Какие функции в клетке осуществляют лизосомы

Обновлено: 30.06.2024

Лизосомы – это одномембранные органеллы, которые обладают минимальным диаметром. Они входят в состав эукариотической клетки, где представлены сотнями.

Органеллы лизосомы

Главная задача лизосом — это осуществление внутриклеточного пищеварения, а именно расщепления биополимеров, благодаря специфическому набору гидролитических ферментов. Эти вещества окружаются замкнутой оболочкой, и такая черта не дает им проникнуть внутрь клетки и разрушить ее составные части. Кроме того, лизосомы могут способствовать естественной гибели клеток или ее частей, что также вполне оправдано естественным клеточным балансом.

Первые лизосомы были открыты бельгийским ученым – биохимиком К. Дювом в 1955 году.

Лизосомы обладают следующими особенностями строения:

имеют вид мембранных мешочков, содержание которых обладает кислой структурой;
конфигурация лизосом может быть округлой и овальной;
лизосомы представлены во всех клетках организма человека, кроме лизосом.

Существуют также и другие функции лизосом, которые только подтверждают их важность внутри процесса клеточного пищеварения.

Особенной чертой лизосом, которая отличает их от остальных органоидов можно признать наличие кислых гидролаз. Эти ферменты обеспечивают распад веществ белковой природы, а также жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Среди ферментов, содержащихся в лизосомах, можно выделить:

Каждый из этих ферментов расщепляет особые группы органических веществ с разной скоростью. При этом каждая из них имеет важнейшее значение для осуществления комплекса реакций лизиса.

Основные функции лизосом

Лизис – это система расщепления внутриклеточных структур, которая позволяет своевременно избавляться от токсических веществ в клетке.

Готовые работы на аналогичную тему

Реакции лизиса достаточно многогранны, но в них присутствуют аутолиз и аутофагоцитоз.

Нормальной средой, которая обеспечивает оптимальную работу всех органелл считают кислую (pH = 4,5 — 5). Если среда клетки становится щелочной, то могут возникнуть определенные лизосомальные болезни. Следствием этого является накопление мукополисахаридов. Одномембранная оболочка лизосом оснащается транспортными белками, которые переносят из органеллы продукты пищеварения во внешне клеточную среду.

В растительной клетке лизосомы отсутствуют, и их функция осуществляется благодаря наличию вакуолей. Жидкость вакуолей содержит в себе определенный набор ферментов, которые ускоряют транспорт веществ. Лизосомы формируются из пузырьков при их отпочковании от аппарата Гольджи. В образовании органелл участвует также и зернистая мембрана и ЭПС. Все ферменты лизосом синтезируются рибосомами ЭПС, а затем направляются к аппарату Гольджи.

Существует несколько видов лизосом. Они бывают первичными и формируются возле аппарата Гольджи. Такие лизосомы содержат не активированные ферменты. Что касается вторичных лизосом, то они имеют активированные ферменты, непосредственно взаимодействующие с расщепленными биополимерами. Ферменты лизосом активируются в тот момент, когда вокруг них образуется кислая среда.

Все лизосомы делятся на:

гетеролизосомы или те лизосомы, которые переваривают вещества, которые клетка захватывает с помощью фагоцитоза (твердых частиц) или пиноцитоза (капель жидкости);
аутолизосомы предназначаются для разрушения различных внутриклеточных структур. Для поддержания оптимального обмена веществ клетке необходимы различные типы лизосом, поскольку в комплексе они дают клетке возможность избавиться от токсинов и предотвратить сложную степень отравления элементарной живой системы.

Лизосомы выполняют несколько функций внутри клетки, а именно внутриклеточное пищеварение, аутолиз, аутофагоцитоз. Переваривание веществ, которые попадают в клетку в ходе эндоцитоза, а также нейтрализация питательных соединений и чужеродных агентов реализуется именно лизосомальными ферментами.

Аутолиз – это процесс самоуничтожения клетки, который приводит к ее разрушению. Он не всегда бывает патологическим. А при нормальных условиях эта система способствует дифференцировке клеточных структур.

