Лизосомы
Лизосомы — это клеточные органеллы, выполняющие роль «уборщиков мусора». Они представляют собой мембранные пузырьки, в которых находятся гидролитические ферменты. Набор гидролаз в лизосомах такой, что они могут деполимери-зовать любые полимеры, имеющиеся в организме — белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, липиды.
- Лизосома.
Понятно, что такие ферменты должны быть изолированы от остальной части клетки, чтобы не разрушить ее. Однако эти ферменты лизосом, будучи белками, должны быть и сами каким-то образом защищены от действия протеолитических ферментов. Часто это достигается тем, что ферменты лизосом в высокой степени гликозилированы и поэтому являются плохими субстратами для протеаз.
Лизосомы поглощают и разрушают компоненты, которые поступают в клетку путем эндоцитоза (гетерофагия), а также компоненты клетки после ее гибели (аутофагия). Характерной особенностью содержимого лизосом является кислая реакция среды (рН 1 5), в то время как в других частях клетки реакция близка к нейтральной. Кислая среда в лизосомах создается за счет действия Н+-АТФазы в мембране, перекачивающей протоны внутрь лизосом. Лизосомы, как и плазматическая мембрана, образуются в пластинчатом комплексе (первичные лизосомы).
Гетерофагия. Этот процесс является совокупным результатом эндоцитоза и действия лизосом. Эндоцитозные пузырьки в цитоплазме сливаются с первичными лизосомами, образуя вторичные лизосомы (см. рис. 7.22). Содержимое эндоцитозного пузырька во вторичной лизосоме деполимеризуется, и мономеры утилизируются клеткой. Иногда эндоцитируются вещества, которые не перевариваются ферментами лизосом: они сохраняются в лизосоме, образуя остаточное тельце. В некоторых случаях остаточные тельца могут удаляться из клетки путем слияния лизосомы с плазматической мембраной (экзоцитоз, см. рис. 7.22).
Наиболее известный пример гетерофагии связан с фагоцитозом бактерий: этот процесс — существенное звено механизмов защиты от инфекций. Некоторые микроорганизмы имеют поверхностную структуру (капсулу), которая препятствует их присоединению к лейкоцитам, и таким образом они избегают фагоцитирования. Однако при иммунном ответе образуются антитела к веществам капсулы бактерий; антитела покрывают поверхность бактерий, и они фагоцитируются лейкоцитами, имеющими рецепторы для антител. Затем эндоцитозный (фагоцитозный) пузырек сливается с первичной лизосомой, и бактерии разрушаются.
Микроорганизмы, паразитирующие внутриклеточно (возбудители проказы, туберкулеза, бруцеллеза и др.), а также некоторые вирусы используют механизм эндоцитоза для проникновения в клетки. Разрушающего действия лизосом они избегают разными способами: одни имеют ингибиторы, препятствующие слиянию эндоцитозных пузырьков с лизосомами; у других есть механизмы защиты от лизосомных ферментов, и они паразитируют внутри лизосом.
Хотя значение фагоцитоза патогенных микроорганизмов очевидно, однако основную массу эндоцитируемого и затем поступающего в лизосомы материала составляют собственные стареющие и погибающие клетки, клеточные фрагменты, растворенные макромолекулы организма. Например, у человека фагоциты каждый день удаляют из кровотока около 3*1011 эритроцитов ('/120 часть всех эритроцитов). Пигментные эпителиальные клетки сетчатки эндоцитируют «состарившиеся» части наружных сегментов палочек. Нарушение этой функции пигментных клеток ведет к пигментозному ретиниту и слепоте. Таким образом, гетерофагия, вместе с пролиферацией клеток, обеспечивает обновление клеточных популяций организма.
Еще одна функция гетерофагии связана с питанием клетки. Всякий акт эндоцитоза и последующей деполимеризации в лизосомах пополняет клеточный фонд веществ. Кроме того, есть формы гетерофагии, специально направленные на доставку в клетки определенных веществ.