Реферат на тему лизосомы

Обновлено: 03.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Научная статья на тему: “ Лизосомы ”

Когда мы едим пищу, мы полагаемся на нашу пищеварительную систему, которая все расщепляет, чтобы наш организм мог использовать питательные вещества. Лизосомы часто называют пищеварительной системой для клеток.

Лизосомы расщепляют сложные питательные вещества внутри клетки, чтобы их можно было использовать для получения энергии. Лизосомы важны для того, чтобы клетка получала пищу и поддерживала хорошее здоровье.

Лизосомы являются органеллами и содержатся почти во всех клетках животных. Они круглые и очень маленькие и считаются разновидностью пузырьков. Каждая лизосома содержит внутри специальные ферменты, которые предназначены для создания питательных веществ путем расщепления сложных белков.

Ферменты являются ключевой особенностью лизосом, и они начинаются в эндоплазматическом ретикулуме, где аппарат Гольджи подготавливает их, превращая в своего рода пузырьки, а затем отправляет их в клетку.

Как работают лизосомы

Как только какой-либо вид пищи попадает в клетку, лизосомы включаются и начинают переваривать питательные вещества. Это то же самое, что происходит в наших желудках.

Лизосомы содержат множество ферментов, которые предназначены для расщепления таких молекул, как белки и сахара. Как только они распадаются, эти молекулы направляются митохондриями для превращения в энергию.

Как и у любого живого существа, существуют части клеток, которые в конечном итоге стареют и умирают как часть естественного состояния. Лизосомы возьмут все мертвые части и разрушат их, а также перейдут на пищеварение.

Таким образом, не образуется отходов, и ячейка может повторно использовать материалы для создания новых. Это самый эффективный способ для ячейки использовать все ресурсы. В мире клеток не так много может пропасть впустую, что является хорошим источником энергии. Многие из нас проделывают ту же самую практику, когда подстригают наши газоны.

Вместо того, чтобы избавиться от подстриженной травы, мы оставляем ее на газоне в виде мульчи, которая будет деградировать, и пусть эти витамины и питательные вещества будут использованы для новой травы.

Одна из странных функций лизосом заключается в выполнении довольно странного процесса обслуживания. Если клетка окажется в ситуации, когда пищи мало или совсем нет, ей потребуется съесть некоторые из своих собственных органелл в рамках тактики выживания. Когда это происходит, ядро посылает инструкции лизосомам, чтобы начать переваривать части клетки.

Еще одна любопытная вещь, которую следует отметить, заключается в том, что, поскольку единственная задача лизосомы-переваривать или разрушать, единственное, что мешает лизосомам переваривать все вокруг, включая саму себя, - это защитная мембрана.

Как выглядят лизосомы?

Хотя они различаются по форме и размеру, лизосомы имеют довольно много общих черт. Их внутренняя кислотность имеет уровень рН 5, в них содержится большое количество ферментов, предназначенных для пищеварения, и они имеют единственную мембрану, которая их окружает.

Лизосомы обладают способностью переваривать как большее, так и меньшее количество пищи.

Забавные Факты о Лизосомах

● Лизосомы используют гидролитический фермент для расщепления пищи. Это специализированный фермент, которому требуется вода для расщепления пищи на еще более мелкие биомолекулы.

● Лизосомы называются “желудком клеток".

● Если значение рН лизосом изменится с требуемых 4,5 до 5,0, лизосомы перестанут функционировать.

● Помимо пищеварения, лизосомы выполняют и другие функции, включая передачу сигналов клеткам, секрецию, восстановление плазматических мембран и метаболизм энергии

● Лизосома поглощает пищу в клетке двумя способами: один называется “клеточное питье”, а другой называется “клеточное питание”.

● Лизосомы содержат около 50 или более ферментов.

Интересные факты о биологии

● Ферменты, разрушающие материалы, часто используются в продуктах, которые мы используем, таких как моющие средства, производство бумаги и пищевая промышленность.

● Амилаза-это фермент, который содержится в вашей слюне. Это помогает расщепить крахмалы в пище, которую вы едите.

● В одном грамме почвы вы можете найти около 40 миллионов бактерий.

● Бактерии-выносливые существа и одни из старейших живых существ на земле. Они могут выжить в условиях, которые убьют все остальное, в том числе в радиоактивных отходах, замерзшей Арктике и глубоко в земной коре.

