Транспорт веществ в лизосомы.

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 8Следующая ⇒

Транспорт молекул в лизосомы происходит по-разному и зависит от источника этих молекул. Наиболее хорошо изучен путь, по которому идет расщепление материала, поглощенного путем эндоцитоза. Он включает окаймленные ямки, эндосомы, и, наконец, лизосомы.

Поглощенные путем эндоцитоза молекулы проходят последовательно от периферических к перинуклеарным эндосомам. Те компоненты, которые не были извлечены из этих эндосом, чтобы вернуться в ПМ, попадают затем в третий "промежуточный компартмент", получающий новосинтезированные лизосомные гидролазы и белки лизосомной мембраны из АГ. Поскольку среда в этом эндолизосомном компартменте слабокислая, полагают, что именно здесь начинается гидролитическое расщепление эндоцированного материала. Для превращения эндолизосом в зрелые лизосомы необходимо, чтобы они утратили определенные компоненты мембран, а уровень pH внутри них еще понизился.

Существует и второй путь транспорта материала в лизосомы. Именно с ним связано разрушение отработанных частей самой клетки - процесс, называемый аутофагией. Известно, например, что в клетках печени среднее время жизни одной митохондрии составляет около 10 дней. На электронных микрофотографиях нормальных клеток можно увидеть лизосомы, содержащие митохондрии и секреторные пузырьки. Вероятно, это отработанные органеллы, которые должны быть утилизированы в лизосомах. Процесс деградации, по- видимому, начинается с окружения органеллы мембранами, происходящими из ЭПР, в результате чего образуется аутофагосома. Затем, как полагают, аутофагосома сливается с лизосомой (или эндолизосомой), образуя аутофаголизосому, в которой уже начинается процесс деградации. Этот процесс хорошо отрегулирован; отдельные компоненты клетки могут направляться в лизосомы для расщепления по мере необходимости: например, гладкий ЭПР, образовавшийся в клетках печени в ответ на лекарственные препараты, после выведения препарата из организма удаляется путем аутофагии.

Третий путь поступления материала в лизосомы имеется только у клеток, специализированных для фагоцитоза больших частиц и микроорганизмов. Такие клетки, как макрофаги и нейтрофилы, могут поглощать крупные объекты, образуя фагосомы. Предполагают, что фагосома превращается в фаголизосому тем же способом, который описан для аутофагосомы.

Болезни накопления.

Болезни накопления, лизосомные, возникают в связи с нарушением активности лизосомных ферментов. Так, накопление в клетках, а затем и в основном межклеточном веществе гликозаминогликанов (мукополисахаридов) приводит к развитию тяжелых заболеваний - мукополисахаридозов. Причиной избыточного содержания полимеров - гликозаминогликанов - является отсутствие их деградации в лизосомах. Нарушение деградации гликозаминогликанов связано с дефектами в группе специфических ферментов, катализирующих весь цикл деградации.

Лизосомные болезни накопления сыграли решающую роль в раскрытии механизма сортировки лизосомных гидролаз. Эти болезни обусловлены генетическими нарушениями, в результате которых одна или несколько лизосомных гидролаз оказываются дефектными. Нерасщепленный субстрат такой гидролазы накапливается в лизосомах, что и обусловливает патологию. Обычно такие болезни вызываются мутацией в структурном гене, кодирующем отдельную гидролазу. Наиболее тяжелые симптомы характеризуют редкую форму патологии, называемую I-клеточной болезнью (inclusion cell disease). У таких больных в лизосомах фибробластов отсутствуют почти все гидролитические ферменты, а соответствующие нерасщепленные субстраты накапливаются в клетках в виде крупных «включений». I-клеточная болезнь обусловлена рецессивной мутацией единственного гена. Это означает, что она проявляется только у людей, получивших дефектные копии гена от обоих родителей.

