Vsaka živa celica ima niz struktur, ki ji omogočajo, da pokaže vse lastnosti živega organizma. Za pravilno delovanje mora celica prejeti dovolj hranil, jih razgraditi in sprostiti energijo, ki se nato porabi za podporo življenjskim procesom.
Na prvi stopnji kompleksnih procesov upravljanja z energijo so lizosomi celice, ki so prepleteni po robovih sploščenih cistern diktiosoma (Golgijev kompleks).
Kako delujejo lizosomi
Lizosomi so sferična enomembranska telesa s premerom od 0,2 do 2 mikrona, ki vsebujejo kompleks hidrolitičnih encimov. Sposobni so razgraditi kateri koli naravni polimer ali snov kompleksne strukture, ki vstopi v celico kot hranilni substrat ali tuje sredstvo:
- proteini in polipeptidi;
- polisaharidi (škrob, dekstrini, glikogen);
- nukleinske kisline;
- lipidi.
To učinkovitost zagotavlja približno 40 različnih vrst encimov, ki jih vsebujetako v matriksu lizosoma kot na notranji strani membrane v adherentnem stanju.
kemija lizosomov
Membrana, ki obdaja lizosom, ščiti organele in druge celične komponente pred prebavo encimskega kompleksa. Toda navsezadnje so v samem mehurčku vsi encimi beljakovinskega izvora, zakaj jih ne razgradijo proteaze?
Dejstvo je, da so znotraj lizosomov encimi v glikoziliranem stanju. Zaradi te "lupine" ogljikovih hidratov jih proteolitični encimi slabo prepoznajo.
Reakcija okolja znotraj lizosoma je rahlo kisla (pH 4,5–5), v nasprotju s skoraj nevtralno reakcijo hialoplazme. Ustvarja ugodne pogoje za delovanje encimov in ga zagotavlja delo H+-ATPaze, ki črpa protone v organele.
proces transformacije lizosoma
Morfološko se v celici razlikujeta dve glavni vrsti lizosomov - primarni in sekundarni.
Primarni lizosomi so majhni mehurčki z gladkimi stenami ali obrobljenimi, ločeni od cistern Golgijevega kompleksa. Vsebujejo niz hidrolitičnih encimov, ki so bili predhodno oblikovani na zrnatih (hrapavih) EPR membranah. Dokler se hranilni substrat ne absorbira, so lizosomi v neaktivni obliki.
Da bi encimi delovali, morajo delci hrane ali tekočine vstopiti v lizosom. To se zgodi na dva načina:
- Z avtofagijo, ko delček hrane prevzame lizosom iz okoliške citoplazme. V tem primeru membrana organele invaginira na mestu stika z delcemin tvori endocitni mehurček, nato pa se vlije v lizosom.
- S heterofagijo, ko se lizosom zlije z endocitnimi vezikli, ujetimi v citoplazmi celice zaradi absorpcije trdnih delcev ali tekočin od zunaj.
Sekundarni lizosomi so vezikli, ki vsebujejo encime in substrat za prebavo. Zanje je značilna izrazita hidrolitična aktivnost in nastanejo kot posledica absorpcije substrata s primarnim lizosomom.
Kljub dejstvu, da so funkcije lizosoma zmanjšane na prebavo (razgradnjo) trdnih organskih delcev in raztopljenih snovi, je vsestranskost postopka zagotovljena z zmožnostjo sekundarnih lizosomov:
- združi se s primarnimi lizosomi, ki prinesejo nov del encimov;
- varovalka z novimi delci hrane ali endocitnimi vezikli, ki ohranja stalen proces razgradnje;
- fuzijo z drugimi sekundarnimi lizosomi, da tvorijo veliko strukturo, ki je sposobna absorbirati druge celične organele;
- absorbirajo pinocitne vezikle in se spremenijo v multivezikularno telo.
Struktura lizosoma se ne spremeni bistveno. Običajno se samo poveča.
Druge vrste lizosomov
Včasih razgradnja snovi, ki so vstopile v lizosom, ne gre do konca. Neprebavljeni delci se ne odstranijo iz organele, ampak se v njej kopičijo. Ko je zaloga hidrolitskih encimov izčrpana, se vsebina stisne in predela, struktura lizosoma postane bolj kompleksna, plastna. Lahko se odlagajo tudi pigmenti. Lizosom se spremeni v preostalo telo.
Poleg tega preostala telesa ostanejo v celici ali se iz nje odstranijo z eksocitozo.
Avtofagosome lahko najdemo v protističnih celicah. Po svoji naravi spadajo med sekundarne lizosome. Znotraj teh organelov najdemo ostanke velikih celičnih komponent in citoplazemskih struktur. Nastanejo med poškodbami celic, staranjem celičnih organelov in služijo za izkoriščanje celičnih komponent, pri čemer se sproščajo monomeri.
Funkcije lizosoma v celici
Lizosomi najprej zagotovijo celici potreben gradbeni material, depolimerizirajo snovi, ki so vstopile vanjo.
Razgradnja ogljikovih hidratov je pomembna povezava v energijskem metabolizmu celice, ki zagotavlja substrat za pretvorbo v mitohondrijih.
Lizosomi so tudi obrambna povezava v imunskem sistemu telesa:
- Po fagocitozi bakterij z levkociti lizosomi izlijejo svojo vsebino v votlino fagocitnega mehurčka in uničijo škodljivi mikroorganizem.
- Sprostite proteolitične encime med apoptozo – programirano celično smrtjo.
- Izkoristite poškodovane in "stare" celične organele.
V kombinaciji s celično proliferacijo sodelovanje lizosomov v procesu izrabe različnih struktur zagotavlja obnovo telesa.