● Размер языка среднего человека составляет около 4 дюймов. Сравните это с языком жирафа длиной около 19 дюймов.

● Некоторые типы бактерий развили способность создавать тип света. Это называется биолюминесценцией.

Лизосомы как гетерогенные органеллы, разнообразие их форм и типов, роль и значение в организме. Механизм транспорта молекул в лизосомы и зависимость данного процесса от источника молекул. Этапы образования лизосом. Механизм узнавания лизосомных белков.

Рубрика	Биология и естествознание
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	25.11.2010
Размер файла	13,7 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Лизосомы - это гетерогенные органеллы. Они чрезвычайно разнообразны по форме и размеру, но могут быть идентифицированы как одно семейство органелл методами гистохимии. Лизосомы были обнаружены во всех эукариотических клетках.

Лизосомы специализируются на внутриклеточном расщеплении веществ. Они содержат уникальные мембранные белки и большое количество разных гидролитических ферментов, которые лучше всего работают при кислых значениях pH (pH5), характерных для содержимого лизосом. Кислый pH в лизосомах поддерживается при помощи АТР-зависимой протонной помпы в их мембранах. Вновь синтезированные белки лизосом переносятся в полость ЭР, затем транспортируются через аппарат Гольджи и из транс-сети Гольджи с помощью транспортных пузырьков доставляются в промежуточный компартмент (эндолизосому). Таким образом гетерогенность лизосом отражает широкий спектр реакций расщепления, протекающих с участием кислых гидролаз, включая расщепление внутри- и внеклеточных отходов, переваривание фагоцитированных микроорганизмов и даже питание клетки (поскольку лизосомы - это основное место накопления холестерола из поступающих в клетку путем эндоцитоза сыворочных липопротеинов). На этом основании лизосомы иногда рассматривают как группу разнородных органелл, общим свойством которых является высокое содержание гидролитических ферментов.

Лизосомные гидролазы содержат N-связанные олигосахариды, которые модифицируются в цискомпартменте Гольджи таким образом, что их остатки маннозы фосфорилируются. Эти маннозо-6-фосфатные (М6Ф) группы узнаются в транс-сети Гольджи М6Ф-рецептором, который отбирает гидролазы и помогает упаковывать их в отпочковывающиеся покрытые клатрином пузырьки. Транспортные пузырьки, держащие рецептор маннозо-6-фосфата, действуют подобно челнокам, доставляя рецептор от транс-сети Гольджи к эндолизосомам и обратно. Низкий уровень pH в эндолизосомах вызывает диссоциацию комплекса лизосомной гидролазы и рецептора, делая транспорт гидролаз однонаправленным.

Все белки, проходящие через аппарат Гольджи, кроме тех, которые остаются там в качестве постоянных компонентов, сортируются в соответствии с местом конечного назначения в транс-сети Гольджи. Особенно хорошо механизм этой сортировки изучен для белков, направляющихся в полость лизосом.

Лизосома представляет собой мембранный мешок, наполненный гидролитическими ферментами, которые служат для контролируемого внутриклеточного расщепления макромолекул. Повреждение мембраны лизосом, вызванное осмотрическим лизисом или старением препарата, приводит к высвобождению этих ферментов из лизосом в неосаждаемой форме.

Известно около 40 гидролитических ферментов, содержащихся в лизосомах. Это различные протеазы, нуклеазы, гликозидазы, липазы, фосфолипазы, фосфатазы и сульфатазы. Кроме того, все они - кислые гидролазы, обладающие наибольшей активностью при pH5. Именно такое значение pH поддерживается в лизосомах. В норме мембрана лизосом не проницаема для этих ферментов, но даже в случае их утечки необходимость кислого pH для функционирования гидролаз защищает цитоплазму от разрушения.

Лизосомы не только содержат уникальный набор ферментов, но и окружены необычной, непохожей на остальные, мембраной. Эта мембрана, например, содержит транспортные белки, позволяющие продуктам расщепления макромолекул покидать лизосому, после чего они могут либо выделяться из клетки, либо использоваться внутри нее вторично. Кроме того полагают, что в мембране лизосомы находится специальный белок, использующий энергию АТР для накачки ионов водорода в лизосому. Именно это поддерживает в полости данной органеллы pH около 5. Большинство белков лизосомной мембраны необычно сильно гликолизированы, что, возможно, защищает их от действия протеаз в полости органеллы.

