В каких клетках человека содержится большое количество лизосом
Лизосомы – это мембранные органеллы диаметром от 0,2 до 2,0мкм. Входят в состав эукариотической клетки, где находятся сотни лизосом. Главная их задача – это внутриклеточное переваривание (расщепление биополимеров), для этого органеллы имеют специальный набор гидролитических ферментов (сегодня известно около 60 видов). Ферментные вещества окружены замкнутой оболочкой, что предотвращает их проникновение внутрь клетки и ее разрушение.
Первые выявил лизосомы и занялся их изучением бельгийский ученый в области биохимии Кристианом де Дювом еще в 1955 году.
Лизосомы
Особенности строения лизосом
Лизосомы имеют вид мембранных мешочков с кислым содержимым. По конфигурации бывают овальными или круглыми. Во всех клетках организма есть лизосомы, исключение – эритроциты.
Особым отличием лизосом от остальных органоидов является наличие во внутренней среде кислых гидролаз. Они обеспечивают распад веществ белковой природы, жиров, углеводов, а также нуклеиновых кислот.
К лизосомальным ферментам принадлежат фосфатазы (маркерный фермент), сульфатаза, фосфолипаза и многие другие. Оптимальная среда для нормальной работы органелл — кислая (pH = 4,5 — 5). При недостаточности ферментов или не эффективной их деятельности, ощелачивании внутренней среды, могут возникнуть лизосомальные болезни накопления (гликогенозы, мукополисахаридозы, болезнь Гоше, Тай-Сакса). Как следствие в клетке накапливаются непереваренные вещества: гликопротеиды, липиды и др.
Одномембранная оболочка лизосом оснащена транспортными белками, которые обеспечивают перенос из органеллы во внутреннюю среду клетки продуктов переваривания.
Строение лизосомы
Есть ли в растительной клетке лизосомы?
Нет. В клетках растений содержатся вакуоли – образования, заполненные соком и заключены в оболочку. Они образуются из провакуолей, отошедших от ЭПС и комплекса Гольджи. Клеточные вакуоли осуществляют ряд важных функций: накопление питательных веществ, поддержание тургора, переваривание органических веществ (что указывает на сходство между растительными вакуолями и лизосомами).
Где образуются лизосомы?
Формирование лизосом идет из пузырьков, отпочковавшихся от аппарата Гольджи. Для образования органелл необходимо также участие зернистой мембраны эндоплазматической сети. Все ферменты лизосом синтезируются рибосомами ЭПС, а затем направляются к аппарату Гольджи.
Виды лизосом
Различают два вида лизосом. Первичные лизосомы формируются возле аппарата Гольджи и содержат не активированные ферменты.
Вторичные лизосомы, или фагосомы имеют активированные ферменты, которые непосредственно взаимодействуют с расщепленными биополимерами. Как правило, ферменты лизосом активируются при изменении рН в кислую сторону.
Лизосомы также делятся на:
- гетеролизосомы — переваривающие вещества, захваченные клеткой путём фагоцитоза (твердые частицы) или пиноцитоза (поглощение жидкости);
- аутолизосомы — предназначены для разрушения собственных, внутриклеточных структур.
Функции лизосом в клетке
- Внутриклеточное переваривание;
- аутофагоцитоз;
- аутолиз.
Внутриклеточное переваривание попавших в клетку в процессе эндоцитоза питательных соединений или чужеродных агентов (бактерий, вирусов и т.д.) осуществляется под действием лизосомальных ферментов.
После переваривания захваченного материала, продукты распада попадают в цитоплазму, непереваренные частицы остаются внутри органеллы, которая теперь носит название — остаточного тельца. При нормальных условиях тельца покидают клетку. В нервных клетках, которые имеют длительный жизненный цикл, за период существования накапливается множество остаточных телец, в которых содержится пигмент старения (не выводятся также при развитии патологии).
Аутофагоцитоз — расщепление клеточных структур, которые уже стали не нужны, например, во время формирования новых органелл, от старых клетка избавляется путем аутофагоцитоза.
