаточно нейтральной среде гиалоплазмы ферменты лизосом, которым необходима кислая среда, становятся неактивными. Однако, когда разрушается много лизосом, то кислотность среды повышается, а ферменты остаются активными и расщепляют клеточные структуры.

Источники:

https://gufo.me/dict/bse/%D0%9B%D0%B8%D0%B7%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%BC%D1%8B
https://www.syl.ru/article/299004/chto-takoe-lizosomyi-opredelenie-stroenie-osobennosti
https://biology.su/cytology/lysosome