Транспорт молекул в лизосомы происходит по-разному и зависит от источника этих молекул. Наиболее хорошо изучен путь, по которому идет расщепление материала, поглощенного путем эндоцитоза. Он включает окаймленные ямки, эндосомы, и, наконец, лизосомы.

Существует и второй путь транспорта материала в лизосомы. Именно с ним связано разрушение отработанных частей самой клетки - процесс, называемый аутофагией. Известно, например, что в клетках печени среднее время жизни одной митохондрии составляет около 10 дней. На электронных микрофотографиях нормальных клеток можно увидеть лизосомы, содержащие митохондрии и секреторные пузырьки. Вероятно, это отработанные органеллы, которые должны быть утилизированы в лизосомах. Процесс деградации, по-видимому, начинается с окружения органеллы мембранами, происходящими из ЭР, в результате чего образуется аутофагосома. Затем, как полагают, аутофагосома сливается с лизосомой (или эндолизосомой), образуя аутофаголизосому, в которой уже начинается процесс деградации. Этот процесс хорошо отрегулирован; отдельные компоненты клетки могут направляться в лизосомы для расщепления по мере необходимости: например, гладкий ЭР, образовавшийся в клетках печени в ответ на лекарственные препараты, после выведения препарата из организма удаляется путем аутофагии.

Третий путь поступления материала в лизосомы имеется только у клеток, специализированных для фагоцитоза больших частиц и микроорганизмов. Такие клетки, как макрофаги и нейтрофилы, могут поглощать крупные объекты, образуя фагосомы. Предполагают, что фагосома превращается в фаголизосому тем же способом, который описан для аутофагосомы.

Лизосомы образуются путем синтеза специфических лизосомных гидролаз и мембранных белков. И те, и другие белки синтезируются в ЭР и транспортируются через аппарат Гольджи. Транспортные пузырьки, доставляющие их в эндолизосомы, отделяются от транс-сети Гольджи. Эти пузырьки должны включать именно лизосомные белки и не включать множество других белков, которые упаковываются в другие транспортные пузырьки и доставляются в другие органеллы.

Механизм узнавания лизосомных белков и точность отбора на молекулярном уровне известен только для одного класса ферментов - лизосомных гидролаз. Они имеют уникальный маркер - маннозо-6 - фосфат, который присоединяется к N-связанным олигосахаридам этих растворимых лизосомных ферментов. Реакция протекает в пространстве цис - компартмента Гольджи. Соответствующие маннозофосфатные рецепторы группируются на мембране и затем концентрируются в покрытых клатрином окаймленных пузырьках. Эти рецепторы представляют собой трансмембранные белки, которые связывают лизосомные ферменты, отделяя их таким образом от всех остальных белков и собирая в окаймленные транспортные пузырьки. Эти пузырьки быстро теряют свою кайму и сливаются с эндолизосомами.

Круговорот маннозофосфатного рецептора был прослежен с помощью специфических антител, позволяющих локализовать этот белок в клетке. В норме рецепторы маннозо-6-фосфата обнаруживают в мембране аппарата Гольджи и мембране эндолизосом, но не в зрелых лизосомах. Показано, что перемещению рецептора обратно в аппарат Гольджи способствует его конформационное изменение, связанное с отщеплением гидролазы.

Для присоединения маннозофосфатных групп к лизосомным гидролазам необходима последовательная работа двух ферментов. N-ацетилглюкозамин - фосфотрансфераза (GlcNAc-фосфотрансфераза) переносит GlcNAc-P-часть молекулы нуклеотид-сахара UDP-GlcNAc к остатку маннозы в олигосахариде, а второй фермент - фосфогликозидаза - затем удаляет концевой GlcNAc, оставляя фосфат, в результате образуется маннозо-6-фосфат. Фосфотрансфераза специфически связывается с гидролазой благодаря участку (или сайту) узнавания, не совпадающему с активным центром этой реакции

По-видимому, в данном случае сигнал узнавания представляет собой трехмерный участок, а не сигнальный пептид. Об этом свидетельствует тот факт, что при частичном разворачивании гидролазы распознавание практически прекращается.

Как только фосфотрансфераза узнает сигнал на гидролазе, она присоединяет GlcNAc-P к одному или двум маннозным остаткам в каждой олигосахаридной цепи. Поскольку большинство лизосомных гидролаз несут многочисленные олигосахариды, они приобретают много остатков М6Ф, что приводит к многократному усилению сигнала. Если при связывании обычной лизосомной гидролазы с сайтом узнавания фосфотрансферазы К(а) составляет 100000 л/моль, то для множественно фосфорилированной гидролазы и маннозофосфатного рецептора соответствующий показатель равен 1000000000 л/моль, т.е. их связь в 10000 раз прочнее.

