Характеристика, роль и формирование клеточных лизосом
Лизосомы являются органеллами, которые встречаются в большинстве клеток животных и осуществляют функцию пищеварительных ферментов в эукариотических клетках.
Что такое лизосомы?
Лизосомы представляют собой сферические мембранные мешочки кислых гидрологических ферментов, которые способны переваривать клеточные макромолекулы. Лизосомальная мембрана помогает сохранить кислую среду внутри органеллы и отделяет пищеварительные ферменты от остальной части клетки.
Лизосомные ферменты производятся белками из эндоплазматического ретикулума и заключены в везикулы с помощью аппарата (комплекса) Гольджи.
Лизосомные ферменты
Лизосомы содержат различные гидролитические ферменты (около 50 различных типов), которые способны переваривать нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды и белки. Внутренняя часть лизосомы постоянно поддерживается кислой, так как ферменты лучше всего работают в кислой среде. Если целостность лизосомы нарушена, ферменты не окажут существенного вреда в нейтральном цитозоле клетки.
Образование
Лизосомы образуются в результате слияния везикул из комплекса Гольджи с эндосомами. Эндосомы – это везикулы, которые образуются эндоцитозом, поскольку участок плазматической мембраны зажимается и интернализуется клеткой. В этом процессе внеклеточный материал поглощается клеткой. По мере того как эндосомы созревают, они становятся известными как поздние эндосомы.
Поздние эндосомы сливаются с транспортными везикулами из Гольджи, которые содержат кислотные гидролазы. После слияния, эти эндосомы в конечном итоге превращаются в лизосомы.
Функции лизосом
Лизосомы действуют как «мусорщики» клетки. Они принимают участие в рециркуляции органического материала клетки и внутриклеточного переваривания макромолекул.
Некоторые клетки, такие как лейкоциты, имеют гораздо больше лизосом, чем другие. Эти клетки уничтожают бактерии, мертвые клетки, раковые клетки и посторонние вещества посредством клеточного переваривания. Макрофаги поглощают вещество фагоцитозом и заключают его в везикулу, называемую фагосом.
Лизосомы в макрофаге сливаются с фагосомой, высвобождая свои ферменты и формируя так называемую фаголисосому. Интернализованный материал переваривается в фаголисосоме. Лизосомы также необходимы для деградации внутренних клеточных компонентов, таких как органеллы. Во многих организмах лизосомы участвуют в запрограммированной гибели клеток.
Дефекты лизосомы
У людей на лизосомы могут влиять различные наследственные состояния. Эти генные мутации вызывают такие болезни, как Помпе, синдром Херлера и болезнь Тай-Сакса. У людей с этими нарушениями отсутствует один или несколько лизосомных гидролитических ферментов. Это приводит к нарушению нормального метаболизма макромолекул в организме.
Похожие органеллы
Как и лизосомы, пероксисомы являются связанными с мембраной органеллами, которые содержат ферменты. Пероксисомные ферменты продуцируют пероксид водорода в качестве побочного продукта. Они участвуют по меньшей мере в 50 различных биохимических реакциях в организме. Пероксисомы помогают детоксифицировать алкоголь в печени, образуют желчную кислоту и разлагают жиры.
Эндоплазматическая сеть. Аппарат Гольджи. Лизосомы. Клеточные включения.
теория по биологии 🌿 цитология
Эндоплазматическая сеть (ЭПС) = Эндоплазматический ретикулум (ЭПР)
ЭПС – мембранное образование, которое по внешнему виду напоминает лабиринт, пронизывающий примерно половину пространства клетки. Эндоплазматическая сеть состоит из мембраны, эта сеть оплетает ядро и располагается дальше в цитоплазме, однако ретикулум замкнут из выходов в саму цитозоль не имеет.
После синтеза необходимых соединений на мембранах ретикулума, вещества должны попасть к местам своего использования клеткой. Не случайно ЭПС имеет такую лабиринтообразную структуру. Это как метро: с мембран = станций метро соединения = пассажиры заходят в вагоны=трубочки ЭПС и отправляются тука, куда им нужно. Люди – по делам, а липиды, углеводы и белки – на биохимические реакции или для сохранения как ресурса.
