Hver levende celle har et sæt strukturer, der gør den i stand til at demonstrere alle en levende organismes egenskaber. For at fungere ordentligt skal cellen modtage nok næringsstoffer, nedbryde dem og frigive energi, som derefter bruges til at understøtte livsprocesser.
I det første trin af komplekse energistyringsprocesser er cellens lysosomer, som er snøret langs kanterne af de flade cisterner i diktyosomet (Golgi-komplekset).
Sådan virker lysosomer
Lysosomer er sfæriske enkeltmembranlegemer med en diameter på 0,2 til 2 mikron, som indeholder et kompleks af hydrolytiske enzymer. De er i stand til at nedbryde enhver naturlig polymer eller substans med kompleks struktur, der kommer ind i cellen som et næringssubstrat eller fremmedmiddel:
- proteiner og polypeptider;
- polysaccharider (stivelse, dextriner, glykogen);
- nukleinsyrer;
- lipider.
Denne effektivitet leveres af omkring 40 forskellige typer enzymer indeholdt ibåde i lysosomets matrix og på indersiden af membranen i en adhærerende tilstand.
Lysosomkemi
Membranen, der omgiver lysosomet, beskytter organeller og andre cellekomponenter mod at blive fordøjet af enzymkomplekset. Men når alt kommer til alt, i selve vesiklen er alle enzymer af proteinoprindelse, hvorfor nedbrydes de ikke af proteaser?
Faktum er, at inde i lysosomerne er enzymerne i en glykosyleret tilstand. Denne kulhydrat-"skal" gør dem dårligt genkendt af proteolytiske enzymer.
Reaktionen af miljøet inde i lysosomet er let sur (pH 4,5-5), i modsætning til den næsten neutrale reaktion af hyaloplasmaet. Det skaber gunstige betingelser for enzymers virkning og er tilvejebragt af arbejdet fra H+-ATPase, som pumper protoner ind i organellen.
Lysosomtransformationsproces
Morfologisk skelnes der mellem to hovedtyper af lysosomer i cellen - primære og sekundære.
Primære lysosomer er små vesikler, glatvæggede eller afgrænsede, adskilt fra cisternerne i Golgi-komplekset. De indeholder et sæt hydrolytiske enzymer, der tidligere er dannet på granulære (ru) EPR-membraner. Indtil absorptionen af næringssubstratet er lysosomer i en inaktiv form.
For at enzymer skal virke, skal madpartikler eller væsker komme ind i lysosomet. Dette sker på to måder:
- Ved autofagi, når en fødevarepartikel optages af et lysosom fra det omgivende cytoplasma. I dette tilfælde invaginerer organellens membran ved kontaktpunktet med partiklenog danner en endocytisk vesikel og snører sig derefter ind i lysosomet.
- Ved heterofagi, når lysosomet fusionerer med endocytiske vesikler fanget i cellens cytoplasma som et resultat af absorption af faste partikler eller væsker udefra.
Sekundære lysosomer er vesikler, der indeholder både enzymer og substrat til fordøjelse. De er karakteriseret ved udt alt hydrolytisk aktivitet og dannes som et resultat af absorption af substratet af det primære lysosom.
På trods af det faktum, at lysosomets funktioner er reduceret til fordøjelse (nedbrydning) af faste organiske partikler og opløste stoffer, sikres processens alsidighed af sekundære lysosomers evne:
- fusion med primære lysosomer, der bringer en ny portion enzymer ind;
- smelter sammen med nye fødevarepartikler eller endocytiske vesikler, og opretholder en kontinuerlig nedbrydningsproces;
- smelter sammen med andre sekundære lysosomer for at danne en stor struktur, der er i stand til at absorbere andre celleorganeller;
- absorber pinocytiske vesikler og bliver til en multivesikulær krop.
Strukturen af lysosomet ændrer sig ikke dramatisk. Det øges norm alt kun i størrelse.
Andre typer lysosomer
Nogle gange slutter nedbrydningen af stoffer, der er kommet ind i lysosomet, ikke til enden. Ufordøjede partikler fjernes ikke fra organellen, men ophobes i den. Efter at forsyningen af hydrolytiske enzymer er opbrugt, komprimeres indholdet og behandles, lysosomets struktur bliver mere kompleks, lagdelt. Pigmenter kan også aflejres. Lysosomet omdannes til en resterende krop.
Yderligere forbliver resterende legemer i cellen eller fjernes fra den ved eksocytose.
Autofagosomer kan findes i protistceller. Af deres natur tilhører de sekundære lysosomer. Inde i disse organeller findes rester af store cellekomponenter og cytoplasmatiske strukturer. De dannes under cellebeskadigelse, ældning af celleorganeller og tjener til at udnytte cellekomponenter og frigive monomerer.
Lysosomets funktioner i cellen
Lysosomer forsyner først og fremmest cellen med det nødvendige byggemateriale og depolymeriserer stoffer, der er kommet ind i den.
Nedbrydningen af kulhydrater er et vigtigt led i cellens energimetabolisme, der leverer et substrat for omdannelse i mitokondrier.
Lysosomer er også et forsvarsled i kroppens immunsystem:
- Efter fagocytose af bakterier med leukocytter hælder lysosomer deres indhold ind i hulrummet i fagocytvesiklen og ødelægger den skadelige mikroorganisme.
- frigiver proteolytiske enzymer under apoptose - programmeret celledød.
- Brug beskadigede og "ældne" celleorganeller.
I kombination med celleproliferation sikrer deltagelse af lysosomer i processen med udnyttelse af forskellige strukturer fornyelsen af kroppen.