Общее название наследственных заболеваний, связанных с нарушением функции лизосом - внутриклеточных органелл, которые осуществляют переваривание экзогенного материала или отработавших органелл клетки с помощью ферментов. Генетически детерминированное нарушение синтеза одного или нескольких ферментов лизосом приводит к накоплению в них специфического субстрата этих ферментов. Проявляются прогресирующим отложением вещества определенного типа (например, гликогена, гликозаминогликанов (мукополисахаридов)) в клетках различных тканей. Примерами таких заболеваний являются гликогенозы, мукополисахаридозы.

Болезни накопления липидов характеризуются рядом постоянных признаков:

1) в тканях накапливаются сложные липиды, структурным компонентом которых является церамид;

2) скорость синтеза запасаемого липида сравнима со скоростью его биосинтеза у здоровых людей;

3) при этих заболеваниях наблюдается недостаток специфичного фермента в лизосомах, необходимого для гидролиза липида;

4) степень снижения активности фермента во всех тканях одинакова. С учетом всех вышеизложенных признаков были разработаны специальные методы диагностики данных заболеваний. Стало возможным также выявлять гетерозиготных носителей дефектных генов, ответственных за развитие этих заболеваний, и определять сфинголиподистрофию у плода.

Лизосомные болезни накопления сыграли решающую роль в раскрытии механизма сортировки лизосомных гидролаз. Эти болезни обусловлены генетическими нарушениями, в результате которых одна или несколько лизосомных гидролаз оказываются дефектными. Нерасщепленный субстрат такой гидролазы накапливается в лизосомах, что и обусловливает патологию. Обычно такие болезни вызываются мутацией в структурном гене, кодирующем отдельную гидролазу. Наиболее тяжелые симптомы характеризуют редкую форму патологии, называемую I-клеточной болезнью (inclusion cell disease). У таких больных в лизосомах фибробластов отсутствуют почти все гидролитические ферменты, а соответствующие нерасщепленные субстраты накапливаются в клетках в виде крупных «включений. I-клеточная болезнь обусловлена рецессивной мутацией единственного гена. Это означает, что она проявляется только у людей, получивших дефектные копии гена от обоих родителей.

Установлено, что все лизосомные ферменты имеют общий маркер - маннозо-6-фосфат; выделены и очищены рецептор маннозо-6-фосфата, GlcNAc - фосфотрансфераза, кроме того была выяснена роль аппарата Гольджи в механизме сортировки лизосомных гидролаз.

При I-клеточной болезни лизосомы в клетках некоторых типов, например, в гепатоцитах, содержат нормальный набор лизосомных ферментов. Это означает, что существует и другой механизм, направляющий гидролазы в лизосомы, который используется в одних клетках и не используется в других. Природа этого М6Ф - независимого пути в настоящее время неизвестна. Возможно, в данном случае сортировка гидролаз происходит путем прямого узнавания их сигнальных участков. Подобный М6Ф-независимый путь существует во всех клетках в транс-сети Гольджи для сортировки лизосомных мембранных белков и направления их в эндолизосомы. Непонятно, почему клетке необходим более чем один способ построения лизосом.

Гипертриглицеридемия является одним из признаков как болезни Гоше, так и нарушения запасания гликогена, и, как было показано, исчезает после операции портакавального шунтирования.

Подобные документы

Цитоплазма как внутренняя среда клетки. Характеристика составляющих цитоплазмы: гиалоплазма (цитозоль), органеллы, включения. Схема строения аппарата Гольджи. Лизосомы, пероксисомы и авторадиография в клетках. Фракционирование и авторадиография клеток.

презентация [778,5 K], добавлен 19.01.2015

Исследование ряда генетических дефектов ферментов, локализованных в органеллах и связанных с ними лизосомных болезней накопления. Структура и состав лизосом, их образование. Биосинтез и транспорт лизосомных белков. Болезнь накопления гликопротеинов.

курсовая работа [40,0 K], добавлен 15.05.2009

Аминокислотный состав белков в организмах, роль генетического кода. Комбинации из 20 стандартных аминокислот. Выделение белков в отдельный класс биологических молекул. Гидрофильные и гидрофобные белки. Принцип построения белков, уровень их организации.