Аутолиз — самоуничтожение клетки, которое приводит к её разрушению. Этот процесс не всегда носит патологический характер, а происходит в нормальных условиях развития индивидуума или при дифференцировке отдельных клеток.
Например: гибель клеток естественный процесс для нормально функционирующего организма, поэтому существует запрограммированная их смерть — апоптоз. Роль лизосом при апоптозе достаточно велика: гидролитические ферменты осуществляют переваривание отмерших клеток, и очищают организм от тех, что уже выполнили свою функцию.
При преобразовании головастика в зрелую особь, лизосомы, располагающиеся в клетках хвостовой части, расщепляют его, как следствие хвост исчезает, а продукты переваривания поглощаются остальными клетками тела.
Сводная таблица строения и функций лизосом
| Строение и функции лизосом | |
|---|---|
| Этапы | Функции |
| Ранняя эндосома | Образуется при эндоцитозе внеклеточного материала. Из эндосомы рецепторы, передавшие (из-за низкого рН) свой груз, переходят обратно на внешнюю оболочку. |
| Поздняя эндосома | Из ранней эндосомы в полость поздней эндосомы переходят мешочки с частицами, поглощёнными при пиноцитозе, и пузырьки из пластинчатого комплекса с кислыми ферментами. |
| Лизосома | Пузырьки поздней эндосомы переходят к лизосоме, содержат гидролазирующие ферменты и вещества для переваривания. |
| Фагосома | Предназначена для расщепления крупных частиц, захваченных путём фагоцитоза. Фагосомы потом соединяются с лизосомой для дальнейшего переваривания |
| Аутофагосома | Область цитоплазмы окружена двойной мембраной, формируется при макроаутофагии. Затем соединяется с лизосомой. |
| Мультивезикулярные тельца | Одномембраные образования, содержат несколько мелких мембранных мешочков. Образуются при микроаутофагоцитозе, переваривают материал, поступивший снаружи. |
| Телолизосомы | Пузырьки, накапливающие непереваренные вещества (чаще всего, липофусцин). В здоровых клетках соединяются с внешней оболочкой и с помощью экзоцитоза оставляют клетку. |
Источник
☰
Лизосома — это одномембранный органоид эукариотической клетки, имеющий в основном шаровидную форму и не превышающий по размеру 1 мкм. Характерны для клеток животных, где могут содержаться в больших количествах (особенно в клетках, способных к фагоцитозу). В растительных клетках многие функции лизосом выполняет центральная вакуоль.
Строение лизосомы
Элементарная мембрана лизосомы отграничивает от цитоплазмы несколько десятков гидролитических (пищеварительных) ферментов, расщепляющих белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Ферменты относятся к группам протеаз, липаз, нуклеаз, фосфатаз и др.
В отличие от гиалоплазмы, внутренняя среда лизосом имеет кислую реакцию, а содержащиеся здесь ферменты активны только при низком pH.
Изоляция ферментов лизосом необходима, иначе, оказавшись в цитоплазме, они могут разрушить клеточные структуры.
Образование лизосом
Лизосомы образуются в комплексе Гольджи. Ферменты (по-сути белки) лизосом синтезируются на шероховатой эндоплазматической сети, после чего транспортируются в Гольджи с помощью везикул (пузырьков, ограниченных мембраной). Здесь белки модифицируются, приобретают свою функциональную структуру, упаковываются в другие пузырьки – первичны лизосомы, – которые отрываются от аппарата Гольджи. Далее, превращаясь во вторичные лизосомы, выполняют функцию внутриклеточного переваривания. В некоторых клетках первичные лизосомы секретируют свои ферменты за пределы цитоплазматической мембраны.
Функции лизосом
О функциях лизосом говорит уже их название: lysis — расщепление, soma — тело.