Строение и расположение в клетке эндоплазматической сети
Аппарат Гольджи = комплекс Гольджи
Аппарат Гольджи обязан своему открытию и названию итальянскому гистологу Камилло Гольджи. Этот человек первым открыл уникальное окрашивание препаратов нервной ткани, что внесло большой вклад в развитие гистологии и физиологии 19-20 века. Камилло Гольджи в 1906 году получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине.
Аппарат Гольджи представляет из себя систему цистерн, предназначенных для хранения веществ клеткой. Это как большая логистическая система. В цистернах аппарата Гольджи соединения могут быть подвержены модификации, упаковке в мембранные пузырьки, а затем транспорту в этих пузырьках в пункты назначения в цитоплазме или отбраковке, то есть выводу за пределы клетки.
Так как в аппарат Гольджи поступают липиды, которые здесь же накапливаются, то эта структура занимается и «ремонтом клетки». Внутри комплекса Гольджи собирается участок мембраны, которые заключается в мембранный пузырек, а потом кусочек мембраны замещает поврежденный фрагмент.
Еще аппарат Гольджи производит лизосомы – мембранные пузырьки с ферментами. Речь об этих структурах пойдет дальше.
Строение и расположение аппарата Гольджи
Лизосомы
Лизосомы представляют из себя не просто мембранные пузырьки, они наполнены пищеварительными ферментами, способными расщепить сложные соединения до более простых, подходящих клетке.
Роль лизосом в жизни клетки
Клеточные включения
Синтез органических веществ в клетке осуществляется в
Пузырек ЭПС сформирован. Для дальнейшего пути ему нужно отсоединиться, 5).
1. Пластиды встречаются в клетках растительных организмов и некоторых бактерий и животных, способных как к гетеротрофному, так и автотрофному питанию. 2. Хлоропласты, так же как и лизосомы, — двумембранные, полуавтономные органоиды клетки. 3. Строма — внутренняя мембрана хлоропласта, имеет многочисленные выросты. 4. В строму погружены мембранные структуры — тилакоиды. 5. Они уложены стопками в виде крист. 6. На мембранах тилакоидов протекают реакции световой фазы фотосинтеза, а в строме хлоропласта — реакции темновой фазы.
2 — Лизосомы — одномембранные структуры цитоплазмы.
Задание EB21524 Установите соответствие между названием органоидов и наличием или отсутствием у них клеточной мембраны: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ОРГАНОИДЫ
НАЛИЧИЕ МЕМБРАНЫ
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Мембранные и немембранные органоиды нужно только выучить, никак по-другому не получится. Не отчаивайтесь, это не так сложно:
Начать учить лучше с немембранных. Все, что связано с клеточным делением относится к немембранным органоидам.
Двумембранные: ядро и то, что связано с энергетической функцией.
Задание EB21495 Установите соответствие между функциями клеточных структур и структурами, изображёнными на рисунке: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ФУНКЦИИ
СТРУКТУРЫ
А) осуществляет активный транспорт веществ
Б) изолирует клетку от окружающей среды
В) обеспечивает избирательную проницаемость веществ
Г) образует секреторные пузырьки
Д) распределяет вещества клетки по органеллам
Е) участвует в образовании лизосом
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
А
Б
В
Г
Д
Е
На первой картинке изображена мембрана, которую легко узнать по билипидному слою, а на второй — комплекс Гольджи, состоящий из продолговатых цистерн.
Мембрана защищает и осуществляет транспорт.
Комплекс Гольджи отвечает как бы за пищеварение клетки, но не участвует в непосредственном расщеплении.
Задание EB12387 Установите соответствие между функцией органоида клетки и органоидом, выполняющим эту функцию.
ФУНКЦИЯ
ОРГАНОИД
A) секреция синтезированных веществ
Б) биосинтез белков
B) расщепление органических веществ
Г) образование лизосом
Д) формирование полисом
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
А
Б
В
Г
Д
Е
Функции органоидов нужно учить и понимать, только тогда это задание можно будет выполнять без проблем.
Обратимся к таблице выше.
Обычно не вызывают трудностей лизосомы. Они отвечают за внутриклеточное пищеварение. Это такие пузырьки с ферментами внутри. Они поглощают твердую частичку или каплю и переваривают ее. И вышедшие из строя органоиды они тоже уничтожают. Нам точно подходит вариант с расщеплением органических веществ. Вообще, лизосомы- маленькие разрушители, так что варианты с синтезом, формированием и прочим нам не походят. А вот защитить клетку они могут, переварив что-то нежелательное.
