Յուրաքանչյուր կենդանի բջիջ ունի մի շարք կառուցվածքներ, որոնք թույլ են տալիս ցույց տալ կենդանի օրգանիզմի բոլոր հատկությունները: Ճիշտ գործելու համար բջիջը պետք է ստանա բավարար քանակությամբ սննդանյութեր, քայքայվի դրանք և թողարկի էներգիա, որն այնուհետև օգտագործվում է կյանքի գործընթացներին աջակցելու համար:
Էներգիայի կառավարման բարդ գործընթացների առաջին փուլում գտնվում են բջջի լիզոսոմները, որոնք ցցված են դիկտյոսոմի (Գոլգի կոմպլեքս) հարթեցված ցիստեռնների եզրերով:
Ինչպես են գործում լիզոսոմները
Լիզոսոմները 0,2-ից 2 միկրոն տրամագծով գնդաձեւ միաթաղանթ մարմիններ են, որոնք պարունակում են հիդրոլիտիկ ֆերմենտների համալիր։ Նրանք ի վիճակի են քայքայել ցանկացած բնական պոլիմեր կամ բարդ կառուցվածք ունեցող նյութ, որը մտնում է բջիջ՝ որպես սննդարար սուբստրատ կամ օտար նյութ:
- սպիտակուցներ և պոլիպեպտիդներ;
- պոլիսախարիդներ (օսլա, դեքստրիններ, գլիկոգեն);
- նուկլեինաթթուներ;
- լիպիդներ.
Այս արդյունավետությունն ապահովում են մոտ 40 տարբեր տեսակի ֆերմենտներ, որոնք պարունակվում ենինչպես լիզոսոմի մատրիցում, այնպես էլ մեմբրանի ներքին կողմում՝ կպչուն վիճակում։
Լիզոսոմի քիմիա
Լիզոսոմը շրջապատող թաղանթը պաշտպանում է օրգանելները և բջջային այլ բաղադրիչները ֆերմենտային համալիրի կողմից մարսվելուց: Բայց ի վերջո, բուն վեզիկուլում բոլոր ֆերմենտները սպիտակուցային ծագում ունեն, ինչո՞ւ դրանք չեն քայքայվում պրոթեզերոններով:
Փաստն այն է, որ լիզոսոմների ներսում ֆերմենտները գլիկոզիլացված վիճակում են: Այս ածխաջրային «կեղևը» թույլ է տալիս դրանք վատ ճանաչել պրոտեոլիտիկ ֆերմենտների կողմից:
Լիզոսոմի ներսում միջավայրի ռեակցիան թեթևակի թթվային է (pH 4,5–5), ի տարբերություն հիալոպլազմայի գրեթե չեզոք ռեակցիայի։ Այն բարենպաստ պայմաններ է ստեղծում ֆերմենտների գործողության համար և ապահովվում է H+-ATPase-ի աշխատանքով, որը պրոտոնները մղում է օրգանել:
Լիզոսոմի փոխակերպման գործընթաց
Մորֆոլոգիապես բջջում առանձնանում են երկու հիմնական տեսակի լիզոսոմներ՝ առաջնային և երկրորդային։
Առաջնային լիզոսոմները փոքր վեզիկուլներ են՝ հարթ պատերով կամ եզրագծով, առանձնացված Գոլջիի համալիրի ցիստեռններից: Դրանք պարունակում են հիդրոլիտիկ ֆերմենտների մի շարք, որոնք նախկինում ձևավորվել են հատիկավոր (կոպիտ) EPR թաղանթների վրա: Մինչև սննդանյութի սուբստրատի կլանումը, լիզոսոմները գտնվում են ոչ ակտիվ վիճակում։
Ֆերմենտների աշխատանքի համար սննդի մասնիկները կամ հեղուկները պետք է մտնեն լիզոսոմ: Դա տեղի է ունենում երկու եղանակով.
- Աուտոֆագիայով, երբ սննդի մասնիկը վերցվում է լիզոսոմի կողմից շրջակա ցիտոպլազմայից: Այս դեպքում օրգանելի թաղանթը ինվագինանում է մասնիկի հետ շփման կետումև ձևավորում է էնդոցիտիկ վեզիկուլ, այնուհետև կապվում է լիզոսոմի մեջ:
- Հետերոֆագիայով, երբ լիզոսոմը միաձուլվում է բջջի ցիտոպլազմում արգելափակված էնդոցիտիկ վեզիկուլների հետ՝ դրսից պինդ մասնիկների կամ հեղուկների կլանման արդյունքում։
Երկրորդային լիզոսոմները վեզիկուլներ են, որոնք պարունակում են և՛ ֆերմենտներ, և՛ մարսողության սուբստրատ: Դրանք բնութագրվում են ընդգծված հիդրոլիտիկ ակտիվությամբ և առաջանում են առաջնային լիզոսոմի կողմից սուբստրատի կլանման արդյունքում։
Չնայած այն հանգամանքին, որ լիզոսոմի գործառույթները կրճատվում են մինչև պինդ օրգանական մասնիկների և լուծարված նյութերի մարսողություն (քայքայում), գործընթացի բազմակողմանիությունն ապահովվում է երկրորդային լիզոսոմների կարողությամբ.
- միաձուլվում են առաջնային լիզոսոմների հետ, որոնք բերում են ֆերմենտների նոր մաս;
- միաձուլվել սննդի նոր մասնիկներով կամ էնդոցիտիկ վեզիկուլներով՝ պահպանելով քայքայման շարունակական գործընթացը;
- միաձուլվել այլ երկրորդային լիզոսոմների հետ՝ ձևավորելով մեծ կառուցվածք, որը կարող է կլանել այլ բջջային օրգանելներ;
- կլանել պինոցիտիկ վեզիկուլները՝ վերածվելով բազմավեզիկուլյար մարմնի։
Լիզոսոմի կառուցվածքը կտրուկ չի փոխվում: Այն սովորաբար մեծանում է միայն չափերով:
Լիզոսոմների այլ տեսակներ
Երբեմն լիզոսոմ ներթափանցած նյութերի քայքայումը մինչև վերջ չի գնում: Չմարսված մասնիկները օրգանելից չեն հեռացվում, այլ կուտակվում են նրա մեջ։ Հիդրոլիտիկ ֆերմենտների պաշարը սպառելուց հետո պարունակությունը սեղմվում և մշակվում է, լիզոսոմի կառուցվածքը դառնում է ավելի բարդ, շերտավոր։Գունանյութերը կարող են նաև տեղակայվել: Լիզոսոմը վերածվում է մնացորդային մարմնի։
Այնուհետև, մնացորդային մարմինները մնում են բջջում կամ հեռացվում այնտեղից էկզոցիտոզով:
Ավտոֆագոսոմները կարող են հայտնաբերվել պրոտիստական բջիջներում: Իրենց բնույթով դրանք պատկանում են երկրորդական լիզոսոմներին։ Այս օրգանելների ներսում հայտնաբերվում են խոշոր բջջային բաղադրիչների և ցիտոպլազմային կառուցվածքների մնացորդներ: Դրանք ձևավորվում են բջիջների վնասման, բջջի օրգանելների ծերացման ժամանակ և ծառայում են բջջային բաղադրիչների օգտագործմանը՝ ազատելով մոնոմերներ։
Լիզոսոմի գործառույթները բջիջում
Լիզոսոմները, առաջին հերթին, ապահովում են բջիջը անհրաժեշտ շինանյութով՝ ապապոլիմերացնելով այնտեղ ներթափանցած նյութերը։
Ածխաջրերի քայքայումը բջիջների էներգիայի նյութափոխանակության կարևոր օղակն է, որը սուբստրատ է ապահովում միտոքոնդրիում փոխակերպման համար:
Լիզոսոմները նաև պաշտպանական օղակ են մարմնի իմունային համակարգում.
- Լեյկոցիտների կողմից բակտերիաների ֆագոցիտոզից հետո լիզոսոմներն իրենց պարունակությունը լցնում են ֆագոցիտային վեզիկուլայի խոռոչ և ոչնչացնում վնասակար միկրոօրգանիզմը։
- Ապոպտոզի ժամանակ թողարկեք պրոտեոլիտիկ ֆերմենտներ՝ ծրագրավորված բջջային մահ:
- Օգտագործեք վնասված և «ծերացած» բջիջների օրգանելները:
Բջջային բազմացման հետ միասին լիզոսոմների մասնակցությունը տարբեր կառույցների օգտագործման գործընթացին ապահովում է օրգանիզմի նորացումը։
