לכל תא חי יש קבוצה של מבנים המאפשרים לו להדגים את כל התכונות של אורגניזם חי. על מנת לתפקד כראוי, על התא לקבל מספיק חומרים מזינים, לפרק אותם ולשחרר אנרגיה, המשמשת לאחר מכן לתמיכה בתהליכי חיים.
בשלב הראשון של תהליכים מורכבים של ניהול אנרגיה נמצאים הליזוזומים של התא, שרוכים לאורך הקצוות של בורות המים הפחוסים של הדיקטיוזום (תסביך גולגי).
איך ליזוזומים עובדים
ליזוזומים הם גופים כדוריים בעלי ממברנה אחת בקוטר של 0.2 עד 2 מיקרון, המכילים קומפלקס של אנזימים הידרוליטים. הם מסוגלים לפרק כל פולימר טבעי או חומר בעל מבנה מורכב שנכנס לתא כמצע מזין או כסוכן זר:
- חלבונים ופוליפפטידים;
- פוליסכרידים (עמילן, דקסטרינים, גליקוגן);
- חומצות גרעין;
- ליפידים.
יעילות זו מסופקת על ידי כ-40 סוגים שונים של אנזימים הכלולים בהן במטריקס של הליזוזום והן בצד הפנימי של הממברנה במצב נצמד.
Lysosome Chemistry
הקרום המקיף את הליזוזום מגן על אברונים ורכיבי תאים אחרים מפני עיכול על ידי קומפלקס האנזים. אבל אחרי הכל, בשלפוחית עצמה, כל האנזימים הם ממקור חלבון, למה הם לא מתפרקים על ידי פרוטאזות?
העובדה היא שבתוך הליזוזומים האנזימים נמצאים במצב גליקוזיל. "קליפת" הפחמימה הזו גורמת לכך שהם מזוהים בצורה גרועה על ידי אנזימים פרוטאוליטיים.
תגובת הסביבה בתוך הליזוזום מעט חומצית (pH 4.5–5), בניגוד לתגובה כמעט ניטרלית של ההיאלופלזמה. הוא יוצר תנאים נוחים לפעולת אנזימים והוא מסופק על ידי עבודתו של H+-ATPase, השואב פרוטונים לאברון.
תהליך טרנספורמציה של ליזוזום
מבחינה מורפולוגית, שני סוגים עיקריים של ליזוזומים מובחנים בתא - ראשוני ומשני.
ליזוזומים ראשוניים הם שלפוחיות קטנות, בעלות דופן חלקה או גובלת, מופרדות מבורות המים של מתחם גולגי. הם מכילים קבוצה של אנזימים הידרוליטים שנוצרו בעבר על ממברנות EPR גרגיריות (גסות). עד לספיגת המצע התזונתי, הליזוזומים נמצאים בצורה לא פעילה.
כדי שאנזימים יפעלו, חלקיקי מזון או נוזלים חייבים להיכנס לליזוזום. זה קורה בשתי דרכים:
- על ידי אוטופגיה, כאשר חלקיק מזון נקלט על ידי ליזוזום מהציטופלזמה שמסביב. במקרה זה, קרום האברון חודר בנקודת המגע עם החלקיקויוצר שלפוחית אנדוציטית, ולאחר מכן שרוכים לתוך הליזוזום.
- באמצעות הטרופגיה, כאשר הליזוזום מתמזג עם שלפוחיות אנדוציטיות הכלואות בציטופלזמה של התא כתוצאה מספיגה של חלקיקים מוצקים או נוזלים מבחוץ.
ליזוזומים משניים הם שלפוחיות המכילות גם אנזימים וגם מצע לעיכול. הם מאופיינים בפעילות הידרוליטית בולטת והם נוצרים כתוצאה מספיגת המצע על ידי הליזוזום הראשוני.
למרות העובדה שתפקידי הליזוזום מצטמצמים לעיכול (פירוק) של חלקיקים אורגניים מוצקים וחומרים מומסים, הרבגוניות של התהליך מובטחת על ידי היכולת של ליזוזומים משניים:
- להתמזג עם ליזוזומים ראשוניים שמביאים חלק חדש של אנזימים;
- להתמזג עם חלקיקי מזון חדשים או שלפוחיות אנדוציטיות, תוך שמירה על תהליך פירוק מתמשך;
- להתמזג עם ליזוזומים משניים אחרים ליצירת מבנה גדול המסוגל לספוג אברוני תאים אחרים;
- לספוג שלפוחיות פינוציטיות, הופך לגוף רב שלפוחית.
מבנה הליזוזום אינו משתנה באופן דרמטי. בדרך כלל זה רק גדל בגודלו.
סוגים אחרים של ליזוזומים
לפעמים פירוק של חומרים שנכנסו לליזוזום לא הולך עד הסוף. חלקיקים לא מעוכלים אינם מוסרים מהאברון, אלא מצטברים בו. לאחר שאספקת האנזימים ההידרוליטיים מתרוקנת, התכולה נדחסת ומעובדת, מבנה הליזוזום הופך מורכב יותר, מרובד.ניתן גם להפקיד פיגמנטים. הליזוזום הופך לגוף שיורי.
יותר מכך, גופים שיוריים נשארים בתא או מוסרים ממנו על ידי אקסוציטוזיס.
ניתן למצוא אוטופגוזומים בתאי פרוטיסטים. מטבעם, הם שייכים לליזוזומים משניים. בתוך האברונים הללו, נמצאים שרידים של מרכיבי תאים גדולים ומבנים ציטופלזמיים. הם נוצרים במהלך נזק לתאים, הזדקנות אברוני התא ומשמשים לניצול רכיבי תאים, תוך שחרור מונומרים.
פונקציות של הליזוזום בתא
ליזוזומים, קודם כל, מספקים לתא את חומר הבנייה הדרוש, תוך דה-פולימריזציה של חומרים שנכנסו אליו.
פירוק הפחמימות הוא חוליה חשובה במטבוליזם האנרגיה של התא, המספק מצע להמרה במיטוכונדריה.
ליזוזומים הם גם חוליית הגנה במערכת החיסון של הגוף:
- לאחר פגוציטוזיס של חיידקים על ידי לויקוציטים, ליזוזומים שופכים את תוכנם לתוך חלל השלפוחית הפגוציטית ומשמידים את המיקרואורגניזם המזיק.
- שחרר אנזימים פרוטאוליטיים במהלך אפופטוזיס - מוות תאי מתוכנת.
- השתמש באברוני תאים פגומים ו"מיושנים".
בשילוב עם ריבוי תאים, שיתוף הליזוזומים בתהליך ניצול מבנים שונים מבטיח את חידוש הגוף.