При изучении I-клеточной болезни оказалось, что в лизосомах все гидролазы отсутствуют, но в крови они обнаруживаются. Из этого следует, что структурные гены, кодирующие их, не повреждены. Аномалия в данном случае вызвана нарушениями процесса сортировки в аппарате Гольджи, в результате чего гидролазы вместо того, чтобы поступать в лизосомы, секретируются. Неправильная сортировка происходит из-за повреждения или отсутствия GlcNAc-фосфотрансферазы . Лизосомные ферменты в таких клетках не фосфорилируются и маннозофосфатный рецептор не может собрать их окаймленные пузырьки в транс-сети Гольджи. Вместо этого они доставляются к клеточной поверхности и секретируются. Те олигосахариды, которые у нормальных лизосомных ферментов содержали бы М6Ф, превращаются в олигосахариды "сложного" типа, содержащие GlcNAc, галактозу и сиаловую кислоту. Это показывает, что в норме фосфорилирование маннозы в цис- компартменте Гольджи предотвращает последующий процессинг олигосахаридов гидролаз в сложные формы в промежуточном компартменте Гольджи и транс- компартменте Гольджи.

Пероксисомы.

Общая характеристика.

Пероксисомы получили такое название благодаря тому, что обычно в их состав входит один или более ферментов, использующих молекулярный кислород для отщепления атомов водорода от некоторых органических субстратов (R) в окислительной реакции с образованием перекиси водорода. RH₂ + O₂→ R + H₂O₂.

Ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции, называют оксидоредуктазами. К оксидоредуктазам относится каталаза. Каталаза – это гемопротеин, содержащий 4 гемовые группы. Мономеры, не содержащее гемм, образуются в цитозоле. Далее они переносятся в просвет пероксисом и там собираются в тетрамеры в присутствии гема. Мономер содержит специфическую последовательность аминокислот, «направляющую» его в пероксисому; а на обращенной к цитозолю мембране пероксисомы содержат уникальный белок, который работает в качестве рецептора, распознающего сигнал на вносимом белке. Считается, что все мембранные белки пероксисом также поступают из цитозоля.

Каталаза использует Н₂О_2,образованную другими ферментами в пероксисоме, для окисления множества субстратов – например, фенолов, муравьиной кислоты, формальдегида и спирта – с помощью «окислительной» реакции:

Н₂О₂ +R'Н₂→ 2Н₂О+R'.

Этот тип реакции особенно важен в клетках почек и печени, перкосисомы которых обезвреживают множество ядовитых веществ, попадающих в кровоток. Почти половина этанола, который мы выпиваем, окисляется до ацеальдегида именно таким способом.

Наряду с пероксидазной активностью каталаза способна разлагать перекись водорода, когда появляется ее избыток в клетке:

2Н₂О₂ →2Н₂О+О_2.

Особенно важную роль пероксисомы играют в растительных клетках, в которых выделяют 2 типа пероксисом. Одни из них обнаруживаются в листьях; эти пероксисомы катализируют окисление побочного продукта реакции, в которой СО₂ превращается в углевод. Другой тип пероксисом встречается в прорастающих семенах. В данном случае пероксисомы служат для превращения жирных кислот, запасенных в липидах семян, в сахара, необходимые для роста молодого растения.

Существует 2 гипотезы образования пероксисом:

1) так называемая препероксисома образуется из ЭПР, где могут иметься определенные участки, на которых накапливаются белки пероксисом.

2) существует постоянная предшествующая структура, то есть пероксисома –самореплицирующаяся органелла.

Уратоксидаза окисляет мочевую кислоту с образованием аллантоина.

Пероксисомные болезни.

В настоящее время известны три синдрома, которые рассматривают как наследственные пероксисомные болезни: акаталаземия, цереброгепаторенальный синдром Целлвегера и системная недостаточность карнитина.

Акаталаземия – заболевание, в основе которого лежит резкое снижение активности каталазы в печени и других органах. Основным клиническим синдромом этого заболевания являются гангренозные изъязвления полости рта.

Цереброгепаторенальный синдром Целлвегера характеризуется:

1. отсутствием пероксисом в гепатоцитах;

2. снижением каталазной активности печени до 20% и менее;

3. редукцией эндоплазматического ретикулума;

4. атрофией и уменьшением числа митохондрий;

5. увеличением в гепатоцитах количества гранул гликогена и липидных вакуолей.

Ведущим клиническим проявлением недостаточности пероксисом является нарушение синтеза желчных кислот. Системная недостаточность карнитина сопровождается окислением жирных кислот в скелетных мышцах, печени, плазме крови. В клинике наблюдается миопатия с периодическими нарушениями функции печени и головного мозга.

Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 446; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 678 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!