Какие ферменты содержаться в лизосомах
В данной статье будет рассмотрено строение лизосом, их функции и значение. Если переводить с греческого языка, то лизосома – это растворение тела. Это органелла, полость которой имеет кислую среду. В последней находится большое количество ферментов. Строение лизосом, химический состав и функции могут быть различными.
Главное назначение этой неотъемлемой части клетки – это внутриклеточное пищеварение (так можно объяснить наличие большого количества различных ферментов).
Впервые обнаружил этот органоид бельгийский ученый Кристиан де Дюв. Лизосомы имеются во всех клетках у млекопитающих, исключением являются – эритроциты. Эти органоиды характерны для всех эукариот. Прокариоты лишены лизосом, так как отсутствует внутриклеточное пищеварение и фагоцитоз.
Лизосомы
И так, каково же строение лизосом? Если говорить обобщенно, то органеллы представляются в виде мембранных пузырьков с кислотной средой. Образованы они из:
- везикул;
- эндосом.
Строение лизосом схоже с некоторыми органеллами клеток, однако есть и еще одна отличительная черта – белковые ферменты. Как уже говорилось ранее, лизосома обеспечивает внутриклеточное пищеварение, она способна расщеплять на простейшие соединения следующие полимеры:
- белки;
- жиры;
- углеводы;
- нуклеиновые кислоты.
Также ранее упоминалось, что лизосомы могут иметь разные размеры. В зависимости от места обитания их величина колеблется в пределах 0,3-0,5 мкм.
Лизосомы просто необходимы, они играют важную роль в жизнедеятельности клетки. Данные разновидности везикул обеспечивают данные процессы:
- фагоцитоз;
- аутофагоцитоз.
Хоть количество и внешний вид могут быть разными, наиболее часто они принимают следующие формы:
- сферическая;
- овальная;
- тубулярная.
Количество может варьироваться от одной до нескольких тысяч. Например, клетки растений и грибов содержат одну большую органелу, а в животных клетках их может насчитываться до нескольких тысяч. В последнем случае лизосомы имеют меньшие размеры и не занимают более пяти процентов объема клетки.
Типы лизосом
Лизосомы, строение и функции которых мы рассматриваем в данной статье, можно строго поделить на две группы:
- первичные;
- вторичные.
Первичные – это только образованные, они еще не принимали участия в пищеварении, к вторичным лизосомам относятся органеллы, в которых происходит переваривание.
Так же лизосомы делятся на следующие группы:
- гетерофагические (слияние фагосомы и первичной лизосомы);
- аутофагическая (слияние разрушающейся органеллы с первичной лизосомой);
- мультивезикулярное тельце (образуется путем слияния жидкости, окруженной мембраной, с первичной лизосомой);
- остаточное тельце (лизосомы с остатками не переваренных веществ).
Функции
Мы коротко рассмотрели строение клетки лизосомы, выделили виды. Теперь отметим основные функции. Для чего нужен данный органоид клетке? К обязанностям органеллы относятся:
- внутриклеточное пищеварение;
- аутофагия;
- автолиз;
- обмен веществ.
Теперь немного подробнее о каждой функции. Ранее уже упоминалось, что лизосомы содержат огромное количество ферментов. Живые организмы отличаются процессом, который имеет название – эндоцитоз. При нем во внутреннюю полость клетки поступают различные питательные вещества, бактерии и так далее. Ферменты, содержащиеся внутри лизосом, переваривают поступающие вещества, так происходит внутриклеточное пищеварение.
Аутофагия – это процесс обновления клетки. Лизосомы способны переваривать не только те вещества, которые поступают из вне, но и производимые самими органоидами. Они способны избавляться от ненужных элементов, благотворно влияя на клетку и организм в целом.
Автолизом называют процесс самоуничтожения. Его легко проследить на примере перевоплощения головастика в лягушку. Благодаря автолизу у головастика пропадает хвост.
Так как при переваривании веществ образуются простые элементы, которые попадают во внутреннюю среду клетки, то можно говорить, что лизосомы участвуют в обмене веществ. Простейшие элементы не пропадают бесследно, а вовлекаются в обмен веществ.
