თითოეულ ცოცხალ უჯრედს აქვს სტრუქტურების ნაკრები, რომელიც საშუალებას აძლევს მას აჩვენოს ცოცხალი ორგანიზმის ყველა თვისება. იმისათვის, რომ უჯრედმა სწორად იმოქმედოს, უნდა მიიღოს საკმარისი საკვები ნივთიერებები, დაშალოს ისინი და გამოათავისუფლოს ენერგია, რომელიც შემდეგ გამოიყენება სიცოცხლის პროცესების მხარდასაჭერად.
ენერგეტიკული მართვის რთული პროცესების პირველ საფეხურზე არის უჯრედის ლიზოსომები, რომლებიც მოქცეულია დიქტოზომის (გოლჯის კომპლექსი) გაბრტყელებული ცისტერნების კიდეებზე.
როგორ მუშაობს ლიზოსომები
ლიზოსომები არის 0,2-დან 2 მიკრონი დიამეტრის სფერული ერთმემბრანიანი სხეულები, რომლებიც შეიცავს ჰიდროლიზური ფერმენტების კომპლექსს. მათ შეუძლიათ დაშალონ ნებისმიერი ბუნებრივი პოლიმერი ან რთული სტრუქტურის ნივთიერება, რომელიც შედის უჯრედში, როგორც მკვებავი სუბსტრატი ან უცხო აგენტი:
- ცილები და პოლიპეპტიდები;
- პოლისაქარიდები (სახამებელი, დექსტრინები, გლიკოგენი);
- ნუკლეინის მჟავები;
- ლიპიდები.
ამ ეფექტურობას უზრუნველყოფს დაახლოებით 40 სხვადასხვა ტიპის ფერმენტი, რომელიც შეიცავსროგორც ლიზოსომის მატრიცაში, ასევე მემბრანის შიდა მხარეს ადჰერენტულ მდგომარეობაში.
ლიზოსომების ქიმია
ლიზოსომის მიმდებარე მემბრანა იცავს ორგანელებს და უჯრედის სხვა კომპონენტებს ფერმენტის კომპლექსის მიერ მონელებისგან. მაგრამ ბოლოს და ბოლოს, თავად ვეზიკულაში ყველა ფერმენტი ცილოვანი წარმოშობისაა, რატომ არ იშლება ისინი პროტეაზებით?
ფაქტია, რომ ლიზოსომების შიგნით ფერმენტები გლიკოზირებულ მდგომარეობაშია. ნახშირწყლების ეს „გარსი“ხდის მათ ცუდად ამოცნობას პროტეოლიზური ფერმენტების მიერ.
ლიზოსომის შიგნით გარემოს რეაქცია ოდნავ მჟავეა (pH 4,5–5), განსხვავებით ჰიალოპლაზმის თითქმის ნეიტრალური რეაქციისგან. ის ქმნის ხელსაყრელ პირობებს ფერმენტების მოქმედებისთვის და უზრუნველყოფილია H+-ATP-აზას მუშაობით, რომელიც გადატუმბავს პროტონებს ორგანელებში.
ლიზოსომის ტრანსფორმაციის პროცესი
მორფოლოგიურად უჯრედში განასხვავებენ ლიზოსომების ორ ძირითად ტიპს - პირველადი და მეორადი.
პირველადი ლიზოსომები არის პატარა ვეზიკულები, გლუვკედლიანი ან შემოსაზღვრული, გამოყოფილი გოლჯის კომპლექსის ცისტერნებისაგან. ისინი შეიცავენ ჰიდროლიზური ფერმენტების ერთობლიობას ადრე წარმოქმნილ მარცვლოვან (უხეში) EPR მემბრანებზე. მკვებავი სუბსტრატის შეწოვამდე ლიზოსომები არააქტიურ ფორმაშია.
ფერმენტების მუშაობისთვის, საკვების ნაწილაკები ან სითხეები უნდა შევიდეს ლიზოსომაში. ეს ხდება ორი გზით:
- აუტოფაგიით, როდესაც საკვების ნაწილაკი ითვისება ლიზოსომით მიმდებარე ციტოპლაზმიდან. ამ შემთხვევაში ორგანელის მემბრანა ინვაგირდება ნაწილაკთან შეხების ადგილზედა აყალიბებს ენდოციტურ ვეზიკულას, შემდეგ კი იჭრება ლიზოსომაში.
