Každá živá bunka má súbor štruktúr, ktoré jej umožňujú preukázať všetky vlastnosti živého organizmu. Aby bunka správne fungovala, musí prijímať dostatok živín, rozkladať ich a uvoľňovať energiu, ktorá sa následne využíva na podporu životných procesov.
V prvej fáze komplexných procesov energetického manažmentu sú lyzozómy bunky, ktoré sú prichytené pozdĺž okrajov sploštených cisterien diktyozómu (Golgiho komplex).
Ako fungujú lyzozómy
Lyzozómy sú sférické jednomembránové telieska s priemerom 0,2 až 2 mikróny, ktoré obsahujú komplex hydrolytických enzýmov. Sú schopné rozložiť akýkoľvek prírodný polymér alebo látku komplexnej štruktúry, ktorá vstupuje do bunky ako živný substrát alebo cudzorodé činidlo:
- proteíny a polypeptidy;
- polysacharidy (škrob, dextríny, glykogén);
- nukleové kyseliny;
- lipidy.
Túto účinnosť zabezpečuje približne 40 rôznych typov enzýmov obsiahnutých vv matrici lyzozómu aj na vnútornej strane membrány v adherentnom stave.
Lyzozómová chémia
Membrána obklopujúca lyzozóm chráni organely a iné bunkové zložky pred trávením enzýmovým komplexom. Ale koniec koncov, v samotnom vezikule sú všetky enzýmy proteínového pôvodu, prečo nie sú štiepené proteázami?
Faktom je, že vo vnútri lyzozómov sú enzýmy v glykozylovanom stave. Vďaka tejto sacharidovej „škrupine“ich proteolytické enzýmy zle rozpoznávajú.
Reakcia prostredia vo vnútri lyzozómu je mierne kyslá (pH 4,5–5), na rozdiel od takmer neutrálnej reakcie hyaloplazmy. Vytvára priaznivé podmienky pre pôsobenie enzýmov a zabezpečuje ho práca H+-ATPázy, ktorá pumpuje protóny do organely.
Proces lyzozómovej transformácie
Morfologicky sa v bunke rozlišujú dva hlavné typy lyzozómov – primárne a sekundárne.
Primárne lyzozómy sú malé vezikuly s hladkými stenami alebo ohraničené, oddelené od cisterien Golgiho komplexu. Obsahujú súbor hydrolytických enzýmov vytvorených predtým na granulovaných (drsných) membránach EPR. Až do absorpcie živného substrátu sú lyzozómy v neaktívnej forme.
Ak majú enzýmy fungovať, častice potravy alebo tekutiny sa musia dostať do lyzozómu. To sa deje dvoma spôsobmi:
- Autofágiou, keď je potravinová častica pohltená lyzozómom z okolitej cytoplazmy. V tomto prípade membrána organely invaginuje v mieste kontaktu s časticoua vytvorí endocytickú vezikulu a potom sa zapletie do lyzozómu.
- Heterofágiou, keď sa lyzozóm spája s endocytickými vezikulami zachytenými v cytoplazme bunky v dôsledku absorpcie pevných častíc alebo tekutín zvonku.
Sekundárne lyzozómy sú vezikuly obsahujúce enzýmy aj substrát na trávenie. Vyznačujú sa výraznou hydrolytickou aktivitou a vznikajú ako výsledok absorpcie substrátu primárnym lyzozómom.
Napriek tomu, že funkcie lyzozómu sú redukované na trávenie (rozklad) pevných organických častíc a rozpustených látok, všestrannosť procesu je zabezpečená schopnosťou sekundárnych lyzozómov:
- splynúť s primárnymi lyzozómami, ktoré prinášajú novú časť enzýmov;
- spojte sa s novými časticami potravy alebo endocytickými vezikulami, čím sa udržiava nepretržitý proces rozkladu;
- zlúčiť s inými sekundárnymi lyzozómami a vytvoriť veľkú štruktúru schopnú absorbovať iné bunkové organely;
- absorbovať pinocytické vezikuly, čím sa mení na multivezikulárne telo.
Štruktúra lyzozómu sa dramaticky nemení. Zvyčajne sa len zväčšuje.
Iné typy lyzozómov
Rozdelenie látok, ktoré vstúpili do lyzozómu, niekedy nekončí. Nestrávené častice sa z organely neodstraňujú, ale hromadia sa v nej. Po vyčerpaní zásob hydrolytických enzýmov sa obsah zhutní a spracuje, štruktúra lyzozómu sa stáva zložitejšou, vrstvenou. Môžu sa ukladať aj pigmenty. Lysozóm sa premení na zvyškové telo.
Okrem toho zostávajúce telá zostávajú v bunke alebo sú z nej odstránené exocytózou.
Autofagozómy možno nájsť v protistových bunkách. Svojou povahou patria k sekundárnym lyzozómom. Vo vnútri týchto organel sa nachádzajú zvyšky veľkých bunkových komponentov a cytoplazmatických štruktúr. Vznikajú pri poškodení buniek, starnutí bunkových organel a slúžia na využitie bunkových komponentov, pričom sa uvoľňujú monoméry.
Funkcie lyzozómu v bunke
Lyzozómy v prvom rade poskytujú bunke potrebný stavebný materiál, depolymerizujúce látky, ktoré sa do nej dostali.
Rozklad uhľohydrátov je dôležitým článkom v energetickom metabolizme bunky a dodáva substrát pre konverziu v mitochondriách.
Lyzozómy sú tiež obranným článkom v imunitnom systéme tela:
- Po fagocytóze baktérií leukocytmi vylejú lyzozómy svoj obsah do dutiny fagocytárnej vezikuly a zničia škodlivý mikroorganizmus.
- Uvoľňujte proteolytické enzýmy počas apoptózy – programovanej bunkovej smrti.
- Využite poškodené a "staré" bunkové organely.
V kombinácii s bunkovou proliferáciou zaisťuje účasť lyzozómov v procese využitia rôznych štruktúr obnovu organizmu.