Участие лизосом в пищеварении клетки
Рассматривая строение органоида лизосомы, было сказано, что внутри органеллы находятся ферменты. Благодаря ним происходит внутриклеточное пищеварение. Теперь подробнее о том, какие это ферменты, для расщепления каких веществ они нужны? Всех их можно классифицировать следующим образом:
- эстеразы (расщепление сложных эфирных спиртов, кислоты);
- пептид-гидролазы (белки, пептиды);
- нуклеазы (расщепление фосфодиэфирных связей в полинуклеотидной цепи нуклеиновых кислот);
- гликозидазы (расщепление углеводов).
Все эти ферменты необходимы для осуществления внутриклеточного пищеварения. Каждый выполняет свою определенную функцию.
Источник
Лизосома (от др.-греч λύσις — растворение и sōma — тело) — одномембранных органеллы, содержащий гидролитические ферменты и выполняет функцию внутриклеточного расщепления макромолекул. Лизосомы были открыты бельгийским цитологом Кристианом де Дювом в 1955 году.
Лизосомы выполняют в клетке следующие функции: расщепление внутри- и внеклеточных отходов, и старых органелл, уничтожения патогенных микроорганизмов, обеспечение клетки питательными веществами.
Ферменты лизосом
Лизосомы содержат более 40 различных кислых гидролаз, в частности протеазы, нуклеазы, липазы, фосфолипазы, фосфатазы, сульфатазы. Оптимум pH для этих ферментов лежит в пределах 4,5-5, именно такая кислотность поддерживается внутри лизосом. Кроме того, протеазы проявляют максимальную активность только после ограниченного протеолиза. Биологическое значение таких особенностей заключается в защите цитоплазмы клетки от расщепления ферментами лизосом. Даже если мембрана, отделяющую этот компартмент, по каким-то причинам потеряет целостность гидролазы НЕ будут активными в цитозоле с pH около 7,2.
Лизосомальных мембран
Мембрана лизосом характеризуется высоким уровнем гликозилирования белков, входящих в ее состав. Таким образом они защищены от действия протеаз в просвете лизосомы. Также в этих мембранах имеется большое количество транспортных белков, переносящих конечные продукты расщепления, такие как аминокислоты и простые сахара, в цитоплазму. Вакуолярная H + -АТФаза в мембране лизосом использует энергию, выделяющуюся при расщеплении АТФ, для транспорта протонов в их просвет. Это необходимо не только для поддержания низких значений pH, но и для создания потенциала H +, который может быть использован для переноса малых метаболитов через мембрану.
Гетерогенность лизосом
Лизосомы были впервые открыты как отдельный компартмент с набором особых биохимических характеристик благодаря методу фракционирования клеточных экстрактов. Только позже их удалось увидеть с помощью электронного микросокопа. Лизосомы чрезвычайно разнообразны по форме и функциям, однако их можно отличить от других органелл используя специфические антитела или гистохимические методы. Используя такие подходы лизосомы удалось обнаружить во всех эукариотических организмов.
У растений функции лизосом выполняют вакуоли, которые обычно занимают от 30 до 90% объема клетки. С лизосомами их роднит наличие гидролитических ферментов низкие значения pH содержания, однако кроме пищеварения эти органеллы играют роль во многих процессах, и часто в одной клетке имеющиеся вакуоли различного назначения.
В животных клетках лизосомы связаны общим циклом созревания с эндосомы. Поздние эндосомы содержат материал захвачен мембраной в процессе эндоцитоза, а также новосинтезированные гидролитические ферменты. Они сливаются с лизосомами и формируют структуры, которые называют ендолизосомамы, последние сливаются между собой. Только после того, как в ендолизсомах переваривается большинство поглощенного материала, они становятся небольшим сферическими и плотными, то есть превращаются в «классические» лизосомы, которые снова могут вступать в цикл сливаясь с эндосомы или ендолизосомамы.
Образование
Ферменты, содержащиеся внутри лизосом, в своем большинстве синтезируются на рибосомах шероховатого эндоплазматического ретикулума, оттуда транспортируются в везикулах к аппарату Гольджи, где сортируются в отдельные мембранные пузырьки, видшнуровоються от его транс -стороны. Зато субстраты для переваривания доставляются в лизосомы как минимум тремя различными способами: от эндосом, автофагосм и фагосом.