При попадании в клетку питательных веществ, каких-либо микроорганизмов лизосомы принимают участие в их переваривании. Кроме того, они разрушают ненужные структуры самой клетки и даже целые органы организмов (например, хвост и жабры в процессе развития многих земноводных).
Ниже дается описание основным, но не единственным функциям лизосом.
Переваривание частиц, поступивших в клетку путем эндоцитоза
Путем эндоцитоза (фогоцитоза и пиноцитоза) в клетку поступают относительно крупные материалы (питательные вещества, бактерии и др.). При этом цитоплазматическая мембрана впячивается внутрь клетки, во впячивание попадает структура или вещество, после чего впячивание отшнуровывается во внутрь, и образуется пузырек (эндосома), окруженный мембраной, – фагоцитарный (с твердыми частицами) или пиноцитарный (с растворами).
С таким пузырьком далее сливается первичная лизосома. В результате образуется вторичная лизосома, в которой происходит процесс переваривания (происходят реакции ферментативного расщепления).
Подобным способом может происходить усваивание пищи (например, у амеб). В данном случае вторичную лизосому также называют пищеварительной вакуолью. Переваренные вещества поступают из вторичной лизосомы в цитоплазму. Другой вариант — переваривание попавших в клетку бактерий (наблюдается у фагоцитов — специализированных для защиты организма лейкоцитов).
Оставшиеся во вторичной лизосоме ненужные вещества удаляются из клетки путем экзоцитоза (обратен эндоцитозу). Лизосома с непереваренными подлежащими удалению веществами называются остаточным тельцем.
Автофагия
Путем автофагии (аутофагии) клетка избавляется от ненужных ей собственных структур (различных органелл и др.).
Сначала такой органоид окружается элементарной мембраной, отделившейся от гладкой ЭПС. После этого образовавшийся пузырек сливается с первичной лизосомой. Образуется вторичная лизосома, которая называется автофагической вакуолью. В ней происходит переваривание клеточной структуры.
Автофагия особенно выражена в клетках, находящихся в процессе дифференциации.
Автолиз
Под автолизом понимают саморазрушение клетки. Характерен при метаморфозах, омертвении тканей.
Автолиз наступает, когда содержимое многих лизосом высвобождается в цитоплазму. Обычно в достаточно нейтральной среде гиалоплазмы ферменты лизосом, которым необходима кислая среда, становятся неактивными. Однако, когда разрушается много лизосом, то кислотность среды повышается, а ферменты остаются активными и расщепляют клеточные структуры.
Источник
Лизосомы являются органеллами, которые встречаются в большинстве клеток животных и осуществляют функцию пищеварительных ферментов в эукариотических клетках.
Что такое лизосомы?
Лизосомы представляют собой сферические мембранные мешочки кислых гидрологических ферментов, которые способны переваривать клеточные макромолекулы. Лизосомальная мембрана помогает сохранить кислую среду внутри органеллы и отделяет пищеварительные ферменты от остальной части клетки.
Лизосомные ферменты производятся белками из эндоплазматического ретикулума и заключены в везикулы с помощью аппарата (комплекса) Гольджи.
Лизосомные ферменты
Лизосомы содержат различные гидролитические ферменты (около 50 различных типов), которые способны переваривать нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды и белки. Внутренняя часть лизосомы постоянно поддерживается кислой, так как ферменты лучше всего работают в кислой среде. Если целостность лизосомы нарушена, ферменты не окажут существенного вреда в нейтральном цитозоле клетки.
Образование
Лизосомы образуются в результате слияния везикул из комплекса Гольджи с эндосомами. Эндосомы – это везикулы, которые образуются эндоцитозом, поскольку участок плазматической мембраны зажимается и интернализуется клеткой. В этом процессе внеклеточный материал поглощается клеткой. По мере того как эндосомы созревают, они становятся известными как поздние эндосомы.
Поздние эндосомы сливаются с транспортными везикулами из Гольджи, которые содержат кислотные гидролазы. После слияния, эти эндосомы в конечном итоге превращаются в лизосомы.
Функции лизосом
Лизосомы действуют как «мусорщики» клетки. Они принимают участие в рециркуляции органического материала клетки и внутриклеточного переваривания макромолекул.
Некоторые клетки, такие как лейкоциты, имеют гораздо больше лизосом, чем другие. Эти клетки уничтожают бактерии, мертвые клетки, раковые клетки и посторонние вещества посредством клеточного переваривания. Макрофаги поглощают вещество фагоцитозом и заключают его в везикулу, называемую фагосом.
Лизосомы в макрофаге сливаются с фагосомой, высвобождая свои ферменты и формируя так называемую фаголисосому. Интернализованный материал переваривается в фаголисосоме. Лизосомы также необходимы для деградации внутренних клеточных компонентов, таких как органеллы. Во многих организмах лизосомы участвуют в запрограммированной гибели клеток.
Дефекты лизосомы
У людей на лизосомы могут влиять различные наследственные состояния. Эти генные мутации вызывают такие болезни, как Помпе, синдром Херлера и болезнь Тай-Сакса. У людей с этими нарушениями отсутствует один или несколько лизосомных гидролитических ферментов. Это приводит к нарушению нормального метаболизма макромолекул в организме.
Похожие органеллы
Как и лизосомы, пероксисомы являются связанными с мембраной органеллами, которые содержат ферменты. Пероксисомные ферменты продуцируют пероксид водорода в качестве побочного продукта. Они участвуют по меньшей мере в 50 различных биохимических реакциях в организме. Пероксисомы помогают детоксифицировать алкоголь в печени, образуют желчную кислоту и разлагают жиры.
Не нашли, то что искали? Используйте форму поиска по сайту
Источник
В нашей сегодняшней работе мы рассмотрим, каково строение и функция лизосом. Еще с начальной школы человек понимает: все, что его окружает, состоит из мельчайших частиц – клеток. Эти детали конструктора очень малы, что не дает нам возможности увидеть их невооруженным глазом. Но современная техника может нам в этом помочь.
Микроскопы, с которыми знакомятся дети еще в школе, могут нам показать весь, ранее не изведанный мир. Но клетка – это не мельчайшая единица, ведь она содержит массу органоидов, размеры которых намного меньше. Сегодня нами будут рассмотрены строение и функция лизосом. Последняя также входит в состав клеток (животных и растительных).
Лизосомы
Далее мы разберемся, каково строение и функция лизосом. Главное, что необходимо понимать – как выглядит составная часть клетки. То есть лизосома – это органелла. Можно и по-другому выразиться: данный органоид представляет собой клеточную структуру. Что еще нужно знать о лизосоме? Все они, независимо от вида, содержат большое количество ферментов, которых насчитывается порядка сорока. Они нужны для того, чтобы посредством гидролиза расщеплять:
- белки;
- полисахариды;
- нуклеиновые кислоты.
Попадание веществ в клетку может происходить следующим образом:
- фагоцитоз;
- пиноцитоз.
Лизосомы помогают клеткам переваривать питательные вещества, то есть осуществляют внутриклеточное пищеварение. Они способны расщеплять с помощью гидролиза вещества до мельчайших частиц, которые без труда могут проникнуть через мембрану во внутреннюю среду клетки. Полученные элементы не пропадают бесследно, а участвуют в других, не менее важных процессах, например в создании новых органелл.
Здесь же мы должны отметить и то, что некоторые растительные клетки могут содержать всего 1 или 2 лизосомы, но их размеры гораздо больше тех, которые находятся в животных клетках. Если рассматривать процентное соотношение органоидов, то лизосомы занимают не более пяти процентов. В животных клетках их количество может доходить до нескольких тысяч.
Строение
Строение и функция лизосом – достаточно интересная тема. В этом разделе вы узнаете:
- из чего состоят данные органоиды;
- их размеры;
- разновидности.
