Κάθε ζωντανό κύτταρο έχει ένα σύνολο δομών που του επιτρέπουν να επιδεικνύει όλες τις ιδιότητες ενός ζωντανού οργανισμού. Για να λειτουργήσει σωστά, το κύτταρο πρέπει να λάβει αρκετά θρεπτικά συστατικά, να τα διασπάσει και να απελευθερώσει ενέργεια, η οποία στη συνέχεια χρησιμοποιείται για να υποστηρίξει τις διαδικασίες της ζωής.
Στο πρώτο στάδιο πολύπλοκων διαδικασιών διαχείρισης ενέργειας βρίσκονται τα λυσοσώματα του κυττάρου, τα οποία είναι δεμένα κατά μήκος των άκρων των πεπλατυσμένων δεξαμενών του δικτυοσώματος (σύμπλεγμα Golgi).
Πώς λειτουργούν τα λυσοσώματα
Τα λυσοσώματα είναι σφαιρικά μονής μεμβράνης σώματα με διάμετρο 0,2 έως 2 μικρά, τα οποία περιέχουν ένα σύμπλεγμα υδρολυτικών ενζύμων. Είναι σε θέση να διασπάσουν οποιοδήποτε φυσικό πολυμερές ή ουσία πολύπλοκης δομής που εισέρχεται στο κύτταρο ως θρεπτικό υπόστρωμα ή ξένο παράγοντα:
- πρωτεΐνες και πολυπεπτίδια;
- πολυσακχαρίτες (άμυλο, δεξτρίνες, γλυκογόνο);
- νουκλεϊκά οξέα;
- λιπίδια.
Αυτή η αποτελεσματικότητα παρέχεται από περίπου 40 διαφορετικούς τύπους ενζύμων που περιέχονται σετόσο στη μήτρα του λυσοσώματος όσο και στην εσωτερική πλευρά της μεμβράνης σε κατάσταση προσκόλλησης.
Χημεία Λυσοσώματος
Η μεμβράνη που περιβάλλει το λυσόσωμα προστατεύει τα οργανίδια και άλλα κυτταρικά συστατικά από την πέψη από το σύμπλεγμα ενζύμων. Αλλά τελικά, στο ίδιο το κυστίδιο, όλα τα ένζυμα είναι πρωτεϊνικής προέλευσης, γιατί δεν διασπώνται από πρωτεάσες;
Το γεγονός είναι ότι μέσα στα λυσοσώματα τα ένζυμα βρίσκονται σε γλυκοζυλιωμένη κατάσταση. Αυτό το «κέλυφος» υδατανθράκων τα κάνει να αναγνωρίζονται ελάχιστα από τα πρωτεολυτικά ένζυμα.
Η αντίδραση του περιβάλλοντος μέσα στο λυσόσωμα είναι ελαφρώς όξινη (pH 4,5–5), σε αντίθεση με τη σχεδόν ουδέτερη αντίδραση του υαλοπλάσματος. Δημιουργεί ευνοϊκές συνθήκες για τη δράση των ενζύμων και παρέχεται από το έργο της H+-ATPase, η οποία αντλεί πρωτόνια στο οργανίδιο.
Διαδικασία μετασχηματισμού λυσοσωμάτων
Μορφολογικά, δύο κύριοι τύποι λυσοσωμάτων διακρίνονται στο κύτταρο - πρωτογενείς και δευτερογενείς.
Τα πρωτογενή λυσοσώματα είναι μικρά κυστίδια, με λεία τοιχώματα ή οριοθετημένα, χωρισμένα από τις στέρνες του συμπλέγματος Golgi. Περιέχουν ένα σύνολο υδρολυτικών ενζύμων που σχηματίστηκαν προηγουμένως σε κοκκώδεις (ακατέργαστες) μεμβράνες EPR. Μέχρι την απορρόφηση του θρεπτικού υποστρώματος, τα λυσοσώματα βρίσκονται σε ανενεργή μορφή.
Για να δράσουν τα ένζυμα, τα σωματίδια τροφής ή τα υγρά πρέπει να εισέλθουν στο λυσόσωμα. Αυτό συμβαίνει με δύο τρόπους:
- Με την αυτοφαγία, όταν ένα σωματίδιο τροφής προσλαμβάνεται από ένα λυσόσωμα από το περιβάλλον κυτταρόπλασμα. Σε αυτή την περίπτωση, η μεμβράνη του οργανιδίου κολπίζεται στο σημείο επαφής με το σωματίδιοκαι σχηματίζει ένα ενδοκυτταρικό κυστίδιο, και στη συνέχεια κορδόνια στο λυσόσωμα.
