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.

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.

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 . 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

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.

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.

Распространенность среди царств живой природы

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.

Признаки лизосом

Один из признаков лизосом - наличие в них ряда ферментов (кислых гидролаз), способных расщеплять белки , углеводы , липиды и нуклеиновые кислоты . К числу ферментов лизосом относятся катепсины (тканевые протеазы), кислая рибонуклеаза, фосфолипаза и др. Кроме того, в лизосомах присутствуют ферменты, которые способны отщеплять от органических молекул сульфатные (сульфатазы) или фосфатные (кислая фосфатаза) группы.

См. также

Ссылки

• Molecular Biology Of The Cell, 4е издание, 2002 г. - учебник по молекулярной биологии на английском языке

Комплекс Гольджи , или аппарат Гольджи , - это одномембранных органеллы эукариотических клеток, основными функциями которой является хранение и вывод излишков веществ из клеток организма и образования лизосом. Открыто это органеллы в 1898 году итальянским физиком К. Гольджи.

Строение . Построенная из мешочков, которые называют цистернами, системой трубочек и пузырьков различных размеров. Цистерны комплекса Гольджи (КГ) также полярные: к одному полюсу подходят пузырьки с веществами, которые отрываются от ЭПС (зона формирования), с другого полюса - пузырьки с веществами отделяются (зона созревания). В клетках комплекс Гольджи расположен в основном вблизи ядра. КГ есть во всех эукариотических клетках, но его строение у разных организмов может быть разной. Так, в растительных клетках выделяют несколько структурных единиц, которые называют диктиосомамы. Мембраны комплекса Гольджи синтезируются гранулярной ЭПС, прилегающей к нему. Во время деления клетки КГ распадается на отдельные структурные единицы, которые случайно распределяются между дочерними клетками.

Функции . Комплекс Гольджи выполняет довольно разнообразные и важные функции, связанные с образованием и преобразованием сложных веществ. Вот некоторые из них:

1) участие в построении биологических мембран - например, в клетках простейших с помощью его элементов формируются сократительные вакуоли, в сперматозоиде образуется акросомса;

2 ) образования лизосом - синтезированные в ЭПС ферменты-гидролазы упаковываются в мембранный пузырек, который отделяется в цитоплазму;

3) образования пероксисом - формируются тельца с ферментом-каталазы для разрушения пероксида водорода, который образуется при оскисненни органических веществ и является ядовитым для клеток составом;

4) синтез соединений поверхностного аппарата - образуются липо-, глико-, мукопротеидов, которые входят в состав гликокаликса, клеточных стенок, слизистых капсул;

5) участие в секреции веществ из клетки - в КГ происходит созревание секреторных гранул, в пузырьки, и перемещение этих пузырьков в направлении плазмолеммы.

Лизосомы, строение и функции

Лизосомы (с греч. Lysis - растворения, soma - тело ) - это одномембранных органеллы эукариотических клеток, которые имеют вид округлых телец. У одноклеточных организмах их роль заключается в внутриклеточном пищеварении, у многоклеточных - они выполняют функцию расщепления чужеродных для клетки веществ. Лизосомы могут быть расположены в любом месте цитоплазмы. Открытые лизосомы бельгийским цитологом Кристианом де Дювом в 1949 году.

Строение . Лизосомы имеют вид пузырьков диаметром около 0,5 мкм, окруженных мембраной и заполненных гидролитических ферментов, действующих в кислой среде. Ферментный состав лизосом очень разнообразен, он образован протеазами (ферменты, расщепляющие белки), амилазы (ферменты для углеводов), липазы (ферменты липидов), нуклеазами (для расщепления нуклеиновых кислот) и др. Всего насчитывается до 40 различных ферментов. При повреждениях мембраны ферменты выходят в цитоплазму и вызывают быстрое растворение (лизис) клетки. Лизосомы образуются путем взаимодействия КГ и гранулярной ЭПС. Ферменты лизосом синтезируются в гранулярной ЭПС и с помощью пузырьков переносятся в КГ, расположенного рядом с эндоплазматической сетью. Поэтому через трубчатые расширение КГ ферменты переходят на его функциональную поверхность и упаковываются в лизосомы.

Функции . В зависимости от функций выделяют различные виды лизосом: фаголизосомы, аутофаголизосомы, остаточные тельца и др. Аутофоголизосомы образуются при слиянии лизосомы с аутофагосомою, то есть пузырьки, содержащий собственные макромолекулярные комплексы клетки, например, целые клеточные органеллы, или их фрагменты, которые потеряли функциональную способность и подлежат уничтожению. фаголизосомах (фагосомы ) образуются путем объединения лизосом с фагоцитозного или пиноцитозные пузырями, которые содержат захвачен клеткой материал для внутриклеточного переваривания. Активные ферменты в них непосредственно контактируют с биополимеры, которые подлежат расщеплению. Остаточные тельца - это окружены мембраной нерасщепленные частицы, могут длительное время оставаться в цитоплазме и здесь утилизироваться или путем экзоцитоза выводиться вне клетку. В остаточных тельцах накапливается материал, расщепление которого затруднено (например, пигмент коричневого цвета - липофусцин, который еще называют "пигментом старения"). Итак, основными функциями лизосом являются:

1) аутофагия - расщепление в аутофаголизосомы собственных компонентов клетки, целых клеток или их групп (например, рассасывание хвоста головастика, пидгрудиннои железы у подростков, лизис клеток печени при отравлении)

2) гетерофазия - расщепление в фаголизосомах чужеродных веществ (например, расщепление органических частиц, вирусов, бактерий, попавших в клетку тем или иным путем)

3) пищеварительная функция - у одноклеточных организмах эндосомы сливаются с фагоцитозного пузырями и образуют пищеварительную вакуоль, которая осуществляет внутриклеточное пищеварение

4) выделительная функция - удаление из клетки с помощью остаточных телец непереваренных остатков.

БИОЛОГИЯ + Болезни накопления - наследственные заболевания, связанные с потерей лизосомами определенных ферментов. Следствием этой потери с накопления в клетках непереваренных веществ, мешать нормальному функционированию клетки. Эти болезни могут проявляться развитием скелета, отдельных внутренних органов, ЦНС и др. С дефицитом лизосом них ферментов связывают развитие атеросклероза, ожирения и т.

В предложенной вам работе мы предлагаем рассмотреть функции лизосом, их назначение. Среди некоторых предназначений мы выделим более существенные и напишем о них более подробно.

Начнем с того, что все состоит из клеток. Эти структурные единицы настолько малы, что мы можем их увидеть только в лабораторных условиях при помощи специального оборудования. Сейчас речь идет о микроскопе, впервые с его устройством знакомятся в средней школе. Преподаватели предлагают несколько лабораторных работ с участием данного средства для изучения устройства чешуек лука или листьев деревьев.

Лизосома - это составляющая часть клеток. О ней мы далее и будем вести речь. Перед тем, как рассматривать функции лизосом, мы кратко расскажем о строении и значении данного органоида.

Лизосомы

Мы уже в предисловии указали то, что это составные части клетки, а в переводе с латинского языка они имеют довольно понятное значение - растворение 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 еще 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.

Назначение

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.

• белки;
• жиры;
• углеводы;
• нуклеиновые кислоты.

Еще одна задача лизосом - это расщепление, как отдельных частей, так и полностью всей клетки. Хорошим примером здесь служит перевоплощение головастика в лягушку. Пропадает хвост именно под воздействием ферментов данной органеллы.

Функции

В данном разделе мы предлагаем перечислить функции лизосом. Можно выделить следующие:

• осуществление пищеварения в клетках;
• аутофагия;
• автолиз;
• растворение.

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 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;
• вторичные.

Первичные лизосомы так же принято называть накопительными или запасающими гранулами. Нас в данном вопросе больше интересуют вторичные органеллы. Так как сюда относят:

• пищеварительную вакуоль;
• аутофагирующую вакуоль;
• остаточное тельце.

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 определенную и постоянную форму овала, тело довольно крупное. В ней содержатся:

• фрагменты митохондрий;
• цитоплазматической сети;
• рибосомы и так далее.

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:

• голодание;
• интоксикация;
• гипоксия;
• старение и так далее.

Автолиз

Итак, какие функции выполняют лизосомы, мы разобрались. Сейчас предлагаем более подробно рассмотреть еще одну из них, а именно - автолиз. Мембраны лизосом могут разрушиться, тогда ферменты высвобождаются и перестают 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 ведет к гибели всей клетки. Можно различить две группы автолиза:

• патологический (самым ярким и распространенным примером является разрушение тканей после смерти);
• обычный.