творческая работа [765,3 K], добавлен 08.11.2009

Сущность органоидов, классификация включений цитоплазмы по функциональному назначению. Отличительные особенности растительной и животной клеток, роль ядра в их функционировании. Основные органоиды клетки: комплекс Гольджи, митохондрии, лизосомы, пластиды.

презентация [6,8 M], добавлен 27.12.2011

Процессинг молекул первичных РНК в ядре клеток человека. Канонический и альтернативный сплайсинг, его механизм и значение в жизнедеятельности организма, взаимосвязь и оценка пластичности. Основные факторы сплайсинга: разнообразие, строение и функции.

курсовая работа [513,7 K], добавлен 11.05.2015

Клетка как структурно-функциональная единица развития живых организмов. Мембранные и немембранные компоненты: лизосомы, митохондрия, пластиды, вакуоли и рибосомы. Эндоплазматическая сеть и комплекс Гольджи. Строение животной клетки. Функции органоидов.

презентация [3,5 M], добавлен 07.11.2014

Реснички как органеллы, представляющие собой тонкие волосковидные структуры на поверхности эукариотических клеток. Строение и механизм работы ресничек. Субкультуры жгутиков бактерий: филамент, крюк. Траектория движения эвглены. Механизм движения клетки.

Цитология - наука о клетке. Предмет цитологии - клетки многоклеточных животных и растений, а также одноклеточных организмов, к числу которых относятся бактерии, простейшие и одноклеточные водоросли. Цитология изучает строение и химический состав клеток, функции внутриклеточных структур, функции клеток в организме животных и растений.

Содержание работы

Файлы: 1 файл

gistaррпрррр.docx

Министерство здравоохранения и социального развития

Волгоградский государственный медицинский университет

Кафедра гистологии, эмбриологии, цитологии

I курса 5 группы медико-биологического факультета:

Проверила ассистент, к.м.н.:

Введение……… ………………………………………………………1-2
Строение и типы лизосом……….. ……. …… …………………… 3-6
Образование лизосом……. …………………………………………..8
Функции лизосом…………………………….. ……………………… 9

А) Переваривание веществ ……………………………………………10

Транспорт молекул в лизосомы ……………………………………13-14
Наследственные заболевания, связанные с нарушением функций лизосом…………………………………………………………… …15-29
Заключение…………………………………………………… ………30
Литература ……………………………………………………………31

Введение.
Цитология - наука о клетке. Предмет цитологии - клетки многоклеточных животных и растений, а также одноклеточных организмов, к числу которых относятся бактерии, простейшие и одноклеточные водоросли. Цитология изучает строение и химический состав клеток, функции внутриклеточных структур, функции клеток в организме животных и растений.
Цитология - одна из относительно молодых биологических наук, ее возраст около 100 лет. Возраст же термина ‘ клетка’ насчитывает свыше 300 лет. Впервые название ‘клетка’ в середине 17 века применил Роберт Гук, рассматривая срез пробки с помощью микроскопа. Он увидел, что пробка состоит из ячеек-клеток.
В середине 19 века на основе многочисленных знаний о клетке Т. Шванн сформулировал клеточною теорию. Он обобщил знания о клетке и показал, что клетка представляет основную единицу строения всех живых организмов, что клетки животных и растений сходны по своему строению. Современная клеточная теория включает следующие положения:
- клетка - основная единица строения и развития всех живых организмов, наименьшая единица живого;
- клетки всех организмов сходны по своему строению, химическому составу;
- размножение клеток происходит путем их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления материнской клетки;
- в сложных многоклеточных организмах клетки специализируются по выполняемой ими функции и образуют ткани.
Клетка любого организма состоит из трех частей: оболочки, цитоплазмы и ядра.

Как известно, лизосомы - это гетерогенные органеллы, чрезвычайно разнообразные по форме и размеру.

Лизосомы были впервые описаны в 1955 году Кристианом де Дювом в животной клетке, а позже были обнаружены и в растительной. У растений к лизосомам по способу образования, а отчасти и по функциям близки вакуоли. Лизосомы есть также у большинства протистов (как с фаготрофным, так и с осмотрофным типом питания) и у грибов. Таким образом, наличие лизосом характерно для клеток всех эукариот. У прокариот лизосомы отсутствуют, так как у них отсутствует фагоцитоз и нет внутриклеточного пищеварения.

