هر سلول زنده دارای مجموعه ای از ساختارها است که آن را قادر می سازد تمام خواص یک موجود زنده را نشان دهد. برای اینکه سلول به درستی عمل کند، باید مواد مغذی کافی دریافت کند، آنها را تجزیه کند و انرژی آزاد کند که سپس برای حمایت از فرآیندهای زندگی استفاده می شود.
در اولین مرحله از فرآیندهای پیچیده مدیریت انرژی، لیزوزوم های سلول قرار دارند که در امتداد لبه های مخازن مسطح دیکتوزوم (کمپلکس گلژی) قرار گرفته اند.
چگونه لیزوزوم ها کار می کنند
لیزوزوم ها اجسام کروی تک غشایی با قطر 0.2 تا 2 میکرون هستند که حاوی مجموعه ای از آنزیم های هیدرولیتیک هستند. آنها قادرند هر پلیمر طبیعی یا ماده ای با ساختار پیچیده را که به عنوان یک سوبسترای مغذی یا عامل خارجی وارد سلول می شود، تجزیه کنند:
- پروتئین و پلی پپتید؛
- پلی ساکاریدها (نشاسته، دکسترین، گلیکوژن)؛
- اسیدهای نوکلئیک؛
- لیپیدها.
این کارایی توسط حدود 40 نوع مختلف آنزیم موجود درهم در ماتریکس لیزوزوم و هم در سمت داخلی غشاء در حالت چسبنده.
شیمی لیزوزوم
غشای احاطه کننده لیزوزوم از اندامک ها و سایر اجزای سلولی در برابر هضم شدن توسط کمپلکس آنزیمی محافظت می کند. اما بالاخره در خود وزیکول، همه آنزیم ها منشا پروتئینی دارند، چرا توسط پروتئازها تجزیه نمی شوند؟
واقعیت این است که در داخل لیزوزوم ها آنزیم ها در حالت گلیکوزیله هستند. این "پوسته" کربوهیدرات باعث می شود که آنها توسط آنزیم های پروتئولیتیک به خوبی شناخته شوند.
واکنش محیط داخل لیزوزوم بر خلاف واکنش تقریباً خنثی هیالوپلاسم، کمی اسیدی است (pH 4.5-5). شرایط مساعدی را برای عملکرد آنزیم ها ایجاد می کند و با کار H+-ATPase که پروتون ها را به اندامک پمپ می کند، فراهم می شود.
فرایند تبدیل لیزوزوم
از نظر مورفولوژیکی، دو نوع اصلی لیزوزوم در سلول متمایز می شوند - اولیه و ثانویه.
لیزوزوم های اولیه وزیکول های کوچکی هستند که دیواره های صاف یا حاشیه ای دارند که از مخازن مجموعه گلژی جدا شده اند. آنها حاوی مجموعه ای از آنزیم های هیدرولیتیک هستند که قبلاً روی غشاهای EPR دانه ای (زمخت) تشکیل شده بودند. تا زمان جذب سوبسترای مواد مغذی، لیزوزوم ها به صورت غیر فعال هستند.
برای اینکه آنزیم ها کار کنند، ذرات غذا یا مایعات باید وارد لیزوزوم شوند. این به دو صورت اتفاق می افتد:
- با اتوفاژی، زمانی که یک ذره غذا توسط لیزوزوم از سیتوپلاسم اطراف جذب می شود. در این حالت غشای اندامک در نقطه تماس با ذره داخل می شودو یک وزیکول اندوسیتی تشکیل می دهد، و سپس به داخل لیزوزوم می رود.
- توسط هتروفاژی، زمانی که لیزوزوم با وزیکول های اندوسیتی که در سیتوپلاسم سلول به دام افتاده اند در نتیجه جذب ذرات جامد یا مایعات از خارج جوش می خورند.
لیزوزوم های ثانویه وزیکول هایی هستند که هم حاوی آنزیم ها و هم سوبسترای هضم هستند. آنها با فعالیت هیدرولیتیک مشخص مشخص می شوند و در نتیجه جذب سوبسترا توسط لیزوزوم اولیه تشکیل می شوند.
علیرغم این واقعیت که عملکرد لیزوزوم به هضم (تجزیه) ذرات آلی جامد و مواد محلول کاهش می یابد، تطبیق پذیری فرآیند با توانایی لیزوزوم های ثانویه تضمین می شود:
- ادغام با لیزوزوم های اولیه که بخش جدیدی از آنزیم ها را وارد می کند؛
- با ذرات غذای جدید یا وزیکول‌های اندوسیتیک ترکیب می‌شوند و روند تجزیه مداوم را حفظ می‌کنند؛
- با سایر لیزوزوم های ثانویه ترکیب می شود تا ساختار بزرگی را تشکیل دهد که قادر به جذب سایر اندامک های سلولی است.
- جذب وزیکول های پینوسیتیک، تبدیل به یک جسم چند وزیکولی.
ساختار لیزوزوم به طور چشمگیری تغییر نمی کند. معمولاً فقط اندازه آن افزایش می یابد.
سایر انواع لیزوزوم
گاهی اوقات تجزیه موادی که وارد لیزوزوم شده اند به پایان نمی رسد. ذرات هضم نشده از اندامک خارج نمی شوند، بلکه در آن تجمع می یابند. پس از اتمام ذخایر آنزیم های هیدرولیتیک، محتویات فشرده و پردازش می شوند، ساختار لیزوزوم پیچیده تر و لایه لایه می شود.رنگدانه ها نیز ممکن است رسوب کنند. لیزوزوم به جسم باقیمانده تبدیل می شود.
بعلاوه، اجسام باقیمانده در سلول باقی می مانند یا با اگزوسیتوز از آن خارج می شوند.
اتوفاگوزوم ها را می توان در سلول های پروتیست یافت. طبق ماهیت آنها به لیزوزوم های ثانویه تعلق دارند. در داخل این اندامک ها، بقایای اجزای سلولی بزرگ و ساختارهای سیتوپلاسمی یافت می شود. آنها در طول آسیب سلولی، پیری اندامک‌های سلولی تشکیل می‌شوند و برای استفاده از اجزای سلولی، آزادسازی مونومرها عمل می‌کنند.
عملکردهای لیزوزوم در سلول
لیزوزوم ها قبل از هر چیز مواد ساختمانی لازم را برای سلول فراهم می کنند و موادی را که وارد سلول شده اند را پلیمریزه می کنند.
تجزیه کربوهیدرات ها پیوند مهمی در متابولیسم انرژی سلول است و بستری را برای تبدیل در میتوکندری فراهم می کند.
لیزوزوم ها همچنین یک پیوند دفاعی در سیستم ایمنی بدن هستند:
- پس از فاگوسیتوز باکتری ها توسط لکوسیت ها، لیزوزوم ها محتویات خود را در حفره وزیکول فاگوسیتی می ریزند و میکروارگانیسم های مضر را از بین می برند.
- آزادسازی آنزیم های پروتئولیتیک در طول آپوپتوز - مرگ برنامه ریزی شده سلولی.
- از اندامک های سلولی آسیب دیده و "پیر" استفاده کنید.
در ترکیب با تکثیر سلولی، مشارکت لیزوزوم ها در فرآیند استفاده از ساختارهای مختلف، نوسازی بدن را تضمین می کند.
