Ląstelinis virškinimas
LIZOSOMOS
Nuo Goldžio komplekso atsiskiria smulkios vakuolės, prikrautos koncentruotų fermentų organinėms molekulėms skaidyti. Jie vadinami rūgščiomis hidrolazėmis, kadangi hidrolizuoja makromolekules rūgščioje terpėje. Lizosomose aptikta virš 50 skirtingų fermentų rūšių, jie gali visiškai ar beveik visiškai suskaldyti daugumą biologinių organinių medžiagų (baltymus, polisacharidus, lipidus, nukleino rūgštis, jų derinius ir darinius). Šie fermentai tuo metu būna dar neaktyvūs ir neturi ką skaidyti, todėl juos talpinančios vakuolės vadinamos pirminėmis lizosomomis.
Pirminė lizosoma ima veikti susiliejusi su vakuole, kurioje yra kažkas virškintino.
Po susiliejimo lizosomos membranos baltymai siurbliai ima pumpuoti į lizosomą protonus. Lizosomos viduje rūgštėjant terpei (iki pH 5) dalis lizosominių fermentų įgauna reikiamą sąrangą ir ima skaidyti vakuolėje esančias medžiagas. Likę fermentai ima veikti, kai nuo jų atkerpa nedidelę dalį polipeptidinės grandinės, trukdžiusios fermentui įgauti reikiamą sąrangą.
Lizosominiai fermentai makromolekules hidrolizuoja iki smulkių molekulių, kurias lizosomos membranos siurbliai permeta į citozolį. Veikianti lizosoma vadinama antrine lizosoma. Iki šiol nėra aišku, kodėl antrinė lizosoma nesuvirškina savęs. Manoma, kad membraną iš vidaus dengia tam tikri glikoproteinai, kurie taip išsidėstę, kad hidrolazių aktyvumo centrai nepajėgia jų chemiškai paveikti.
Antrinės lizosomos skaido:
a) fagocituotus mikroorganizmus bei molekules.
b) rezervines maisto medžiagas,
c) nereikalingus ląstelės organoidus (pvz., mitochondrijas, endoplazminio tinklo gabalus ir pan.),
Organizmai lizosomomis ontogenezėje suardo ištisus audinius. Taip išnyksta augančių buožgalvių uodegos – jų ląstelės susivirškina save, o smulkias molekules organizmas panaudoja kitose vietose.
Pirmuonių antrinės lizosomos, virškinančios fagocituotus kūnelius, labai stambios, jos vadinamos virškinamosiomis vakuolėmis. Pirmuonių, duobagyvių ir kitų fagocitoziškai mintančių organizmų virškinamosiose vakuolėse atliekos nesikaupia, nes šios vakuolės susiliedamos su išorine membrana atliekas išmeta laukan.
Lizosominiai fermentai ne amžini, jie taip pat dėvisi. Kai virškinamos medžiagos dar nesuvirškintos, o fermentų trūksta, prie lizosomos prisijungia atplaukusios naujos pirminės lizosomos ir papildo fermentų atsargas.
Tačiau lizosominiai fermentai irgi nepajėgia suskaidyti visų medžiagų. Todėl lizosomų viduje po truputį kaupiasi nesuvirškintos atliekos. Kai kurių audinių ląstelių lizosomose per daug laiko susikaupia tiek atliekų, kad dalis lizosomų nustoja veikti, Jos tampa nebeveikiančiomis atliekų pripildytomis tretinėmis lizosomomis.
intarpas LĄSTELIŲ JAUNYSTĖ IR AUTOFAGIJA
Daugelis ląstelių gyvena ilgai ir jų sandara nesikeičia. Pvz., kepenų ląstelė gyvena daugybę metų. Tuo tarpu jos viduje makromolekulės ir organoidai nuolat ardomi ir atkuriami. Ir per porą mėnesių dauguma ląstelės molekulių visiškai pakeičiamos – pvz., baltymų molekulės gyvuoja nuo kelių valandų iki kelių dienų.
Pastoviausios molekulės – nukleino rūgštys, jų amžius ilgesnis už pačios ląstelės amžių, ir chromosomų vyniojamieji baltymai, kurie keičiami kur kas lėčiau nei kiti baltymai.
Dalį atitarnavusių molekulių ląstelės ardo lizosomose. Ir net stambius viduląstelinius darinius. Antrinė lizosoma lyg fagocituoja savo citozolio lašelį su ardytinu objektu, ir šis atsiduria vidulizosominėje vakuolytėje. Po to lizosoma suvirškina tą vakuolytę su “prarytu” objektu. Tai ir yra autofagija. Taip ląstelės atsikrato nereikalingų mitochondrijų, ribosomų, endoplazminio tinklo ar net visos citoplazmos gabalų.