Они представляют собой пузырьки, окруженные мембраной. Это самые мелкие из мембранных органелл клетки; они представляют собой пузырьки диаметром 0,5 мкм.

Лизосомы специализируются на внутриклеточном расщеплении веществ, в них содержится набор гидролитических ферментов, способных расщеплять белки, углеводы, жиры и нуклеиновые кислоты, участвуя в расщеплении "старых" частей клетки, целых клеток и отдельных органов.

Рис. 1. Лизосомы в клетке

Мембрана лизосом (толщиной около 6 нм) помимо наличия протонного насоса обладает рядом других важных свойств:

1. Она содержит рецепторы, обусловливающие ее связывание с мембраной гидролазных и транспортных пузырьков, а также фагосом.
2. Обеспечивает свободную диффузию низкомолекулярных продуктов переваривания макромолекул в гиаплазму.
3. В неповрежденном состоянии представляет собой барьер, резистентный к действию литических ферментов и препятствующих их утечке в гиаплазму.

Эта мембрана стабилизируется гормонами кортикостероидами, а ее повреждение ( в результате осмотического воздействия, замораживания – оттаивания, действия ультразвука, высокой температуры , некоторых веществ и др.) приводит к разрушению клетки вследствие самопереваривания литическими ферментами.

Известно около 40 гидролитических ферментов, содержащихся в лизосомах. Это различные протеазы, нуклеазы, гликозидазы, липазы, фосфолипазы, фосфатазы и сульфатазы. Кроме того, все они – кислые гидролазы, обладающие наибольшей активностью при pH5. Именно такое значение pH поддерживается в лизосомах. В норме мембрана лизосом не проницаема для этих ферментов, но даже в случае их утечки необходимость кислого pH для функционирования гидролаз защищает цитоплазму от разрушения.

Чтобы не переварить самих себя, мембранные элементы лизосом защищены олигосахаридами, мешающими гидролазам взаимодействовать с ними. Среди различных по морфологии лизосомных частиц выделяют четыре типа: первичные и вторичные лизосомы, аутофагосомы и остаточные тельца.

Первичные лизосомы — это мелкие мембранные пузырьки, которые имеют деаметр около ста нм, заполненные гомогенным мелкодисперсным содержимым, являющим собой набор гидролитических ферментов. В лизосомах есть около сорока ферментов.

Например, протеазы, нуклеазы, гликозидазы, фосфорилазы, сульфатазы. Их оптимальный режим действия рассчитан на кислую среду (рН 5). Лизосомальные мембраны содержат специальные белки-носители для транспорта из лизосомы в гиалоплазму продуктов гидролитического расщепления — аминокислот, сахаров и нуклеотидов. Мембрана лизосом устойчива по отношению к гидролитическим ферментам.

Вторичные лизосомы образуются при слиянии первичных лизосом с эндоцитозными либо с пиноцитозными вакуолями. Если сказать иначе, то вторичные лизосомы — это внутриклеточные пищеварительные вакуоли, ферменты которых поставляются первичными лизосомами, а материал для переваривания — эндоцитозной (пиноцитозной) вакуолью.

Строение вторичных лизосом очень разное и может меняться во время гидролитического расщепления содержимого.

Ферменты лизосом расщепляют попавшие в клетку биологические вещества, после чего образуются мономеры, которые транспортируются через мембрану лизосомы в гиалоплазму, где утилизируются или включаются в разнообразные синтетические и метаболические реакции.

Если взаимодействию с первичными лизосомами и гидролитическому расщеплению их ферментами подвергаются собственные структуры клетки (стареющие органеллы, включения и пр.), формируется аутофагосома. Аутофагоцитоз считается естественным процессом в жизнедеятельности клетки и ей отводится важная роль в обновлении ее структур при внутриклеточной регенерации.

Расщепление биогенных макромолекул внутри лизосом может идти не до конца. В этом случае в полости лизосомы накапливаются непереваренные продукты, и вторичная лизосома становится остаточным тельцем (телолизосомой). Их содержимое уплотняется и перестраивается. Часто в остаточных тельцах наблюдается вторичная структуризация непереваренных липидов, которые образуют сложные слоистые структуры. Там же откладываются пигментные вещества.

