Katrai dzīvai šūnai ir noteikts struktūru kopums, kas ļauj demonstrēt visas dzīvā organisma īpašības. Lai šūna darbotos pareizi, tai jāsaņem pietiekami daudz barības vielu, tās jāsadala un jāatbrīvo enerģija, kas pēc tam tiek izmantota dzīvības procesu atbalstam.
Sarežģītu enerģijas pārvaldības procesu pirmajā posmā atrodas šūnas lizosomas, kas ir savītas gar diktiosomas (Golgi kompleksa) saplacināto cisternu malām.
Kā darbojas lizosomas
Lizosomas ir sfēriski vienas membrānas ķermeņi ar diametru no 0,2 līdz 2 mikroniem, kas satur hidrolītisko enzīmu kompleksu. Tie spēj noārdīt jebkuru dabisko polimēru vai sarežģītas struktūras vielu, kas nonāk šūnā kā barības vielu substrāts vai svešķermenis:
- proteīni un polipeptīdi;
- polisaharīdi (ciete, dekstrīni, glikogēns);
- nukleīnskābes;
- lipīdi.
Šo efektivitāti nodrošina aptuveni 40 dažādu veidu enzīmi, ko saturgan lizosomas matricā, gan membrānas iekšējā pusē saķeres stāvoklī.
Lizosomu ķīmija
Membrāna, kas ieskauj lizosomu, aizsargā organellus un citus šūnu komponentus no fermentu kompleksa sagremošanas. Bet galu galā pašā vezikulā visi fermenti ir proteīnu izcelsmes, kāpēc tos nesadala proteāzes?
Fakts ir tāds, ka lizosomu iekšpusē fermenti ir glikozilētā stāvoklī. Šis ogļhidrātu "apvalks" liek tos slikti atpazīt proteolītiskajiem enzīmiem.
Apkārtējās vides reakcija lizosomā ir nedaudz skāba (pH 4,5–5), atšķirībā no gandrīz neitrālas hialoplazmas reakcijas. Tas rada labvēlīgus apstākļus enzīmu darbībai, un to nodrošina H+-ATPāzes darbs, kas iesūknē protonus organellā.
Lizosomu transformācijas process
Morfoloģiski šūnā izšķir divus galvenos lizosomu veidus - primāro un sekundāro.
Primārās lizosomas ir mazi pūslīši ar gludām sienām vai apmalēm, kas atdalīti no Golgi kompleksa cisternām. Tie satur hidrolītisko enzīmu komplektu, kas iepriekš izveidots uz granulētām (rupjām) EPR membrānām. Līdz barības vielu substrāta uzsūkšanai lizosomas ir neaktīvā formā.
Lai fermenti darbotos, pārtikas daļiņām vai šķidrumiem jāiekļūst lizosomā. Tas notiek divos veidos:
- Ar autofagiju, kad pārtikas daļiņu uzņem lizosoma no apkārtējās citoplazmas. Šajā gadījumā organellas membrāna iekļūst saskares vietā ar daļiņuun veido endocītu pūslīšu, un pēc tam ievelkas lizosomā.
- Ar heterofagiju, kad lizosoma saplūst ar endocītu pūslīšiem, kas iesprostoti šūnas citoplazmā cieto daļiņu vai šķidrumu no ārpuses absorbcijas rezultātā.
Sekundārās lizosomas ir pūslīši, kas satur gan fermentus, gan substrātu gremošanai. Tiem ir raksturīga izteikta hidrolītiskā aktivitāte un tie veidojas substrāta absorbcijas rezultātā primārajā lizosomā.
Neskatoties uz to, ka lizosomas funkcijas ir reducētas līdz cieto organisko daļiņu un izšķīdušo vielu sagremošanai (sadalīšanai), procesa daudzpusību nodrošina sekundāro lizosomu spēja:
- saplūst ar primārajām lizosomām, kas ienes jaunu fermentu daļu;
- saplūst ar jaunām pārtikas daļiņām vai endocītu pūslīšiem, saglabājot nepārtrauktu sadalīšanās procesu;
- saplūst ar citām sekundārajām lizosomām, veidojot lielu struktūru, kas spēj absorbēt citas šūnu organellas;
- absorbē pinocītu pūslīšus, pārvēršoties multivezikulārā ķermenī.
Lizosomas struktūra krasi nemainās. Parasti tas tikai palielinās.
Citi lizosomu veidi
Dažkārt lizosomā nonākušo vielu sadalīšanās nenotiek līdz galam. Nesagremotās daļiņas netiek izņemtas no organellas, bet uzkrājas tajā. Pēc hidrolītisko enzīmu piegādes izsīkšanas, saturs tiek saspiests un apstrādāts, lizosomas struktūra kļūst sarežģītāka, slāņaināka. Var nogulsnēties arī pigmenti. Lizosoma pārvēršas ķermeņa atlikumā.
Turklāt atlikušie ķermeņi paliek šūnā vai tiek izņemti no tās ar eksocitozi.
Autofagosomas var atrast protistu šūnās. Pēc savas būtības tie pieder pie sekundārajām lizosomām. Šo organellu iekšpusē ir atrodamas lielu šūnu komponentu paliekas un citoplazmas struktūras. Tie veidojas šūnu bojājumu, šūnu organellu novecošanas laikā un kalpo šūnu komponentu izmantošanai, atbrīvojot monomērus.
Lizosomas funkcijas šūnā
Lizosomas, pirmkārt, nodrošina šūnu ar nepieciešamo būvmateriālu, depolimerizējot tajā nonākušās vielas.
Ogļhidrātu sadalīšana ir svarīga saikne šūnas enerģijas metabolismā, nodrošinot substrātu konversijai mitohondrijās.
Lizosomas ir arī aizsardzības saite organisma imūnsistēmā:
- Pēc baktēriju fagocitozes ar leikocītu palīdzību lizosomas izlej savu saturu fagocītu pūslīšu dobumā un iznīcina kaitīgo mikroorganismu.
- Apoptozes laikā atbrīvot proteolītiskos enzīmus - ieprogrammēta šūnu nāve.
- Izmantojiet bojātas un "novecojušas" šūnu organellas.
Kombinācijā ar šūnu proliferāciju lizosomu līdzdalība dažādu struktūru utilizācijas procesā nodrošina organisma atjaunošanos.