Если вы уже ознакомились с темой про ДНК, РНК, то должны были слышать про существование рибосомальной РНК. Как раз-такие за биосинтез белка отвечают рибосомы, процесс носит название «трансляция» или же переписывание информации с ДНК на РНК.
Осталось три варианта: начнем говорить про полисомы и про секрецию. Это не относится к лизосомам, так как не носит разрушительный характер. Обратимся к слову «полисомы». Приставка поли- значит много или сложный, есть еще часть «сомы», ее мы также встречаем в словах «лизосомы» и «рибосомы», больше нигде. Логично предположить, что относятся полисомы к рибосомам. Полисома- это комплекс рибосом.
Осталось еще образование лизосом. Сами себя они не образуют, рибосомы отвечают только за синтез белка, значит, задействован комплекс Гольджи.
Что же касается секреции, то это функция комплекса Гольджи.
Задание EB0501 Установите соответствие между структурами клеток и их функциями.
ФУНКЦИИ
СТРУКТУРА КЛЕТОК
В) разделение клетки на отделы (компартменты)
Г) активный транспорт молекул
Д) пассивный транспорт молекул
Е) формирование межклеточных контактов
1) клеточная мембрана
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Странная аббревиатура ЭПС — Эндоплазматическая сеть. Приставка «Эндо-» обозначает то, что она находится внутри. Исходя из вариантов представим себе клетку из мембраны и сети внутри.
Прикинем варианты ответов:
Пока пропустим все синтезы, о них подумаем и узнаем потом.
Разделение клетки на отделы. Очевидно, что это деление внутри клетки. Видимо, это ЭПР.
Активный или пассивный транспорт молекул. Кроме барьерной функции, мембрана еще и отвечает за транспорт веществ, как активный, так и пассивный. Казалось бы, мембрана такая устойчивая структура, но не стоит забывать о фаго- и пиноцитозе (захват мембраной твердых и жидких частиц)
Одно из свойств клеточной мембраны — выборочная проницаемость.
Формирование межклеточных контактов. Сделаем наше представление о клетке еще проще. Представим себе ткань, не важно какую. Много маленьких клеточек, которые соприкасаются своими мембранами и взаимодействуют между собой. Таким образом, в формировании межклеточных контактов участвует именно мембрана.
Вернемся к синтезу. Просто порассуждаем снова. Мембрана — это лишь оболочка клетки, структура, безусловно, важная, но именно внутри клетки, внутри мембраны находятся органоиды, каждый из которых выполняет свою функцию. Вероятнее всего, за синтезы и прочие сложные вещи будет отвечать органоид, а не мембрана, поэтому, за синтез белка и липидов отвечает ЭПC.
Установите соответствие между характеристиками и органоидами клетки, обозначенными цифрами на схеме: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
ОРГАНОИДЫ
А) Синтез углеводов и липидов
Б) Осуществляет модификацию и выделение белков
В) Двумембранный органоид
Г) Участвует в формировании межклеточных контактов
Д) Способствует образованию лизосом
Е) Может образовывать гликокаликс
Запишите в ответ цифры 1-4 из столбца ОРГАНОИДЫ, соответствующие номерам на схеме. Расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Рассмотрите рисунок и выполните задания 5 и 6.
Каким номером на рисунке обозначен органоид, относящийся к цитоскелету клетки?
Центриоли состоят из триплетов микротрубочек и инициируют образование микротрубочек клетке.
Установите соответствие между характеристиками и органоидами клетки, обозначенными цифрами на схеме: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ХАРАКТЕРИСТИКИ
ОРГАНОИДЫ
А) Построены из белка тубулина
Б) Содержат гидролитические ферменты
В) Имеют в своём составе ДНК
Г) Участвуют в синтезе белка
Д) Формируют веретено деления
Е) Состоят из РНК и белка
Запишите в ответ цифры 1-4 из столбца ОРГАНОИДЫ, соответствующие номерам на схеме. Расположив их в порядке, соответствующем буквам:
1. Центриоли — А) Построены из белка тубулина; Д) Формируют веретено деления.
2. Лизосомы — Б) Содержат гидролитические ферменты.
3. Рибосомы — Г) Участвуют в синтезе белка; Е) Состоят из РНК и белка.
4. Митохондрия — В) Имеют в своём составе ДНК.
Обратите внимание, что в этом задании в ответ идёт не номер на схеме, а номер правильного ответа из таблицы ОРГАНОИДЫ.
1. Ядро — В) Двумембранный органоид.
2. Аппарат Гольджи — Б) Осуществляет модификацию и выделение белков; Д) Способствует образованию лизосом.
3. Гладкий эндоплазматический ретикулум — А) Синтез углеводов и липидов.
4. Плазматическая мембрана — Г) Участвует в формировании межклеточных контактов; Е) Может образовывать гликокаликс.
Обратите внимание, что в этом задании в ответ идёт не номер на схеме, а номер правильного ответа из таблицы ОРГАНОИДЫ.
Лизосомы – это мембранные органеллы диаметром от 0,2 до 2,0мкм. Входят в состав эукариотической клетки, где находятся сотни лизосом. Главная их задача – это внутриклеточное переваривание (расщепление биополимеров), для этого органеллы имеют специальный набор гидролитических ферментов (сегодня известно около 60 видов). Ферментные вещества окружены замкнутой оболочкой, что предотвращает их проникновение внутрь клетки и ее разрушение.
Первые выявил лизосомы и занялся их изучением бельгийский ученый в области биохимии Кристианом де Дювом еще в 1955 году.
Особенности строения лизосом
Лизосомы имеют вид мембранных мешочков с кислым содержимым. По конфигурации бывают овальными или круглыми. Во всех клетках организма есть лизосомы, исключение – эритроциты.
Особым отличием лизосом от остальных органоидов является наличие во внутренней среде кислых гидролаз. Они обеспечивают распад веществ белковой природы, жиров, углеводов, а также нуклеиновых кислот.
К лизосомальным ферментам принадлежат фосфатазы (маркерный фермент), сульфатаза, фосфолипаза и многие другие. Оптимальная среда для нормальной работы органелл — кислая (pH = 4,5 — 5). При недостаточности ферментов или не эффективной их деятельности, ощелачивании внутренней среды, могут возникнуть лизосомальные болезни накопления (гликогенозы, мукополисахаридозы, болезнь Гоше, Тай-Сакса). Как следствие в клетке накапливаются непереваренные вещества: гликопротеиды, липиды и др.
Одномембранная оболочка лизосом оснащена транспортными белками, которые обеспечивают перенос из органеллы во внутреннюю среду клетки продуктов переваривания.
Есть ли в растительной клетке лизосомы?
Нет. В клетках растений содержатся вакуоли – образования, заполненные соком и заключены в оболочку. Они образуются из провакуолей, отошедших от ЭПС и комплекса Гольджи. Клеточные вакуоли осуществляют ряд важных функций: накопление питательных веществ, поддержание тургора, переваривание органических веществ (что указывает на сходство между растительными вакуолями и лизосомами).
Где образуются лизосомы?
Формирование лизосом идет из пузырьков, отпочковавшихся от аппарата Гольджи. Для образования органелл необходимо также участие зернистой мембраны эндоплазматической сети. Все ферменты лизосом синтезируются рибосомами ЭПС, а затем направляются к аппарату Гольджи.
Виды лизосом
Различают два вида лизосом. Первичные лизосомы формируются возле аппарата Гольджи и содержат не активированные ферменты.
Вторичные лизосомы, или фагосомы имеют активированные ферменты, которые непосредственно взаимодействуют с расщепленными биополимерами. Как правило, ферменты лизосом активируются при изменении рН в кислую сторону.
Лизосомы также делятся на:
Функции лизосом в клетке
Внутриклеточное переваривание попавших в клетку в процессе эндоцитоза питательных соединений или чужеродных агентов (бактерий, вирусов и т.д.) осуществляется под действием лизосомальных ферментов.
После переваривания захваченного материала, продукты распада попадают в цитоплазму, непереваренные частицы остаются внутри органеллы, которая теперь носит название — остаточного тельца. 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).
Аутофагоцитоз — расщепление клеточных структур, которые уже стали не нужны, например, во время формирования новых органелл, от старых клетка избавляется путем аутофагоцитоза.
Аутолиз — самоуничтожение клетки, которое приводит к её разрушению. Этот процесс не всегда носит патологический характер, а происходит в нормальных условиях развития индивидуума или при дифференцировке отдельных клеток.
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.