- Με ετεροφαγία, όταν το λυσόσωμα συγχωνεύεται με ενδοκυτταρικά κυστίδια παγιδευμένα στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου ως αποτέλεσμα της απορρόφησης στερεών σωματιδίων ή υγρών από το εξωτερικό.
Τα δευτερογενή λυσοσώματα είναι κυστίδια που περιέχουν τόσο ένζυμα όσο και υπόστρωμα για την πέψη. Χαρακτηρίζονται από έντονη υδρολυτική δράση και σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της απορρόφησης του υποστρώματος από το πρωτογενές λυσόσωμα.
Παρά το γεγονός ότι οι λειτουργίες του λυσοσώματος μειώνονται στην πέψη (διάσπαση) στερεών οργανικών σωματιδίων και διαλυμένων ουσιών, η ευελιξία της διαδικασίας διασφαλίζεται από την ικανότητα των δευτερογενών λυσοσωμάτων:
- συγχωνεύονται με πρωτογενή λυσοσώματα που φέρνουν ένα νέο τμήμα ενζύμων.
- σύντηξη με νέα σωματίδια τροφής ή ενδοκυτταρικά κυστίδια, διατηρώντας μια συνεχή διαδικασία διάσπασης.
- συντήκονται με άλλα δευτερεύοντα λυσοσώματα για να σχηματίσουν μια μεγάλη δομή ικανή να απορροφά άλλα κυτταρικά οργανίδια.
- απορροφήστε πινοκυτταρικά κυστίδια, μετατρέποντάς τα σε πολυκυστιδωτό σώμα.
Η δομή του λυσοσώματος δεν αλλάζει δραματικά. Συνήθως αυξάνεται μόνο σε μέγεθος.
Άλλοι τύποι λυσοσωμάτων
Μερικές φορές η διάσπαση των ουσιών που έχουν εισέλθει στο λυσόσωμα δεν φτάνει στο τέλος. Τα άπεπτα σωματίδια δεν απομακρύνονται από το οργανίδιο, αλλά συσσωρεύονται σε αυτό. Αφού εξαντληθεί η παροχή υδρολυτικών ενζύμων, τα περιεχόμενα συμπιέζονται και υποβάλλονται σε επεξεργασία, η δομή του λυσοσώματος γίνεται πιο περίπλοκη, στρωματοποιημένη. Μπορεί επίσης να εναποτεθούν χρωστικές. Το λυσόσωμα μεταμορφώνεται σε ένα υπολειπόμενο σώμα.
Επιπλέον, τα υπολειμματικά σώματα παραμένουν στο κύτταρο ή απομακρύνονται από αυτό με εξωκυττάρωση.
Αυτοφαγοσώματα μπορούν να βρεθούν σε πρωτεϊνικά κύτταρα. Από τη φύση τους ανήκουν σε δευτερογενή λυσοσώματα. Μέσα σε αυτά τα οργανίδια, βρίσκονται υπολείμματα μεγάλων κυτταρικών συστατικών και κυτταροπλασματικών δομών. Σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της κυτταρικής βλάβης, της γήρανσης των κυτταρικών οργανιδίων και χρησιμεύουν για τη χρήση κυτταρικών συστατικών, απελευθερώνοντας μονομερή.
Λειτουργίες του λυσοσώματος στο κύτταρο
Τα λυσοσώματα, πρώτα απ 'όλα, παρέχουν στο κύτταρο το απαραίτητο δομικό υλικό, αποπολυμερίζοντας τις ουσίες που έχουν εισέλθει σε αυτό.
Η διάσπαση των υδατανθράκων είναι ένας σημαντικός κρίκος στον ενεργειακό μεταβολισμό του κυττάρου, παρέχοντας ένα υπόστρωμα για μετατροπή στα μιτοχόνδρια.
Τα λυσοσώματα είναι επίσης ένας αμυντικός σύνδεσμος στο ανοσοποιητικό σύστημα του σώματος:
- Μετά από φαγοκυττάρωση βακτηρίων από λευκοκύτταρα, τα λυσοσώματα χύνουν το περιεχόμενό τους στην κοιλότητα του φαγοκυτταρικού κυστιδίου και καταστρέφουν τον επιβλαβή μικροοργανισμό.
- Απελευθέρωση πρωτεολυτικών ενζύμων κατά την απόπτωση - προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος.
- Χρησιμοποιήστε κατεστραμμένα και "γερασμένα" κυτταρικά οργανίδια.
Σε συνδυασμό με τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό, η συμμετοχή των λυσοσωμάτων στη διαδικασία αξιοποίησης των διαφόρων δομών εξασφαλίζει την ανανέωση του οργανισμού.