Аутофагоцитоз – это процесс расщепления клеточных структур, которые не нужны клетке, выполнили собственную функцию и должны быть удалены из нее.

Когда захваченный материал переваривается, он попадает в цитоплазму, а непереваренные остатки пищи остаются на месте, тем самым формируется остаточное тельце. 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).

Примером работы лизосом можно назвать гибель клеток в естественном виде. Поскольку существует естественный процесс программы гибели клеток (апоптоз), то лизосомы функционируют и в этом процессе. Лизосомы обеспечивают действие гидролитических ферментов при переваривании отмерших клеток. Таким образом происходит очищение клетки от структур, которые уже выполнили собственную функцию.

Примером работы лизосом внутри многоклеточных структур может служить следующее: 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.

Подводя итог всему вышесказанному, можно сделать вывод о том, что лизосомы являются важнейшим компонентом клеток, они дают возможность наладить обмен веществ внутри них и обеспечить гомеостаз. Кроме лизосом в клетках присутствуют такие одномембранные органоиды как эндоплазматическая сеть, вакуоли, комплекс Гольджи и пр. Каждый одномембранный органоид имеет собственное уникальное значение и функционирует совершенно особенно, но при этом все они взаимосвязаны и являются производными клеточной мембраны.

Лизосома — (от λύσις — растворяю и sōma — тело) клеточный везикул. Эти одномембранные органоиды - часть эндомембранной системы клетки ). Разные виды лизосом могут рассматриваться как отдельные клеточные компартменты.

Содержание

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 белки, липиды и LAMP1 и LAMP2. Они присутствуют на мембране лизосом и поздних эндосом, но отсутствуют на мембранах других компартментов вакуома.

Образование лизосом и их типы

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.

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. Различают первичные и вторичные лизосомы. Первые образуются в области аппарата Гольджи, в них находятся ферменты в неактивном состоянии, вторые же содержат активные ферменты. Обычно ферменты лизосом активируются при понижении рН. Среди лизосом можно также выделить гетеролизосомы (переваривающие материал, поступающий в клетку извне - путем фаго- или пиноцитоза) и аутолизосомы (разрушающие собственные белки или органоиды клетки). Наиболее широко используется следующая классификация лизосом и связанных с ними компартментов:

Ранняя эндосома - в нее поступают эндоцитозные (пиноцитозные) пузырьки. Из ранней эндосомы рецепторы, отдавшие (из-за пониженного рН) свой груз, возвращаются на наружную мембрану.
Поздняя эндосома - в нее из ранней эндосомы поступают пузырьки с материалом, поглощенном при пиноцитозе, и пузырьки из аппарата Гольджи с гидролазами. Рецепторы маннозо-6-фосфата возвращаются из поздней эндосомы в аппарат Гольджи.
Лизосома - в нее из поздней эндосомы поступают пузырьки со смесью гидролаз и перевариваемого материала.
Фагосома - в нее попадают более крупные частицы (бактерии и т.п.), поглощенные путем фагоцитоза. Фагосомы обычно сливаются с лизосомой.
Аутофагосома - окруженный двумя мембранами участок цитоплазмы, обычно включающий какие-либо органоиды и образующийся при макроаутофагии. Cливается с лизосомой.
Мультивезикулярные тельца - обычно окружены одинарной мембраной, содержат внутри более мелкие окруженные одинарной мембраной пузырьки. Образуются в результате процесса, напоминающего микроаутофагию (см. ниже), но содержат материал, полученный извне. В мелких пузырьках обычно остаются и затем подвергаются деградации рецепторы наружной мембраны (например, рецепторы эпидермального фактора роста). По стадии формирования соответствуют ранней эндосоме. Описано образование мультивезикулярных телец, окруженных двумя мембранами, путем отпочковывания от ядерной оболочки.
Остаточные тельца (телолизосомы) - пузырьки, содержащие непереваренный материал (в частности, Функции лизосом