- ჰეტეროფაგიით, როდესაც ლიზოსომა ერწყმის უჯრედის ციტოპლაზმაში ჩარჩენილ ენდოციტურ ვეზიკულებს მყარი ნაწილაკების ან სითხეების გარედან შეწოვის შედეგად.
მეორადი ლიზოსომები არის ვეზიკულები, რომლებიც შეიცავს როგორც ფერმენტებს, ასევე საჭმლის მონელების სუბსტრატს. მათ ახასიათებთ გამოხატული ჰიდროლიზური აქტივობა და წარმოიქმნება პირველადი ლიზოსომის მიერ სუბსტრატის შეწოვის შედეგად.
მიუხედავად იმისა, რომ ლიზოსომის ფუნქციები მცირდება მყარი ორგანული ნაწილაკებისა და დაშლილი ნივთიერებების მონელებამდე (დაშლამდე), პროცესის მრავალფეროვნება უზრუნველყოფილია მეორადი ლიზოსომების უნარით:
- შერწყმა პირველად ლიზოსომებთან, რომლებიც შემოაქვს ფერმენტების ახალ ნაწილს;
- შერწყმა საკვების ახალ ნაწილაკებთან ან ენდოციტურ ვეზიკულებთან, უწყვეტი დაშლის პროცესის შენარჩუნებით;
- შერწყმა სხვა მეორად ლიზოსომებთან, რათა შეიქმნას დიდი სტრუქტურა, რომელსაც შეუძლია სხვა უჯრედის ორგანელების შთანთქმა;
- შთანთქავს პინოციტურ ვეზიკულებს, გადაიქცევა მულტივეზიკულარულ სხეულად.
ლიზოსომის სტრუქტურა მკვეთრად არ იცვლება. ის ჩვეულებრივ მხოლოდ ზომაში იზრდება.
სხვა ტიპის ლიზოსომები
ზოგჯერ ლიზოსომაში შესულ ნივთიერებების დაშლა ბოლომდე არ მიდის. მოუნელებელი ნაწილაკები არ იხსნება ორგანელიდან, არამედ გროვდება მასში. მას შემდეგ, რაც ჰიდროლიზური ფერმენტების მარაგი ამოიწურება, შიგთავსი იკუმშება და მუშავდება, ლიზოსომის სტრუქტურა უფრო რთული, ფენოვანი ხდება.პიგმენტები ასევე შეიძლება დაგროვდეს. ლიზოსომა გარდაიქმნება ნარჩენ სხეულად.
შემდეგ, ნარჩენი სხეულები რჩება უჯრედში ან ამოღებულია მისგან ეგზოციტოზის შედეგად.
ავტოფაგოსომები გვხვდება პროტისტულ უჯრედებში. მათი ბუნებით ისინი მიეკუთვნებიან მეორად ლიზოსომებს. ამ ორგანელების შიგნით გვხვდება დიდი უჯრედის კომპონენტებისა და ციტოპლაზმური სტრუქტურების ნაშთები. ისინი წარმოიქმნება უჯრედის დაზიანების, უჯრედის ორგანელების დაბერების დროს და ემსახურება უჯრედის კომპონენტების გამოყენებას, ათავისუფლებს მონომერებს.
ლიზოსომის ფუნქციები უჯრედში
ლიზოსომები, უპირველეს ყოვლისა, აწვდიან უჯრედს საჭირო სამშენებლო მასალით, დეპოლიმერიზებენ მასში შესულ ნივთიერებებს.
ნახშირწყლების დაშლა მნიშვნელოვანი რგოლია უჯრედის ენერგეტიკულ მეტაბოლიზმში, რომელიც ამარაგებს სუბსტრატს მიტოქონდრიაში გარდაქმნისთვის.
ლიზოსომები ასევე წარმოადგენს დამცავ რგოლს სხეულის იმუნურ სისტემაში:
- ლეიკოციტების მიერ ბაქტერიების ფაგოციტოზის შემდეგ, ლიზოსომები ასხამენ მათ შიგთავსს ფაგოციტური ვეზიკულის ღრუში და ანადგურებენ მავნე მიკროორგანიზმს.
- ათავისუფლებს პროტეოლიზურ ფერმენტებს აპოპტოზის დროს - დაპროგრამებული უჯრედის სიკვდილი.
- გამოიყენეთ დაზიანებული და "დაბერებული" უჯრედის ორგანელები.
უჯრედულ პროლიფერაციასთან ერთად ლიზოსომების მონაწილეობა სხვადასხვა სტრუქტურების უტილიზაციის პროცესში უზრუნველყოფს ორგანიზმის განახლებას.