Nuolat keisdamos savo sudedamąsias dalis ląstelės lieka nuolat jaunos. Pvz., pagyvenusio žmogaus smegenų neuronai. Jie veikia jau kelis dešimtmečius, tačiau dauguma jų mitochondrijų, ribosomų, membranų ir kitų organoidų ne vyresni kaip vieno mėnesio. Per visą savo gyvenimą neuronai savo sudedamąsias dalis ardė ir vėl atstatinėjo šimtus, tūkstančius, o gal net šimtus tūkstančių kartų. Ši ardymas palieka pėdsakus – neuronų lizosomose kaupiasi rudi nesuvirškinti likučiai. Neuronuose aptinkamas rudas senėjimo pigmentas lipofuscinas išduoda tikrąjį neuronų amžių.
Autofagija leidžia ląstelėms prisitaikyti. Juk suardžiusi dalį savęs ląstelė gali toje vietoje sudaryti naujus organoidus, reikalingesnius šiuo momentu.
Ląstelės savo dalis virškina ir badaujant.
intarpas LIZOSOMŲ SUTRIKIMAI
Jūs žinote apie žmogaus virškinimo sutrikimus – padidėjusį rūgštingumą, skrandžio opas (skrandis pravirškina savo sienelėje skyles), virškinimo sustojimą, vidurių užkietėjimą, viduriavimą ir t.t. Sutrinka ir viduląstelinis virškinimas lizosomose.
Kartais sustoja lizosominis virškinimas – kai lizosomoje trūksta kokio fermento ar tas fermentas per lėtai veikia.
Kartais lizosomų užsikimšimą sukelia ne genetinės priežastys, o vaistai.
Neretai sveikata sutrinka lizosomų fermentams išsiliejus už ląstelės ribų. Kartais taip būna ryjant itin stambius objektus. Kartais dėl imuniteto sutrikimo antikūnais apkimba epitelių pamatinės membranos. Tuomet makrofagai mėgina praryti tūkstančius kartų už juos didesnes pamatines membranas, ir iš lizosomų išsilieja fermentai. Jie labai pažeidžia tarpląstelines struktūras. Tai būna, pvz., reumatoidinio artrito priežastis.
Kartais lizosomos kažkodėl pratrūksta, ir lizosominiai fermentai suardo pačią ląstelę. manoma, kad taip būna sergant podagra, asbestoze, silikoze.
Raupsų sukėlėjai atsparūs lizosomų fermentams. Fagocituotos tuberkuliozės bakterijos kažkaip neleidžia endosomoms susilieti su lizosomomis, ir lieka sveikos.
Žmogaus organizme fagocituoja ir po to virškina lizosomose dalis imuninių ląstelių – jungiamojo audinio makrofagai ir dalis leukocitų (neutrofilai). Makrofagai amebiškai juda tarp ląstelių, fagocituoja negyvas ląsteles, jų liekanas, negyvus svetimkūnius, bakterijas, virusus ir pan. Jie turi daug lizosomų ir prarytus kūnus virškina lizosominiais fermentais. Jei svetimkūnis labai didelis, keli makrofagai susilieja į vieną ląstelę ir virškina kartu.
Makrofagai – savotiški organizmo šiukšlininkai. Jie reikalingi visur, visur jie ir veikia. Plaučiuose jie šliaužioja alveolių paviršiumi ir ryja dulkių, suodžių, dervų daleles, bakterijas virusus… Tai ko nesuvirškina, lieka gulėti lizosomose. Kai lizosomos užsipildo, išsibaigia fermentai, alveolių makrofagai žūsta ir su gleivėmis pašalinami iš plaučių.
Neutrofilai yra judriausi leukocitai. Svarbi jų funkcija yra mikroorganizmų ir pažeistų ląstelių fagocitozė ir suardymas. Jie sugeba praryti ir suardyti mažiau bakterijų, negu makrofagai, todėl dar vadinami mikrofagais. Uždegimo metu didelė dali neutrofilų žūsta ir kartu su kai kuriais audinių irimo produktais sudaro pūlius.
Leukocitai ir makrofagai yra iš esmės molekulotrofinės ląstelės – jie minta išorine membrana įsiurbiamomis smulkiomis molekulėmis. Fagocitozė – tai svetimkūnių naikinimo būdas. Tuo tarpu pirmuonys yra fagotrofai – jiems fagocitozė yra pagrindinis mitybos būdas.
Kauliniame audinyje esančios stambios ląstelės osteoklastai išskiria į tarpuląsčius lizosominius fermentus, kurie išardo kaulo tarpląstelinės medžiagos kolageno skaidulas ir mineralinių druskų kristalus. O susidariusias nuolaužas fagocituoja ir baigia virškinti. Taip ardomas kaulinis audinys. Išvalytoje vietoje įsikuria kaulinį audinį statančios ląstelės osteoblastai, kurios ima sudarinėti naujas kolagenines skaidulas, atitinkančias naują kaulo struktūrą.
Gr. lysis (tirpdymas) + gr. sōma (kūnas).
Tokie neaktyvūs, “neapkarpyti” fermentai vadinami zimogenais.
Neutrofilai – jie taip vadinami todėl, kad dažosi kai kuriais neutralios reakcijos dažais.
Gr. osteon (kaulas) + gr. klastos (suardytas).
Gr. osteon (kaulas) + gr. blastos (užuomazga).