§ 34. Внутрішньоклітинне травлення

Поміркуйте

Всередині клітин немає травної системи. Як клітина переробляє речовини, які вона поглинула?

Згадайте

Травлення

Травні ферменти

Ендоцитоз

Лізосоми

Способи травлення

Травлення — процес, за якого відбувається перетравлювання їжі та її засвоєння клітинами. У результаті харчові продукти перетворюються на компоненти, позбавлені видової специфічності й придатні до засвоєння.

Існують різні способи травлення:

внутрішньоклітинне — поживні речовини надходять усередину клітини і розщеплюються ферментами її цитоплазми або лізосом;

позаклітинне (порожнинне й зовнішнє) — відбувається у позаклітинному середовищі завдяки ферментам, які виділяють клітини;

пристінкове — відбувається на структурах клітинної мембрани.

Внутрішньоклітинне травлення

Внутрішньоклітинне травлення — тип nравлення, за якого поживні речовини розщеплюються ферментами в клітинах організму. При цьому клітина активно захоплює поживні речовини з навколишнього середовища шляхом ендоцитозу.

Внутрішньоклітинне травлення найдавніше з еволюційної точки зору. Воно властиве всім одноклітинним і деяким примітивним багатоклітинним організмам (губкам і плоским червам). Як додатковий механізм травлення, воно трапляється у голкошкірих, деяких кільчастих червів і багатьох молюсків. У вищих тварин і людини внутрішньоклітинне травлення виконує захисні функції — його здійснюють лейкоцити крові й тканинні макрофаги під час фагоцитозу (мал. 34.1).

Мал. 34.1. Макрофаг захоплює бактерію

Роль лізосом у внутрішньоклітинному травленні

Внутрішньоклітинне травлення відбувається у спеціальних органелах — травних вакуолях, які можуть існувати постійно або утворюватися під час фагоцитозу чи піноцитозу (мал. 34.2). У перетравленні їжі беруть участь лізосоми. Ці органели містять понад 30 гідролітичних ферментів, що розщеплюють білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи й ліпіди. Лізосоми, що відбруньковуються від апарату Гольджі, містять ці ферменти в неактивному стані. Такі органели називають первинними лізосомами.

Мал. 34.2. Схема внутрішньоклітинного травлення

Коли первинні лізосоми зливаються з травними (фагоцитозними) вакуолями, гідролітичні ферменти активуються. Такі лізосоми, що утворюються в результаті злиття первинних лізосом з травними вакуолями і містять активні ферменти, називають вторинними лізосомами.

Під дією гідролітичних ферментів лізосом біологічні полімери розщеплюються до мономерів, які надходять у цитоплазму.

Після перетравлення лізосома стає залишковим тільцем з неперетравленими залишками їжі й ферментами. Залишкові тільця видаляються з клітини під час злиття травної вакуолі із зовнішньою мембраною.

Роль протеосом у внутрішньоклітинному травленні

У клітинах еукаріотів, архей та деяких бактерій у гідролізі білків беруть участь також протеосоми — великі білкові комплекси, що складаються з великого числа протеаз. Протеази — це ферменти, що руйнують білки. Протеосоми перетравлюють білки, які стають непотрібними клітині після виконання своїх функцій, а також пошкоджені й неправильно згорнуті білки (мал. 34.3). До того ж, протеази видаляють білки вірусів і надлишкові ферменти.

До білків, що підлягають руйнуванню, прикріплюються молекули спеціального білка убіквітину, який розпізнається протеосомою.

Протеази протеосом розривають пептидні зв’язки у молекулах білків (здійснюють протеоліз). У результаті утворюються короткі пептиди завдовжки 7—8 амінокислот.

Аутофагоцитоз і автоліз

Ферменти лізосом можуть перетравлювати не тільки речовини, що надійшли ззовні, а й структури клітини, здійснюючи аутофагоцитоз і автоліз.

Аутофагоцитоз — розщеплення в лізосомах власних матеріалів клітини: запасних речовин, макромолекул або органел, які втратили функціональну активність. Аутофагоцитоз використовується клітиною для знищення непотрібних структур, наприклад під час заміни старих органел новими, або для перетравлення білків та інших речовин, утворених усередині самої клітини.

Автоліз — самоперетравлення клітин після руйнування мембран лізосом, спричиненого патологічними змінами або старінням. Автоліз призводить до загибелі клітини. Іноді цей процес не є патологічним, а супроводжує розвиток організму або диференціювання спеціалізованих клітин. Наприклад, під час перетворення пуголовка на жабу лізосоми, що містилися в клітинах хвоста, перетравлюють його: хвіст зникає, а утворені речовини всмоктуються і використовуються іншими клітинами тіла.

Мал. 34.3. Схема роботи протеосоми

Ключова ідея

Внутрішньоклітинний тип травлення є еволюційно найдавнішим. Поживні речовини активно захоплюються з навколишнього середовища шляхом ендоцитозу й розщеплюються всередині клітини. У перетравленні їжі беруть участь ферменти лізосом і протеосоми. Можливе також перетравлення власних структур клітини у процесах аутофагоцитозу й автолізу.

Запитання та завдання

1. Як внутрішньоклітинне травлення виконує захисну функцію у людини? 2. Чим розрізняються первинні й вторинні лізосоми? 3. Чому надлишкові ферменти в клітині руйнуються? 4. Яка роль лізосом в ембріогенезі людини?

скачать dle 11.0фильмы бесплатно