Рис. 3. Биология лизосом

Рис. 4. Схема развития первичных и вторичных лизосом: 1 — гранулярная эндоплазматическая сеть; 2 — комплекс Гольджи; 3 — первичные лизосомы; 4 —плазматическая оболочка; 5 — образование пиноцитозного пузырька; 6 —образование фагоцитозного пузырька; 7 — пищеварительная вакуоль; 8 —цитолисома; 9 — ядро.

Функциями лизосом являются:

А) переваривание захваченных клеткой при эндоцитозе веществ или частиц (бактерий, других клеток)

Г) Растворение внешних структур (см, например, остеокласты)

Эндоцито́з — процесс захвата (интернализации) внешнего материала клеткой, осуществляемый путём образования мембранных везикул. В результате эндоцитоза клетка получает для своей жизнедеятельности гидрофильный материал, который иначе не проникает через липидный бислой клеточно й мембраны.

Рис. 5. Функции лизосом: 1 – фагосома; 2 – пиноцитозный пузырек; 3 – первичная лизосома; 4 – аппарат Гольджи; 5 – вторичная лизосома.

Рис. 6. Схема переваривания пищевой частицы при участии лизосом.

Б) Аутофагия - — уничтожение ненужных клетке структур, например, во время замены старых органоидов новыми, или переваривание белков и других веществ, произведенных внутри самой клетки.

Аутофагия сопровождает жизнедеятельность любой нормальной клетки в обычных условиях. Основными стимулами к усилению процессов аутофагии в клетках могут служить

нехватка питательных веществ
наличие в цитоплазме повреждённых органелл
наличие в цитоплазме частично денатурировавших белков и их агрегатов

Кроме голодания, аутофагия может индуцироваться окислительным или токсическим стрессом.
В настоящее время на дрожжах детально изучаются генетические механизмы, регулирующие аутофагию. Так, для образования аутофагосом необходима активность многочисленных белков Atg-семейства .Гомологи этих белков найдены у млекопитающих (в том числе и человека) и растений.

Значение аутофагии при нормальных и патологических процессах

Аутофагия — один из способов избавления клеток от ненужных органелл, а также и организма от ненужных клеток.
Особенно важна аутофагия в процессе эмбриогенеза, при так называемой самопрограммируемой клеточной гибели. Сейчас этот вариант аутофагии чаще называют каспаза-независимым а поптозом. Если эти процессы нарушаются, а разрушенные клетки не удаляются, то эмбрион чаще всего становится нежизнеспособным.
Иногда благодаря аутофагии клетка может восполнить недостаток питательных веществ и энергии и вернуться к нормальной жизнедеятельности. Напротив, в случае интенсификации процессов аутофагии клетки разрушаются, а их место во многих случаях занимает соединительная ткань. Подобные нарушения являются одной из причин развития сердечной недостаточности.
Нарушения в процессе аутофагии могут приводить к воспалительным процессам, если части мёртвых клеток не удаляются.
Особенно большую (хотя и не до конца понятную) роль нарушения аутофагии играют в развитии миопатий и нейродегенеративных болезней. Так, при болезни Альцгеймера в отростках нейронов пораженных участков мозга наблюдается накопление незрелых аутофагосом, которые не транспортируются к телу клетки и не сливаются с лизосомами. Мутантные хантингтин и альфа-синуклеин — белки, накопление которых в нейронах вызывает, соответственно, болезнь Хантингтона и болезнь Паркинсона — поглощаются и перевариваются при шаперон-зависимой аутофагии, и активация этого процесса предотвращает образование их агрегатов в нейронах.

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

Общая характеристика лизосом
Лизосомы были впервые описаны в 1955 году Кристианом де Дювом в животной клетке, а позже были обнаружены и в растительной. При изучении легкой подфракции макросом из гомогенатов печени крысы было найдено, что эта подфракция (в отличие от основной фракции макросом — митохондриальной фракции) обладает группой кислых гидролитических ферментов (гидролаз), расщепляющих белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и липиды. Создалось впечатление, что эти ферменты содержатся в особого рода цитоплазматических частицах — лизосомах. Оказалось, что ферменты изолированных лизосом проявляют свою активность только в том случае, если предварительно вызывается повреждение самих лизосом либо воздействием осмотического шока или детергентов, либо замораживанием и оттаиванием препаратов. На основании этого было сделано заключение, что лизосомы окружены липопротеидной мембраной, которая препятствует доступу находящихся снаружи субстратов к ферментам, находящимся внутри лизосом [1,с.254].
У растений к лизосомам по способу образования, а отчасти и по функциям близки вакуоли. После ученый детально изучил строение и функции лизосом клетки. Согласно этим данным, ферментные органеллы располагаются в клетках всех эукариотических организмов: растений, животных и грибов. А вот у прокариотических бактерий они отсутствуют, поэтому они не способны к фагоцитозу и внутриклеточному перевариванию веществ. У представителей разных царств живой природы количество данных структур значительно варьирует.
У растительных организмов и грибов функционально и анатомически лизосомами являются вакуоли, поэтому обычно они находятся в единственном числе. А вот в клетках животных их количество может достигать цифры в несколько тысяч. В любом случае их объем не будет превышать пяти процентов от общего показателя. Кстати, точно установлен факт, что в тканях организма млекопитающих лизосомы отсутствуют только в красных кровяных клетках – эритроцитах (рис. 1)

