Лизосомы. Структура лизосом и их химическая характеристика.

Лизосомы не являются самостоятельными структурами клетки, т.к. они образуются за счет активности ЭПР и комплекса Гольджи. И в этом отношении они очень похожи на секреторные вакуоли. Основная их функция заключается в участии в процессах внутриклеточного расщепления, как экзогенных, так и эндогенных макромолекул.

Открыты были французским ученым Де Дювом в 1955 году. Окружены одной липопротеидной мембраной. Содержат кислые гидролитические ферменты (гидролазы), расщепляющие все органические вещества. По специфичности делятся примерно на 40 видов, например, нуклеазы, гликозидазы, сульфидазы и т.д.

Оптимум действия гидролаз рН = 5 (кислая среда). Самая характерная – кислая фосфотаза.

Было высказано предположение, что, вероятнее всего, мембраны лизосом защищены от действия кислых гидролаз олигосахаридными участками, которые присоединяются к гидролазам в ЭПР в результате процесса первичного гликозелирования. Эти участки либо не узнаются гидролазами вообще, либо просто мешают гидролазам взаимодействовать с ними.

Гидролазы обладают особенностями:

1) Развитый рецепторный аппарат;

2) За счет микротрубочек лизосомы очень активно перемещаются в клетке;

3) Они способны к локальному разрушению мембраны при контакте с эндосомами.

Лизосомы представлены несколькими фракциями. Подразделяются на первичные, вторичные, остаточные тельца (телосомы) и аутофагосомы.

Первичные лизосомы – мелкие мембранные пузырьки, около 100 нм, с бесструктурным содержимым, содержащим набор гидролаз. Их практически невозможно отличить от других секреторных пузырьков. Часть из них имеет клатриновую оболочку. Первичные лизосомы в дальнейшем сливаются с эндосомами, поступившими в клетку снаружи и образуют вторичную лизосому или внутриклеточную пищеварительную вакуоль. При слиянии первичной лизосомы с эндосомой происходит диссоциация комплекса манноза-6-фосфатного-рецептора гидролаза из-за кислой среды внутри вторичной лизосомы. Свободный фермент после потери фосфатной группы вступает в работу. Расщепляет полимеры до мономеров, затем происходит транспорт в состав гиалоплазмы клетки, где они включаются в процессы. Первичная лизосома может вновь слиться с эндосомой. Процесс слияния и переваривания - гетерофагицескай цикл.

Однако переваривание и расщепление молекул может идти и не до конца. В этом случае, в полостях лизосом происходит накопление непереваренных продуктов и вторичная лизосома превращается в остаточное тельце или в телолизосомы. Остаточные тельца уже содержат меньше гидролаз. Они или остаются в клетке до ее гибели или выходят из клетки путем экзоцитоза. Там же происходит отложение пигмента. Например, у человека лизопусцин (пигмент старения).

Кроме гетерофагического цикла, в клетках происходит и аутофагический цикл, связанный с перевариванием собственных структур клетки. Аутофагосомы присутствуют и в клетках простейших, и в клетках растений, и у животных. По своей морфологии их относят к вторичным лизосомам, но с тем отличием, что в составе этих лизосом встречаются фрагменты или даже целые цитоплазматические структуры, такие как митохондрии, пластиды, элементы ЭПР, рибосомы, гранулы гликогена и другие вещества. Полагают, что процесс образование аутофагосом связан с выстраиванием вокруг клеточного органоида первичных лизосом, затем их слияние друг с другом. Таким образом они отделяют структуру, подлежащую перевариванию, от основной цитоплазмы.     Полагают, что аутофагосомы задействованы в процессе апоптоза (запрограммированная гибель). Такой функции подвергаются митохондрии печени, которые живут 9 – 10 суток. Установлено, что число лизосом увеличивается в клетке при патологии.

Лизосомные накопления – первичная генная мутация, приводящая к потере активности отдельных ферментов, участвующих в функционировании лизосом.