Предлагаем приступить незамедлительно. Лизосомы состоят из внутренней части, которая содержит ферменты и мембраны, которая может разрушиться и выпустить свои частички в пространство клетки, где они дезактивируются. Их размеры крайне малы, примерно 0,2 мкм, поэтому лизосомы могут находиться в таком большом количестве в клетке.
Выделяют следующие виды данных органелл:
- первичные;
- вторичные;
- остаточные тельца.
Жизненный цикл лизосомы выглядит примерно следующим образом: в аппарате Гольджи образуются первичные лизосомы, они захватывают отработанные органоиды и переходят во вторичную фазу, а после переваривания образуются остаточные тельца, которые используются клеткой.
Образование
Мы рассмотрели, каковы особенности строения и функций лизосом. Сейчас перейдем к образованию данных органелл. Предлагаем кратко и понятно рассмотреть данный процесс. Первичные лизосомы образуются в аппарате Гольджи. Их размеры так малы, что данные органеллы сложно отличить от вакуолей. Внутри можно обнаружить бесструктурное вещество, а на вид они кажутся пузырьками. Вторичные лизосомы образуются путем слияния первичных с вакуолями какого-либо вида:
- фагоцитарными;
- пиноцитарными.
Таким образом, образуются пищеварительные вакуоли, которые способны переваривать субстраты. Иногда данные органеллы сливаются между собой и образуют более сложные по структуре элементы. Вещества, попавшие в лизосому, расщепляются до мономеров, далее они проходят через мембрану и вовлекаются в обменные процессы. Но переваривание может пройти не до конца. В этом случае вторичные лизосомы перевоплощаются в остаточные тельца. Они содержат меньшее количество ферментов, их содержимое уплотняется, и начинается повторная обработка.
Данные органеллы присутствуют практически во всех клетках, но есть и специализированные, где их количество значительно выше (лейкоциты). Некоторые растительные клетки лишены лизосом, но в них содержатся вакуоли с необходимыми ферментами, они и выполняют их функции.
Функции
После того как мы выяснили, каковы строение и функции лизосом, давайте перейдем ко второй части данного вопроса. Сейчас мы перечислим основные функции этих органоидов и приведем краткую характеристику.
Функция | Краткое пояснение |
Осуществление пищеварения клетки | В пищеварительных вакуолях, которые относятся к вторичным лизосомам, находятся различные ферменты, способные переваривать вещества, попавшие в клетку. Таким образом получаются низкомолекулярные соединения, в которых нуждаются клетки. |
Автолиз | Этот процесс может иметь другое название – самоуничтожение клетки. Автолиз лучше рассмотреть на примере развития лягушки. Головастики на некотором этапе теряют хвост и перевоплощаются в полноценную лягушку. Эта утеря и является примером процесса автолиза. |
Аутофагия | С помощью данной функции становится возможным обновление органоидов клетки. Если органелла устарела, то она захватывается лизосомой и переваривается, а полученные соединения служат для образования новых структур. |
Пищеварение
Мы рассмотрели лизосомы. Строение и функции кратко были описаны в предыдущих разделах. Теперь предлагаем немного подробнее узнать о внутриклеточном пищеварении и о том, какую роль играют данные органеллы. Многие животные имеют внутриклеточное пищеварение. Лизосомы помогают данному процессу путем захвата и переваривания пищи. При этом захват происходит эндоцитозным методом.
Автолиз
Рассматривая особенности строения лизосомы и ее функции, мы упомянули о процессе автолиза, где непосредственное участие принимают лизосомы. Мы уже рассмотрели эту функцию на примере лягушки. Теперь о том, как это происходит.
Мембрана лизосомы может разрушиться. Если это произойдет со всеми органеллами, то клетка умрет. Так и происходит автолиз. То есть самоуничтожение.
Аутофагия
Данная функция необходима клетке для обновления органоидов. Лизосомы захватывают отработанные структуры и расщепляют их. На место уничтоженных органелл приходят новые, составными частями которых являются соединения, образованные в результате аутофагии.
Источник