Рисунок 1. Расположение лизосом
Лизосомы есть также у большинства протистов (как с фаготрофным, так и с осмотрофным типом питания) и у грибов. Таким образом, наличие лизосом характерно для клеток всех эукариот. У прокариот лизосомы отсутствуют, так как у них отсутствует фагоцитоз и нет внутриклеточного пищеварения.
Лизосомы представляют собой неотъемлемую часть состава клетки (рис 2). Они являются разновидностью везикул. Эти клеточные помощники, являясь частью вакуома, покрыты оболочкой из мембраны и наполнены гидролитическими ферментами. Важность существования лизосом внутри клетки обеспечена секреторной функцией, которая необходима в процессе фагоцитоза и аутофагоцитоза [4,с.61].

Внутреннее содержимое лизосом
Внутри лизосомы поддерживается кислая среда, pH которой достигает 4,5-5. В таких условиях ферменты могут выполнять свою функцию расщепления.
Гидролазы – это общее название целого класса ферментов. Всего в лизосоме содержится около 40 различных биологически активных молекул, которые катализируют свою, абсолютно специфическую реакцию.
В составе внутреннего содержимого лизосомы можно встретить следующие ферменты:
кислая фосфатаза – расщепляет вещества, содержащие фосфатные группы;
нуклеаза – разрушает нуклеиновые кислоты;
протеаза – расщепляет белки;
коллагеназа – разрушает молекулы коллагена;
липаза – расщепляет сложные эфиры;
гликозидазы – ускоряют реакции расщепления углеводов;
аспарагиназа – расщепляет аспарагиновую кислоту;
глутаминаза – разрушает глутаминовую кислоту.
Всего в лизосомах содержится около 40 различных видов гидролаз.

Типы лизосом
Лизосомы формируются из пузырьков (везикул), отделяющихся от аппарата Гольджи, и пузырьков (эндосом), в которые попадают вещества при эндоцитозе. В образовании аутолизосом (аутофагосом) принимают участие мембраны эндоплазматического ретикулума. Все белки лизосом синтезируются на "сидячих" рибосомах на внешней стороне мембран эндоплазматического ретикулума и затем проходят через его полость и через аппарат Гольджи [10,с.32].
Лизосомы - гетерогенные органеллы, имеющие разную форму, размеры, ультраструктурные и цитохимические особенности. "Типичные" лизосомы животных клеток обычно имеют размеры 0,1-1 мкм, сферическую или овальную форму. Число лизосом варьирует от одной (крупная вакуоль во многих клетках растений и грибов) до нескольких сотен или тысяч (в клетках животных).
К сожалению, нет общепринятой классификации и номенклатуры для разных стадий созревания и типов лизосом.
Выделяют 4 типа лизосом: первичные и вторичные лизосомы, аутофагосомы и остаточные тельца.
Образование лизосом – сложный процесс, который сопровождается работой различных сигнальных молекул на поверхности ЭПР и АГ. Первичные лизосомы представляют собой мелкие мембранные пузырьки размером около 100 нм, заполненные бесструктурным веществом, содержащим набор гидролаз, в том числе кислую фосфатазу - маркерный для лизосом фермент. Эти мелкие вакуоли - первичные лизосомы, практически очень трудно отличить от мелких вакуолей на периферии зоны аппарата Гольджи. Часть из них несет клатриновую оболочку. Более того, вакуоли этой периферической части АГ также содержат кислую фосфатазу. Прослеживая процесс синтеза и локализацию этого фермента в клетках, нашли, что местом его синтеза, как и следовало ожидать, является гранулярный ретикулум

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам