Fiecare celulă vie are un set de structuri care îi permit să demonstreze toate proprietățile unui organism viu. Pentru a funcționa corect, celula trebuie să primească suficienți nutrienți, să le descompună și să elibereze energie, care este apoi folosită pentru a susține procesele vieții.
La prima etapă a proceselor complexe de management al energiei se află lizozomii celulei, care sunt împletite de-a lungul marginilor cisternelor turtite ale dictiozomului (complexul Golgi).
Cum funcționează lizozomii
Lizozomii sunt corpuri sferice cu o singură membrană, cu un diametru de 0,2 până la 2 microni, care conțin un complex de enzime hidrolitice. Sunt capabili să descompună orice polimer natural sau substanță cu structură complexă care intră în celulă ca substrat nutritiv sau agent străin:
- proteine și polipeptide;
- polizaharide (amidon, dextrine, glicogen);
- acizi nucleici;
- lipide.
Această eficiență este asigurată de aproximativ 40 de tipuri diferite de enzime conținute înatât în matricea lizozomului cât și pe partea interioară a membranei în stare aderentă.
Chimia lizozomului
Membrana care înconjoară lizozomul protejează organelele și alte componente celulare împotriva digerării de către complexul enzimatic. Dar la urma urmei, în veziculă în sine, toate enzimele sunt de origine proteică, de ce nu sunt descompuse de proteaze?
Adevărul este că în interiorul lizozomilor enzimele sunt în stare glicozilată. Această „cochilie” de carbohidrați îi face să fie slab recunoscuți de enzimele proteolitice.
Reacția mediului din interiorul lizozomului este ușor acidă (pH 4,5–5), în contrast cu reacția aproape neutră a hialoplasmei. Creează condiții favorabile pentru acțiunea enzimelor și este asigurată de activitatea H+-ATPazei, care pompează protoni în organele.
Proces de transformare a lizozomului
Din punct de vedere morfologic, în celulă se disting două tipuri principale de lizozomi - primari și secundari.
Lizozomii primari sunt vezicule mici, cu pereți netezi sau mărginite, separate de cisternele complexului Golgi. Acestea conțin un set de enzime hidrolitice formate anterior pe membrane EPR granulare (aspre). Până la absorbția substratului nutritiv, lizozomii sunt într-o formă inactivă.
Pentru ca enzimele să funcționeze, particulele alimentare sau lichidele trebuie să intre în lizozom. Acest lucru se întâmplă în două moduri:
- Prin autofagie, când o particulă de alimente este preluată de un lizozom din citoplasma înconjurătoare. În acest caz, membrana organelului se invaginează în punctul de contact cu particulași formează o veziculă endocitară și apoi se îndreaptă în lizozom.
- Prin heterofagie, atunci când lizozomul fuzionează cu veziculele endocitare prinse în citoplasma celulei ca urmare a absorbției particulelor solide sau lichidelor din exterior.
Lizozomii secundari sunt vezicule care conțin atât enzime, cât și substrat pentru digestie. Se caracterizează printr-o activitate hidrolitică pronunțată și se formează ca urmare a absorbției substratului de către lizozomul primar.
În ciuda faptului că funcțiile lizozomului sunt reduse la digestia (descompunerea) particulelor organice solide și a substanțelor dizolvate, versatilitatea procesului este asigurată de capacitatea lizozomilor secundari:
- combină cu lizozomii primari care aduc o nouă porțiune de enzime;
- contopește cu noi particule alimentare sau vezicule endocitare, menținând un proces continuu de descompunere;
- contopește cu alți lizozomi secundari pentru a forma o structură mare capabilă să absoarbă alte organite celulare;
- absorb veziculele pinocitare, transformându-se într-un corp multivezicular.
Structura lizozomului nu se schimbă dramatic. De obicei, crește doar în dimensiune.
Alte tipuri de lizozomi
Uneori, descompunerea substanțelor care au intrat în lizozom nu ajunge până la sfârșit. Particulele nedigerate nu sunt îndepărtate din organite, ci se acumulează în el. După ce aprovizionarea cu enzime hidrolitice este epuizată, conținutul este compactat și procesat, structura lizozomului devine mai complexă, stratificată. Se pot depune și pigmenti. Lizozomul se transformă într-un corp rezidual.
În plus, corpurile reziduale rămân în celulă sau sunt îndepărtate din aceasta prin exocitoză.
Autofagozomii pot fi găsiți în celulele protiste. Prin natura lor, ei aparțin lizozomilor secundari. În interiorul acestor organite se găsesc rămășițe de componente celulare mari și structuri citoplasmatice. Ele se formează în timpul leziunilor celulare, îmbătrânirii organelelor celulare și servesc la utilizarea componentelor celulare, eliberând monomeri.
Funcțiile lizozomului în celulă
Lizozomii, în primul rând, asigură celulei materialul de construcție necesar, depolimerizând substanțele care au intrat în ea.
Descompunerea carbohidraților este o verigă importantă în metabolismul energetic al celulei, furnizând un substrat pentru conversia în mitocondrii.
Lizozomii sunt, de asemenea, o legătură de apărare în sistemul imunitar al organismului:
- După fagocitoza bacteriilor de către leucocite, lizozomii își toarnă conținutul în cavitatea veziculei fagocitare și distrug microorganismul dăunător.
- Eliberează enzimele proteolitice în timpul apoptozei - moartea celulară programată.
- Utilizați organele celulare deteriorate și „îmbătrânite”.
În combinație cu proliferarea celulară, participarea lizozomilor la procesul de utilizare a diferitelor structuri asigură reînnoirea organismului.