переваривание захваченных клеткой при эндоцитозе веществ или частиц (бактерий, других клеток) - уничтожение ненужных клетке структур, например, во время замены старых органоидов новыми, или переваривание белков и других веществ, произведенных внутри самой клетки - самопереваривание клетки, приводящее к ее гибели (иногда этот процесс не является паталогическим, а сопровождает развитие организма или дифференцировку некоторых специализированных клеток)

Внутриклеточное пищеварение и участие в обмене веществ

У многих протистов и у животных, имеющих ЛПНП, поступает внутрь пиноцитозных везикул после соединения ЛПНП с рецепторами ЛПНП на мембране. Рецепторы возвращаются к мембране из ранней эндосомы, а ЛПНП поступают в лизосомы. После этого ЛПНП перевариваются, а высвободившийся холестерин через мембрану лизосом поступает в цитоплазму.

Косвенно лизосомы участвуют в обмене, обеспечивая Аутофагия

Обычно различают два типа аутофагии - микроаутофагия и макроаутофагия. При микроаутофагии, как при образовании мультивезикулярных телец, образуются впячивания мембраны эндосомы или лизосомы, которые затем отделяются в виде внутренних пузырьков, только в них попадают вещества, синтезированные в самой клетке. Таким путем клетка может переваривать белки при нехватке энергии или строительного материала (например, при голодании). Но процессы микроаутофагии происходят и при нормальных условиях и в целом неизбирательны. Иногда в ходе микроаутофагии перевариваются и органоиды; так, у дрожжей описана микроаутофагия пероксисом и частичная микроаутофагия ядер, при которой клетка сохраняет жизнеспособность.

При макроаутофагии участок цитоплазмы (часто содержащий какие-либо органоиды) окружается мембранным компартментом, похожим на цистерну эндоплазматической сети. В результате этот участок оказывается отгорожен от остальной цитоплазмы двумя мембранами. Затем такая аутофагосома сливается с лизосомой, и ее содержимое переваривается. Видимо, макроаутофагия также неизбирательна, хотя часто подчеркивается, что с помощью нее клетка может избавляться от "отслуживших свой срок" органоидов (митохондрий. рибосом и др.).

Третий тип аутофагии - шаперон-зависимая. При этом способе происходит направленный транспорт частично денатурировавших белков из цитоплазмы сквозь мембрану лизосомы в ее полость.

Автолиз

Ферменты лизосом нередко высвобождаются при разрушении насекомых при апоптозом и Клиническое значение. Болезни, связанные с нарушением работы лизосом

Иногда из-за неправильной работы лизосом развиваются болезни накопления, при которых ферменты из-за мутаций не работают или работают плохо. Примером болезней накопления может служить амовротическая идиотия при накоплении гликогена.

Разрыв лизосомы и выход в гиалоплазму расщепляющих ферментов сопровождается резким повышением их активности. Такого рода повышение активности ферментов наблюдается, например, в очагах См. также

Органеллы лизосомы

Первые лизосомы были открыты бельгийским ученым – биохимиком К. Дювом в 1955 году.

Лизосомы обладают следующими особенностями строения:

имеют вид мембранных мешочков, содержание которых обладает кислой структурой;
конфигурация лизосом может быть округлой и овальной;
лизосомы представлены во всех клетках организма человека, кроме лизосом.

Основные функции лизосом

Готовые работы на аналогичную тему

Реакции лизиса достаточно многогранны, но в них присутствуют аутолиз и аутофагоцитоз.

Все лизосомы делятся на:

гетеролизосомы или те лизосомы, которые переваривают вещества, которые клетка захватывает с помощью фагоцитоза (твердых частиц) или пиноцитоза (капель жидкости);
аутолизосомы предназначаются для разрушения различных внутриклеточных структур. Для поддержания оптимального обмена веществ клетке необходимы различные типы лизосом, поскольку в комплексе они дают клетке возможность избавиться от токсинов и предотвратить сложную степень отравления элементарной живой системы.

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.

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|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.

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.

Ферменты, содержащиеся в этих пузырьках, могут расщеплять:

белки|белки;
жиры;
углеводы;
нуклеиновые кислоты|кислоты.

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:

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

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:

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

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.

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.

Читайте также: