Chaque cellule vivante possède un ensemble de structures qui lui permettent de démontrer toutes les propriétés d'un organisme vivant. Pour fonctionner correctement, la cellule doit recevoir suffisamment de nutriments, les décomposer et libérer de l'énergie, qui est ensuite utilisée pour soutenir les processus vitaux.
Au premier stade des processus complexes de gestion de l'énergie se trouvent les lysosomes de la cellule, qui sont entrelacés le long des bords des citernes aplaties du dictyosome (complexe de Golgi).
Comment fonctionnent les lysosomes
Les lysosomes sont des corps sphériques à membrane unique d'un diamètre de 0,2 à 2 microns, qui contiennent un complexe d'enzymes hydrolytiques. Ils sont capables de décomposer tout polymère naturel ou substance de structure complexe qui pénètre dans la cellule en tant que substrat nutritif ou agent étranger:
- protéines et polypeptides;
- polysaccharides (amidon, dextrines, glycogène);
- acides nucléiques;
- lipides.
Cette efficacité est fournie par environ 40 types d'enzymes différents contenus dansà la fois dans la matrice du lysosome et sur la face interne de la membrane dans un état adhérent.
Chimie des lysosomes
La membrane entourant le lysosome protège les organites et autres composants cellulaires de la digestion par le complexe enzymatique. Mais après tout, dans la vésicule elle-même, toutes les enzymes sont d'origine protéique, pourquoi ne sont-elles pas décomposées par des protéases ?
Le fait est qu'à l'intérieur des lysosomes, les enzymes sont à l'état glycosylé. Cette "coque" glucidique les rend mal reconnus par les enzymes protéolytiques.
La réaction de l'environnement à l'intérieur du lysosome est légèrement acide (pH 4,5–5), contrairement à la réaction presque neutre de l'hyaloplasme. Il crée des conditions favorables à l'action des enzymes et est fourni par le travail de H+-ATPase, qui pompe des protons dans l'organite.
Processus de transformation du lysosome
Morphologiquement, deux principaux types de lysosomes se distinguent dans la cellule - primaire et secondaire.
Les lysosomes primaires sont de petites vésicules, à parois lisses ou bordées, séparées des citernes du complexe de Golgi. Ils contiennent un ensemble d'enzymes hydrolytiques préalablement formées sur des membranes EPR granulaires (rugueuses). Jusqu'à l'absorption du substrat nutritif, les lysosomes sont sous une forme inactive.
Pour que les enzymes fonctionnent, les particules alimentaires ou les liquides doivent pénétrer dans le lysosome. Cela se produit de deux manières:
- Par autophagie, lorsqu'une particule alimentaire est absorbée par un lysosome du cytoplasme environnant. Dans ce cas, la membrane de l'organite s'invagine au point de contact avec la particuleet forme une vésicule endocytaire, puis s'insère dans le lysosome.
- Par hétérophagie, lorsque le lysosome fusionne avec des vésicules endocytaires piégées dans le cytoplasme de la cellule à la suite de l'absorption de particules solides ou liquides de l'extérieur.
Les lysosomes secondaires sont des vésicules contenant à la fois des enzymes et un substrat pour la digestion. Ils se caractérisent par une activité hydrolytique prononcée et se forment à la suite de l'absorption du substrat par le lysosome primaire.
Malgré le fait que les fonctions du lysosome se réduisent à la digestion (dégradation) des particules organiques solides et des substances dissoutes, la versatilité du procédé est assurée par la capacité des lysosomes secondaires:
- fusionner avec les lysosomes primaires qui apportent une nouvelle portion d'enzymes;
- fuser avec de nouvelles particules alimentaires ou des vésicules endocytaires, en maintenant un processus de dégradation continu;
- fuse avec d'autres lysosomes secondaires pour former une grande structure capable d'absorber d'autres organites cellulaires;
- absorbe les vésicules pinocytaires, se transformant en un corps multivésiculaire.
La structure du lysosome ne change pas radicalement. Il ne fait généralement qu'augmenter en taille.
Autres types de lysosomes
Parfois, la décomposition des substances qui sont entrées dans le lysosome ne va pas jusqu'au bout. Les particules non digérées ne sont pas retirées de l'organite, mais s'y accumulent. Une fois l'apport d'enzymes hydrolytiques épuisé, le contenu est compacté et traité, la structure du lysosome devient plus complexe, en couches. Des pigments peuvent également être déposés. Le lysosome se transforme en un corps résiduel.
De plus, les corps résiduels restent dans la cellule ou en sont retirés par exocytose.
Les autophagosomes peuvent être trouvés dans les cellules protistes. De par leur nature, ils appartiennent aux lysosomes secondaires. À l'intérieur de ces organites, on trouve des restes de composants de grandes cellules et de structures cytoplasmiques. Ils se forment lors des dommages cellulaires, du vieillissement des organites cellulaires et servent à utiliser les composants cellulaires, libérant des monomères.
Fonctions du lysosome dans la cellule
Les lysosomes, tout d'abord, fournissent à la cellule le matériau de construction nécessaire, dépolymérisant les substances qui y sont entrées.
La dégradation des glucides est un maillon important du métabolisme énergétique de la cellule, fournissant un substrat pour la conversion dans les mitochondries.
Les lysosomes sont également un lien de défense dans le système immunitaire de l'organisme:
- Après la phagocytose des bactéries par les leucocytes, les lysosomes déversent leur contenu dans la cavité de la vésicule phagocytaire et détruisent le micro-organisme nuisible.
- Libération d'enzymes protéolytiques pendant l'apoptose - mort cellulaire programmée.
- Utiliser des organites cellulaires endommagés et "vieillis".
En combinaison avec la prolifération cellulaire, la participation des lysosomes au processus d'utilisation de diverses structures assure le renouvellement de l'organisme.
