Svaka živa ćelija ima skup struktura koje joj omogućavaju da demonstrira sva svojstva živog organizma. Da bi pravilno funkcionirala, stanica mora primiti dovoljno hranjivih tvari, razgraditi ih i osloboditi energiju koja se zatim koristi za podršku životnim procesima.
U prvoj fazi složenih procesa upravljanja energijom su lizosomi ćelije, koji su isprepleteni duž ivica spljoštenih cisterni diktiosoma (Golgijev kompleks).
Kako rade lizozomi
Lizozomi su sferna jednomembranska tijela prečnika od 0,2 do 2 mikrona, koja sadrže kompleks hidrolitičkih enzima. Oni su u stanju da razbiju bilo koji prirodni polimer ili supstancu složene strukture koja uđe u ćeliju kao hranjivi supstrat ili strani agens:
- proteini i polipeptidi;
- polisaharidi (skrob, dekstrini, glikogen);
- nukleinske kiseline;
- lipidi.
Ovu efikasnost osigurava oko 40 različitih vrsta enzima sadržanih ukako u matriksu lizosoma tako i na unutrašnjoj strani membrane u adherentnom stanju.
Lizosomska hemija
Membrana koja okružuje lizozom štiti organele i druge ćelijske komponente od probavljanja enzimskim kompleksom. Ali na kraju krajeva, u samoj vezikuli, svi enzimi su proteinskog porijekla, zašto ih ne razgrađuju proteaze?
Činjenica je da su enzimi unutar lizozoma u glikozilovanom stanju. Ova "ljuska" ugljikohidrata ih čini slabo prepoznatim od strane proteolitičkih enzima.
Reakcija sredine unutar lizozoma je blago kisela (pH 4,5-5), za razliku od gotovo neutralne reakcije hijaloplazme. Stvara povoljne uslove za delovanje enzima i obezbeđuje se radom H+-ATPaze, koja pumpa protone u organelu.
Proces transformacije lizozoma
Morfološki, dva glavna tipa lizosoma se razlikuju u ćeliji - primarni i sekundarni.
Primarni lizozomi su male vezikule, glatkih zidova ili obrubljenih, odvojene od cisterni Golgijevog kompleksa. Sadrže skup hidrolitičkih enzima koji su prethodno formirani na granularnim (hrapavim) EPR membranama. Do apsorpcije hranljivog supstrata, lizozomi su u neaktivnom obliku.
Da bi enzimi radili, čestice hrane ili tečnosti moraju ući u lizozom. Ovo se dešava na dva načina:
- Autofagijom, kada česticu hrane preuzme lizozom iz okolne citoplazme. U ovom slučaju, membrana organele invaginira na mjestu kontakta sa česticomi formira endocitnu vezikulu, a zatim se spaja u lizozom.
- Heterofagijom, kada se lizozom stapa sa endocitnim vezikulama zarobljenim u citoplazmi ćelije kao rezultat apsorpcije čvrstih čestica ili tečnosti izvana.
Sekundarni lizozomi su vezikule koje sadrže i enzime i supstrat za varenje. Odlikuju se izraženom hidrolitičkom aktivnošću i nastaju kao rezultat apsorpcije supstrata primarnim lizozomom.
Uprkos činjenici da su funkcije lizosoma svedene na probavu (razgradnju) čvrstih organskih čestica i otopljenih supstanci, svestranost procesa je osigurana sposobnošću sekundarnih lizosoma:
- spoj sa primarnim lizosomima koji donose novi dio enzima;
- spajati s novim česticama hrane ili endocitnim vezikulama, održavajući kontinuirani proces razgradnje;
- spajati sa drugim sekundarnim lizosomima kako bi se formirala velika struktura sposobna da apsorbuje druge ćelijske organele;
- apsorbuju pinocitne vezikule, pretvarajući se u multivezikularno tijelo.
Struktura lizosoma se ne mijenja dramatično. Obično se samo povećava.
Druge vrste lizosoma
Ponekad razgradnja supstanci koje su ušle u lizozom ne ide do kraja. Nesvarene čestice se ne uklanjaju iz organele, već se akumuliraju u njoj. Nakon što se iscrpi zaliha hidrolitičkih enzima, sadržaj se zbije i obradi, struktura lizosoma postaje složenija, slojevita. Mogu se taložiti i pigmenti. Lizozom se transformiše u zaostalo tijelo.
Dalje, zaostala tijela ostaju u ćeliji ili se uklanjaju iz nje egzocitozom.
Autofagozomi se mogu naći u ćelijama protista. Po svojoj prirodi pripadaju sekundarnim lizozomima. Unutar ovih organela nalaze se ostaci velikih ćelijskih komponenti i citoplazmatskih struktura. Nastaju tokom oštećenja ćelija, starenja ćelijskih organela i služe za iskorišćavanje ćelijskih komponenti, oslobađajući monomere.
Funkcije lizosoma u ćeliji
Lizozomi, pre svega, obezbeđuju ćeliji neophodan građevinski materijal, depolimerizujući supstance koje su u nju ušle.
Razgradnja ugljenih hidrata je važna karika u energetskom metabolizmu ćelije, obezbeđujući supstrat za konverziju u mitohondrijima.
Lizozomi su takođe odbrambena karika u imunološkom sistemu organizma:
- Nakon fagocitoze bakterije leukocitima, lizozomi izlivaju svoj sadržaj u šupljinu fagocitnog vezikula i uništavaju štetni mikroorganizam.
- Oslobodite proteolitičke enzime tokom apoptoze - programirane ćelijske smrti.
- Koristite oštećene i "ostarele" ćelijske organele.
U kombinaciji sa proliferacijom ćelija, učešće lizosoma u procesu iskorišćavanja različitih struktura obezbeđuje obnovu organizma.
