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.