Лучше изучен путь деградации субстратов, захватываются клеткой в процессе эндоцитоза. Эти вещества в маленьких везикулах поступают в ранних эндосом, содержащих небольшое количество гидролитических ферментов, которые происходят из аппарата Гольджи. Ранние эндосомы превращаются в поздние эндосомы с пониженным pH (около 6) и большим количеством гидролаз, здесь начинается пищеварение. Поздние эндосомы сливаются с лизосомами с образованием ендолизосом, которые после завершения пищеварения снова превращаются в лизосомы. При этом белки, характерные для эндосом, селективно собираются с мембран и транспортируются специальными везикулами к эндосом или сети транс -Гольджи.
В случае автофагии, в функции которой принадлежит обезвреживания старых и неисправных органелл и обеспечения клетки питательными веществами в условиях голодания, субстрат предназначен для расщепления сначала окружается двойной мембраной с образованием автофагосомы. Позже эта везикула сливается с лизосомой, где и происходит переваривание.
Третий путь характерен для клеток специализированных на фагоцитозе крупных частиц и микроорганизмов. Фагосомы, образующиеся при этом, имеют такую же судьбу, как и автофагосомы.
Источник
В предложенной вам работе мы предлагаем рассмотреть функции лизосом, их назначение. Среди некоторых предназначений мы выделим более существенные и напишем о них более подробно.
Начнём с того, что всё|все состоит из клеток. Эти структурные единицы настолько малы, что мы можем их увидеть только в лабораторных условиях при помощи специального оборудования. Сейчас речь идёт о микроскопе, впервые с его устройством знакомятся в средней школе. Преподаватели предлагают несколько лабораторных работ с участием данного средства для изучения устройства чешуек лука|лука или листьев деревьев.
Лизосома – это составляющая часть клеток. О ней мы далее и будем вести|вести речь. Перед тем, как рассматривать функции лизосом, мы кратко расскажем о строении и значении данного органоида.
Мы уже в предисловии указали то, что это составные части клетки, а в переводе с латинского языка они имеют довольно понятное значение – растворение тела|тела. Лизосомы, выполняемые функции которых мы рассмотрим немного позже, выглядят как небольшие органоиды, окружены они мембраной. Полость лизосомы заполнена гидролитическими ферментами, в ней постоянно поддерживается кислая среда. Что ещё характерно для рассматриваемой нами органеллы? Она не имеет постоянной формы, они всегда очень разнообразны. Их размеры очень малы, так как в одной клетке может содержаться несколько сотен лизосом. Их диаметр примерно равняется 0,2 мкм.
Перед тем как рассмотрим в виде списка функции лизосом, мы немного обозначим значение данной органеллы в клетке. Эти пункты сильно пересекаются между собой. Важно упомянуть то, что этот органоид отсутствует в клетках растений, но у людей и грибов они присутствуют. Образуются они в комплексе Гольджи. Мы уже говорили, что в их полостях содержится очень большое количество различных ферментов, благодаря этому и происходит пищеварение в клетках. Так как эти органеллы отсутствуют у растений, то некоторые их функции способны выполнять вакуоли.
Ещё одна задача лизосом – это расщепление, как отдельных частей, так и полностью всей клетки. Хорошим примером здесь служит перевоплощение головастика в лягушку. Пропадает|Пропадает хвост именно под воздействием ферментов данной органеллы.
Функции
В данном разделе мы предлагаем перечислить функции лизосом. Можно выделить следующие:
Для того чтобы было понятнее, поясним значение слов «аутофагия» и «автолиз». В первом случае подразумевается уничтожение ненужных структур клетки, а во втором – самопереваривание клетки (мы уже упоминали это ранее в примере с головастиком и лягушкой). В последнем пункте мы имели в виду растворение внешних структур.
Пищеварение клетки
Когда мы рассматривали функции лизосомы в клетке, то упоминали о способности данной органеллы осуществлять процесс пищеварения в клетке. Перед тем как мы приступим к пояснению данной функции, нужно уточнить то, что есть несколько видов лизосом. А именно:
Первичные лизосомы так же принято называть накопительными или запасающими гранулами. Нас в данном вопросе больше интересуют вторичные органеллы. Так как сюда относят:
В пищеварительной вакуоли происходит переваривание поступивших веществ посредством гидролиза. Переваривание происходит, как правило, до низкомолекулярных веществ, способных пройти через мембрану лизосомы. Эти вещества нужны для важных целей – синтеза других органелл или внутриклеточных структур.
