เซลล์ที่มีชีวิตแต่ละเซลล์มีชุดโครงสร้างที่ช่วยให้สามารถแสดงคุณสมบัติทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตได้ เพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง เซลล์จะต้องได้รับสารอาหารที่เพียงพอ ทำลายพวกมันและปล่อยพลังงานออกมา ซึ่งจะใช้เพื่อสนับสนุนกระบวนการของชีวิต
ในขั้นตอนแรกของกระบวนการที่ซับซ้อนของการจัดการพลังงานคือไลโซโซมของเซลล์ ซึ่งถูกผูกไว้ตามขอบของถังเก็บน้ำที่แบนของดิคโยโซม (กอลจิคอมเพล็กซ์)
ไลโซโซมทำงานอย่างไร
ไลโซโซมเป็นตัวเมมเบรนเดี่ยวทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.2 ถึง 2 ไมครอน ซึ่งมีเอ็นไซม์ไฮโดรไลติกที่ซับซ้อน พวกเขาสามารถทำลายพอลิเมอร์ธรรมชาติหรือสารที่มีโครงสร้างซับซ้อนที่เข้าสู่เซลล์เป็นสารอาหารซับสเตรตหรือสารแปลกปลอม:
- โปรตีนและโพลีเปปไทด์;
- โพลีแซ็กคาไรด์ (แป้ง เด็กซ์ทริน ไกลโคเจน);
- กรดนิวคลีอิก;
- ไขมัน
ประสิทธิภาพนี้มีให้โดยเอ็นไซม์ประมาณ 40 ชนิดที่มีอยู่ในทั้งในเมทริกซ์ของไลโซโซมและด้านในของเมมเบรนในสถานะการยึดเกาะ
เคมีไลโซโซม
เยื่อหุ้มรอบไลโซโซมปกป้องออร์แกเนลล์และส่วนประกอบของเซลล์อื่นๆ จากการถูกย่อยโดยเอ็นไซม์คอมเพล็กซ์ แต่ในท้ายที่สุดแล้ว ในถุงน้ำนั้นเอง เอ็นไซม์ทั้งหมดมีต้นกำเนิดจากโปรตีน ทำไมพวกมันไม่ถูกทำลายด้วยโปรตีเอสล่ะ?
ความจริงก็คือเอนไซม์ที่อยู่ในไลโซโซมอยู่ในสถานะไกลโคซิเลต "เปลือก" ของคาร์โบไฮเดรตนี้ทำให้เอนไซม์ย่อยโปรตีนรู้จักพวกมันไม่ดี
ปฏิกิริยาของสิ่งแวดล้อมภายในไลโซโซมมีความเป็นกรดเล็กน้อย (pH 4.5–5) ตรงกันข้ามกับปฏิกิริยาที่เกือบจะเป็นกลางของไฮยาโลพลาสซึม มันสร้างเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อการทำงานของเอ็นไซม์และจัดทำโดย H+-ATPase ซึ่งปั๊มโปรตอนเข้าไปในออร์แกเนลล์
กระบวนการแปลงไลโซโซม
ในทางสัณฐานวิทยา ไลโซโซมหลักสองประเภทมีความโดดเด่นในเซลล์ - ปฐมภูมิและทุติยภูมิ
ไลโซโซมปฐมภูมิเป็นถุงเล็กๆ ผนังเรียบหรือมีขอบ แยกออกจากถังเก็บน้ำของคอมเพล็กซ์กอลจิ ประกอบด้วยชุดของเอนไซม์ไฮโดรไลติกที่เกิดขึ้นก่อนหน้านี้บนเยื่อ EPR แบบเม็ด (หยาบ) ไลโซโซมจะอยู่ในรูปแบบที่ไม่เคลื่อนไหวจนกว่าจะดูดซึมสารอาหารซับสเตรต
เพื่อให้เอ็นไซม์ทำงาน เศษอาหารหรือของเหลวต้องเข้าไปในไลโซโซม สิ่งนี้เกิดขึ้นได้สองวิธี:
- โดย autophagy เมื่อไลโซโซมดูดซับอนุภาคอาหารจากไซโตพลาสซึมโดยรอบ ในกรณีนี้ เมมเบรนของออร์แกเนลล์จะงอกเมื่อสัมผัสกับอนุภาคและก่อตัวเป็น endocytic vesicle แล้วผูกเข้าไปในไลโซโซม
