Svaka živa stanica ima skup struktura koje joj omogućuju da pokaže sva svojstva živog organizma. Da bi pravilno funkcionirala, stanica mora primiti dovoljno hranjivih tvari, razgraditi ih i osloboditi energiju koja se zatim koristi za podršku životnim procesima.
U prvoj fazi složenih procesa upravljanja energijom nalaze se lizosomi stanice, koji su vezani uz rubove spljoštenih cisterni diktiosoma (Golgijev kompleks).
Kako rade lizosomi
Lizosomi su sferna jednomembranska tijela promjera od 0,2 do 2 mikrona, koja sadrže kompleks hidrolitičkih enzima. Oni su u stanju razbiti svaki prirodni polimer ili tvar složene strukture koja uđe u stanicu kao hranjivi supstrat ili strano sredstvo:
- proteini i polipeptidi;
- polisaharidi (škrob, dekstrini, glikogen);
- nukleinske kiseline;
- lipidi.
Ovu učinkovitost osigurava oko 40 različitih vrsta enzima sadržanih ukako u matriksu lizosoma tako i na unutarnjoj strani membrane u adherentnom stanju.
Kemija lizosoma
Membrana koja okružuje lizosom štiti organele i druge stanične komponente od probavljanja enzimskim kompleksom. Ali uostalom, u samoj vezikuli, svi enzimi su proteinskog porijekla, zašto ih ne razgrađuju proteaze?
Činjenica je da su enzimi unutar lizosoma u glikoziliranom stanju. Zbog ove ugljikohidratne "ljuske" proteolitički enzimi ih slabo prepoznaju.
Reakcija okoline unutar lizosoma je blago kisela (pH 4,5-5), za razliku od gotovo neutralne reakcije hijaloplazme. Stvara povoljne uvjete za djelovanje enzima i osigurava se radom H+-ATPaze, koja pumpa protone u organele.
Proces transformacije lizosoma
Morfološki, dvije glavne vrste lizosoma razlikuju se u stanici - primarni i sekundarni.
Primarni lizosomi su male vezikule, glatkih stijenki ili obrubljenih, odvojene od cisterni Golgijevog kompleksa. Sadrže skup hidrolitičkih enzima koji su prethodno formirani na zrnatim (hrapavim) EPR membranama. Do apsorpcije hranjivog supstrata, lizosomi su u neaktivnom obliku.
Da bi enzimi djelovali, čestice hrane ili tekućine moraju ući u lizosom. To se događa na dva načina:
- Autofagijom, kada česticu hrane preuzme lizosom iz okolne citoplazme. U tom slučaju, membrana organele invaginira na mjestu kontakta s česticomi tvori endocitnu vezikulu, a zatim se uvlači u lizosom.
- Heterofagijom, kada se lizosom spoji s endocitnim vezikulama zarobljenim u citoplazmi stanice kao rezultat apsorpcije čvrstih čestica ili tekućina izvana.
Sekundarni lizosomi su vezikule koje sadrže i enzime i supstrat za probavu. Karakteriziraju ih izražena hidrolitička aktivnost i nastaju kao rezultat apsorpcije supstrata primarnim lizosomom.
Unatoč činjenici da se funkcije lizosoma svode na probavu (razgradnju) čvrstih organskih čestica i otopljenih tvari, svestranost procesa osigurava sposobnost sekundarnih lizosoma:
- spajanje s primarnim lizosomima koji donose novi dio enzima;
- spajati s novim česticama hrane ili endocitnim vezikulama, održavajući kontinuirani proces razgradnje;
- spajati se s drugim sekundarnim lizosomima kako bi se formirala velika struktura sposobna apsorbirati druge stanične organele;
- apsorbiraju pinocitne vezikule, pretvarajući se u multivezikularno tijelo.
Struktura lizosoma se ne mijenja dramatično. Obično se samo povećava.
Druge vrste lizosoma
Ponekad razgradnja tvari koje su ušle u lizosom ne ide do kraja. Neprobavljene čestice se ne uklanjaju iz organele, već se nakupljaju u njoj. Nakon što se iscrpi zaliha hidrolitičkih enzima, sadržaj se zbije i obrađuje, struktura lizosoma postaje složenija, slojevita. Mogu se taložiti i pigmenti. Lizosom se pretvara u zaostalo tijelo.
Dalje, zaostala tijela ostaju u stanici ili se uklanjaju iz nje egzocitozom.
Autofagosomi se mogu naći u stanicama protista. Po svojoj prirodi pripadaju sekundarnim lizosomima. Unutar ovih organela nalaze se ostaci velikih staničnih komponenti i citoplazmatskih struktura. Nastaju tijekom oštećenja stanica, starenja staničnih organela i služe za iskorištavanje staničnih komponenti, oslobađajući monomere.
Funkcije lizosoma u stanici
Lizosomi, prije svega, daju stanici potrebni građevinski materijal, depolimerizirajući tvari koje su u nju ušle.
Razgradnja ugljikohidrata važna je karika u energetskom metabolizmu stanice, opskrbljujući supstrat za pretvorbu u mitohondrijima.
Lizosomi su također obrambena veza u imunološkom sustavu tijela:
- Nakon fagocitoze bakterija leukocitima, lizosomi izlijevaju svoj sadržaj u šupljinu fagocitnog vezikula i uništavaju štetni mikroorganizam.
- Oslobodite proteolitičke enzime tijekom apoptoze - programirane stanične smrti.
- Iskoristite oštećene i "ostarjele" stanične organele.
U kombinaciji s proliferacijom stanica, sudjelovanje lizosoma u procesu iskorištavanja različitih struktura osigurava obnovu tijela.