Аутофагия
Рассматриваемые функции лизосомы в клетке содержат пункт под названием «аутофагия». Предлагаем кратко рассмотреть, что это значит. Мы уже говорили о том, что под этим термином понимается уничтожение ненужных частей клетки. Эту функцию выполняют вторичные лизосомы, которые называются аутофагирующими вакуолями. Они имеют определённую и постоянную форму овала, тело довольно крупное. В ней содержатся:
То есть, там содержатся остатки клетки. Они поддаются разрушению под воздействием ферментов. Полученные остатки не исчезают бесследно, а участвуют в других важных процессах.
Данные вакуоли можно обнаружить в очень большом количестве в ряде случаев, среди которых:
Автолиз
Итак, какие функции выполняют лизосомы, мы разобрались. Сейчас предлагаем более подробно рассмотреть ещё одну из них, а именно – автолиз. Мембраны лизосом могут разрушиться, тогда ферменты высвобождаются и перестают вести|вести свою обычную деятельность, так как цитоплазма обладает нейтральной средой, а ферменты в ней просто инактивируются.
Бывают случаи, когда происходит такое разрушение всех лизосом, что ведёт к гибели всей клетки. Можно различить две группы автолиза:
Лизосома строение функция
Клетки, представляющие собой сложные физиологические системы, состоят из множества элементов. Каждому из них присущи индивидуальные свойства. Лизосомами называют клеточные органоиды, размеры которых обычно составляют от 0,2 до 0,4 мкм. Они являются частью мембранной системы клетки, формируясь из эндосом и везикул.
Строение
Особенности строения лизосомы изучены достаточно хорошо. Она содержит внутри себя гидролитические ферменты. В ней имеются гидролазы, отличающиеся возможностью деполимизировать всевозможные вещества — нуклеиновые кислоты|кислоты, полисахариды, белки|белки, липиды. Перечисленный набор ферментов должен быть надёжно изолирован от прочих клеточных органоидов, иначе он попросту разрушит их.
Данные мембранные пузырьки обладают способностью к поглощению и разрушению веществ, являющихся результатом образования вторичных лизосом. Среда в этих органоидах кислая, в отличие от других клеточных элементов, имеющих нейтральную реакцию. Плазматическую мембрану и лизосомы образует пластинчатый механизм. В результате получаются органоиды, называющиеся первичными.
Сверху лизосома, строение и функции которой изучаются в школьной программе, покрыта одномембранной оболочкой, имеющей порою|порою белковый волокнистый слой. В мембране есть набор рецепторов, обеспечивающих процесс сцепления с фагосомами и транспортными пузырьками. С помощью неё происходит беспрепятственное проникновение продуктов пищеварения, но кроме этого, она играет и роль барьера.
Функции
Лизосома выполняет ряд важных функций:
Переваривание захваченных во время фагоцитоза внеклеточных веществ именуется гетерофагией. Это основная функция лизосом. Данный процесс у значительного количества простейших организмов служит ключевым методом пищеварения. Внутри многоклеточных существ такая способность присутствует у микрофагов и лейкоцитов. Они поглощают ненужные и чужеродные структуры, осуществляя эффективную защиту.
Если лизосома утратила способность к гетерофагии, то она становится остаточным тельцем. В ней отсутствуют полезные ферменты, зато имеется много непереваренного материала.
Особенности
Особенности строения лизосомы обуславливают то, что она может локализовать в себе вторичные метаболиты, белки|белки, пигменты и ионы в растениях. Если её деятельность нарушена, то пострадает весь организм. Сбои будут способствовать появлению и развитию различных болезней. Так, когда мембранные пузырьки лопаются, ферменты, содержащиеся в них, попадают|попадают в гиалоплазму (подобное случается при некрозах, а также вследствие излучения). Разрывы приводят к чрезмерной активности гидролаз.
Лизосома, строение и функции которой могут иметь различные вариации, обладает порой|порой разным химическим составом и структурой, формой и размерами. Она присутствует в клетках не только растений, животных, но и грибов, участвуя в аутофагоцитозе и переваривании твёрдых частиц.
Виды
Лизосома, строение и функции которой мы рассматриваем, имеет четыре разновидности:
Значение
Лизосома, строение и функции которой зависят от её вида, может иметь для организма разное значение. Если она начинает работать неправильно, то в организме возникают отклонения. При этом развивается болезнь Тея-Сакса, Помпе, Гоше, а также другие наследственные патологии. Наличие повреждённых частиц приводит к различным воспалениям.
Таким образом, лизосомам принадлежит важнейшая роль в нормальном функционировании клеток. Они присутствуют практически в каждом организме, принимая участие в автолизе, аутофагии и переваривании вредных веществ. Нарушения же в этих частицах вызывают множество тяжёлых заболеваний.
Видео по теме : Лизосома строение функция
Лизосома строение функция
Лизосомы («лизис» — расщепление, «сома|сома» — тело) — это органеллы эукариотических клеток. По строению представляют собой мембранные мешочки (визикулы, пузырьки), содержащие множество ферментов, расщепляющих сложные органические вещества. Основными функциями лизосом являются клеточное пищеварение, уничтожение ненужных клетке органоидов, саморазрушение клетки, секреция веществ за пределы клетки. При этом различают различные типы лизосом.
В животных клетках обычно содержится много мелких лизосом, их количество зависит от функциональных особенностей клетки. В клетках растений лизосомы образуются редко, обычно их функции выполняет крупная центральная вакуоль.
Ферменты (как известно, имеющие в основном белковую природу) лизосом синтезируются рибосомами, расположенными на шероховатой эндоплазматической сети. Далее по каналам сети они транспортируются в направлении комплекса Гольджи. От ЭПС отрываются транспортные пузырьки, которые впоследствии сливаются с аппаратом Гольджи. Здесь белки|белки соединяются с другими веществами, принимают свою функциональную форму, упаковываются. На выходе из Гольджи образуются готовые лизосомы.
Внутренняя среда лизосом является неоднородной и более кислой (её pH ниже), чем среда цитоплазмы. Это достигается за счёт активного транспорта ионов водорода (Н+) лизосомной мембраной. Только в кислой среде гидролитические ферменты (липазы, протеазы, фосфатазы, нуклеазы) могут быть активны и расщеплять белки|белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты|кислоты.
Лизосомы, которые только образовались в Гольджи и ещё не приступили к выполнению своих функций, называются первичными. Некоторые из них подходят к цитоплазматической мембране, где путём экзоцитоза (когда мембраны органеллы и плазмалеммы сливаются, а содержимое изливается во внешнюю для клетки среду|среду) происходит секреция содержимого лизосом.
При этом есть пример, когда в лизосому сначала попадает|попадает неготовый гормон. В ней он изменяется, приобретает активную форму, далее происходит его секреция.
Немало клеток эукариот поглощают вещества, частицы, другие клетки путём фагоцитоза и пиноцитоза (называются общим словом «эндоцитоз»). В результате образуются эндоциты — мембранные пузырьки с поглощённым материалом, который требуется переварить или уничтожить (например, в случае проникновения вредоносных бактерий).
С эндоцитом сливается первичная лизосома таким образом, что ферменты и расщепляемые структуры оказываются в одном мембранном пузырьке. Это уже вторичная лизосома, которая также может называться пищеварительной вакуолью (в основном у одноклеточных). Полученные в процессе ферментативного распада (переваривания) вещества транспортируются через мембрану пузырька в цитоплазму. В лизосоме остаются непереваренные остатки, которые необходимо удалить. Для этого пищеварительная вакуоль подходит к клеточной мембране и сливается с ней, таким образом путём уже экзоцитоза (обратен эндоцитозу) избавляясь от остатков.
Микрофотография лизосомы, эндосомы, вторичной лизосомы
Ненужные клетке органеллы (например, митохондрии) окружаются мембраной, отделяющейся от гладкой эндоплазматической сети. Мембранный мешочек с органоидом далее сливается с первичной лизосомой. После этого клеточная структура разрушается. Данное явление называется автофагией.
При массовом разрушении лизосом среда цитоплазмы приобретает более кислую|кислую реакцию, и гидролитические ферменты не теряют своей активности и могут разрушать всё|все структуры клетки. Так происходит гибель клетки путём автолиза. Данное явление, например, наблюдается при превращении головастика в лягушку, когда его хвост исчезает.
Таким образом, несмотря на своё простое строение, лизосомы выполняют целый ряд важных для клетки функций.
Источник