Každá živá buňka má soubor struktur, které jí umožňují demonstrovat všechny vlastnosti živého organismu. Aby buňka správně fungovala, musí přijímat dostatek živin, rozkládat je a uvolňovat energii, která je následně využita k podpoře životních procesů.
V první fázi komplexních procesů energetického managementu jsou lysozomy buňky, které jsou přichyceny podél okrajů zploštělých cisteren diktyozomu (Golgiho komplex).
Jak fungují lysozomy
Lysozomy jsou kulovitá jednomembránová tělíska o průměru 0,2 až 2 mikrony, která obsahují komplex hydrolytických enzymů. Jsou schopny rozložit jakýkoli přírodní polymer nebo látku složité struktury, která vstupuje do buňky jako živný substrát nebo cizí látka:
- proteiny a polypeptidy;
- polysacharidy (škrob, dextriny, glykogen);
- nukleové kyseliny;
- lipidy.
Tuto účinnost zajišťuje asi 40 různých typů enzymů obsažených vjak v matrix lysozomu, tak na vnitřní straně membrány v adherentním stavu.
Lysozomová chemie
Membrána obklopující lysozom chrání organely a další buněčné složky před trávením enzymovým komplexem. Ale konec konců v samotném vezikulu jsou všechny enzymy proteinového původu, proč je nerozkládají proteázy?
Faktem je, že uvnitř lysozomů jsou enzymy v glykosylovaném stavu. Díky této sacharidové „skořápce“je špatně rozpoznávají proteolytické enzymy.
Reakce prostředí uvnitř lysozomu je mírně kyselá (pH 4,5-5), na rozdíl od téměř neutrální reakce hyaloplazmy. Vytváří příznivé podmínky pro působení enzymů a zajišťuje ji práce H+-ATPázy, která pumpuje protony do organely.
Proces transformace lyzozomů
Morfologicky se v buňce rozlišují dva hlavní typy lysozomů - primární a sekundární.
Primární lysozomy jsou malé vezikuly s hladkými stěnami nebo ohraničené, oddělené od cisteren Golgiho komplexu. Obsahují sadu hydrolytických enzymů dříve vytvořených na granulárních (drsných) membránách EPR. Do vstřebání živného substrátu jsou lysozomy v neaktivní formě.
Aby enzymy fungovaly, musí částice potravy nebo tekutiny vstoupit do lysozomu. To se děje dvěma způsoby:
- Autofagií, kdy je částice potravy pohlcena lysozomem z okolní cytoplazmy. V tomto případě membrána organely invaginuje v místě kontaktu s částicía vytvoří endocytární vezikula a poté se zaplete do lysozomu.
- Heterofágií, kdy lysozom splyne s endocytárními váčky zachycenými v cytoplazmě buňky v důsledku absorpce pevných částic nebo kapalin zvenčí.
Sekundární lysozomy jsou vezikuly obsahující jak enzymy, tak substrát pro trávení. Vyznačují se výraznou hydrolytickou aktivitou a vznikají jako výsledek absorpce substrátu primárním lysozomem.
Navzdory tomu, že funkce lysozomu jsou redukovány na trávení (rozklad) pevných organických částic a rozpuštěných látek, všestrannost procesu je zajištěna schopností sekundárních lysozomů:
- sloučit s primárními lysozomy, které přinášejí novou porci enzymů;
- spojte se s novými částicemi potravy nebo endocytickými váčky a udržujte nepřetržitý proces rozkladu;
- fúze s jinými sekundárními lysozomy za vzniku velké struktury schopné absorbovat další buněčné organely;
- absorbují pinocytární váčky a mění se v multivezikulární tělo.
Struktura lysozomu se dramaticky nemění. Obvykle se pouze zvětšuje.
Jiné typy lysozomů
Někdy rozklad látek, které vstoupily do lysozomu, nedojde až do konce. Nestrávené částice se z organely neodstraňují, ale hromadí se v ní. Po vyčerpání zásoby hydrolytických enzymů se obsah zhutní a zpracuje, struktura lysozomu se stává složitější, vrstevnatou. Mohou se také ukládat pigmenty. Lysozom se přemění na zbytkové tělo.
Zbytková těla dále zůstávají v buňce nebo jsou z ní odstraněna exocytózou.
Autofagozomy lze nalézt v protistových buňkách. Svou povahou patří k sekundárním lysozomům. Uvnitř těchto organel se nacházejí zbytky velkých buněčných složek a cytoplazmatických struktur. Vznikají při poškození buněk, stárnutí buněčných organel a slouží k využití buněčných složek, uvolňujících monomery.
Funkce lysozomu v buňce
Lysozomy v první řadě poskytují buňce nezbytný stavební materiál, depolymerují látky, které se do ní dostaly.
Rozklad sacharidů je důležitým článkem v energetickém metabolismu buňky a dodává substrát pro přeměnu v mitochondriích.
Lysozomy jsou také obranným článkem v imunitním systému těla:
- Po fagocytóze bakterií leukocyty vylijí lysozomy svůj obsah do dutiny fagocytárního váčku a zničí škodlivý mikroorganismus.
- Uvolňujte proteolytické enzymy během apoptózy - programované buněčné smrti.
- Využijte poškozené a „zestárlé“buněčné organely.
V kombinaci s buněčnou proliferací zajišťuje účast lysozomů v procesu využití různých struktur obnovu těla.