- โดย heterophagy เมื่อไลโซโซมหลอมรวมกับถุงน้ำ endocytic ที่ติดอยู่ในไซโตพลาสซึมของเซลล์อันเป็นผลมาจากการดูดซึมอนุภาคของแข็งหรือของเหลวจากภายนอก
ไลโซโซมทุติยภูมิคือถุงน้ำที่มีทั้งเอ็นไซม์และซับสเตรตสำหรับการย่อยอาหาร พวกมันมีลักษณะเฉพาะโดยกิจกรรมไฮโดรไลติกที่เด่นชัดและเกิดขึ้นจากการดูดซึมของซับสเตรตโดยไลโซโซมปฐมภูมิ
แม้ว่าการทำงานของไลโซโซมจะลดลงจนถึงการย่อย (การสลาย) ของอนุภาคอินทรีย์ที่เป็นของแข็งและสารที่ละลาย แต่ความเก่งกาจของกระบวนการนี้ทำให้มั่นใจได้ด้วยความสามารถของไลโซโซมทุติยภูมิ:
- ผสานกับไลโซโซมปฐมภูมิที่นำเอ็นไซม์ส่วนใหม่มา;
- หลอมรวมกับเศษอาหารหรือถุงเอนโดไซติก รักษากระบวนการสลายอย่างต่อเนื่อง
- หลอมรวมกับไลโซโซมทุติยภูมิอื่นๆ เพื่อสร้างโครงสร้างขนาดใหญ่ที่สามารถดูดซับออร์แกเนลล์ของเซลล์อื่นได้
- ดูดซับถุงน้ำดีจากพิโนไซติก กลายเป็นถุงน้ำหลายชั้น
โครงสร้างของไลโซโซมไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมาก ปกติจะเพิ่มแค่ขนาด
ไลโซโซมชนิดอื่นๆ
บางครั้งการสลายตัวของสารที่เข้าสู่ไลโซโซมไม่สิ้นสุด อนุภาคที่ไม่ได้แยกแยะจะไม่ถูกกำจัดออกจากออร์แกเนลล์ แต่สะสมอยู่ในนั้น หลังจากการจัดหาเอนไซม์ไฮโดรไลติกหมดลง เนื้อหาจะถูกบีบอัดและแปรรูป โครงสร้างของไลโซโซมจะกลายเป็นชั้นที่ซับซ้อนมากขึ้นรงควัตถุอาจถูกฝากไว้ ไลโซโซมกลายเป็นสิ่งตกค้าง
นอกจากนี้ วัตถุตกค้างจะยังคงอยู่ในเซลล์หรือถูกเอาออกจากเซลล์โดยกระบวนการเอ็กโซไซโทซิส
พบออโตฟาโกโซมในเซลล์โปรติสต์ โดยธรรมชาติแล้วพวกมันเป็นของไลโซโซมทุติยภูมิ ภายในออร์แกเนลล์เหล่านี้จะพบเศษส่วนประกอบเซลล์ขนาดใหญ่และโครงสร้างไซโตพลาสซึม พวกมันถูกสร้างขึ้นในช่วงที่เซลล์ถูกทำลาย การเสื่อมสภาพของเซลล์ออร์แกเนลล์ และทำหน้าที่เพื่อใช้ส่วนประกอบของเซลล์ โดยปล่อยโมโนเมอร์
หน้าที่ของไลโซโซมในเซลล์
ไลโซโซม อย่างแรกเลย จัดหาวัสดุก่อสร้างที่จำเป็นให้กับเซลล์ สารสลายโพลีเมอไรเซชันที่ใส่เข้าไป
การสลายคาร์โบไฮเดรตเป็นส่วนเชื่อมโยงที่สำคัญในกระบวนการเผาผลาญพลังงานของเซลล์ โดยเป็นวัสดุตั้งต้นสำหรับการแปลงในไมโตคอนเดรีย
ไลโซโซมยังเป็นตัวป้องกันในระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย:
- หลังจากฟาโกไซโตซิสของแบคทีเรียโดยลิวโคไซต์ ไลโซโซมจะเทเนื้อหาลงในโพรงของถุงฟาโกไซติกและทำลายจุลินทรีย์ที่เป็นอันตราย
- ปล่อยเอนไซม์สลายโปรตีนระหว่างการตายของเซลล์ - โปรแกรมที่เซลล์ตาย
- ใช้ออร์แกเนลล์เซลล์ที่เสียหายและ "แก่"
ร่วมกับการเพิ่มจำนวนเซลล์ การมีส่วนร่วมของไลโซโซมในกระบวนการใช้ประโยชน์จากโครงสร้างต่างๆ ช่วยให้ร่างกายมีการต่ออายุ
