2) двумембранную органеллу клетки
3) одномембранную сферическую органеллу клетки (+)
4) немембранную органеллу клетки
Лизосома — это одномембранная органелла эукариотической клетки, обычно округлой или овальной формы, ограниченная единственным фосфолипидным бислоем. Внутри неё поддерживается кислая среда с pH около 4,5–5,0, необходимая для работы кислых гидролаз: протеаз, липаз, нуклеаз, гликозидаз и фосфатаз. Мембрана изолирует эти ферменты от цитоплазмы и содержит транспортные белки, включая LAMP-белки и вакуолярную H+-АТФазу.
Основная функция лизосом заключается во внутриклеточном переваривании и рециклинге макромолекул. Они сливаются с эндосомами, фагосомами и аутофагосомами, обеспечивая разрушение поступивших извне веществ, повреждённых органелл и клеточного материала. Лизосомная система тесно связана с аутофагией, регуляцией обмена веществ и презентацией антигенов; доставке ряда гидролаз в лизосомы предшествует их сортировка в аппарате Гольджи по сигналу маннозо-6-фосфата.
Нарушение синтеза лизосомных ферментов, транспорта субстратов или функционирования мембранных белков приводит к лизосомным болезням накопления. Для них характерно внутриклеточное отложение нерасщеплённых липидов, гликогена, мукополисахаридов или других соединений с поражением нервной системы, печени, селезёнки, костей и других органов. Подтверждение диагноза основано на определении активности соответствующего фермента, исследовании биомаркеров и молекулярно-генетическом анализе гена, при этом электронная микроскопия имеет вспомогательное значение.
| Критерий | Лизосома | Дифференциальная характеристика |
|---|---|---|
| Мембранная организация | Одна мембрана | Митохондрии и ядро имеют две мембраны; рибосомы и протеасомы мембраной не окружены |
| Типичный вид | Округлая или овальная везикула | Форма зависит от стадии созревания и взаимодействия с эндосомами, фагосомами и аутофагосомами |
| Внутренняя среда | Кислая, pH примерно 4,5–5,0 | Кислотность поддерживается вакуолярной H+-АТФазой и активирует кислые гидролазы |
| Основные ферменты | Кислые протеазы, липазы, нуклеазы, гликозидазы, фосфатазы | Пероксисомы преимущественно содержат ферменты окисления, а протеасомы расщепляют убиквитинированные белки в цитозоле |
| Функции | Гетерофагия, аутофагия, деградация и рециклинг клеточных компонентов | Эндосомы главным образом сортируют и транспортируют материал, но не обеспечивают полный лизосомный гидролиз |
| Нарушения функции | Лизосомные болезни накопления | Клинически возможны органомегалия, неврологические расстройства, скелетные изменения, миопатия и прогрессирующее поражение органов |
| Подтверждение патологии | Определение активности фермента и выявление патогенного варианта гена | Биохимические тесты оценивают функциональный дефект, а генетическое исследование подтверждает его молекулярную причину |
Одномембранная организация принципиально отличает лизосому от двумембранных органелл и немембранных клеточных структур. Лизосомы образуются из эндосомального компартмента при участии аппарата Гольджи и постоянно взаимодействуют с другими внутриклеточными везикулами. В генетической практике важно учитывать, что один и тот же клинический фенотип может быть обусловлен дефектом фермента, мембранного белка или внутриклеточного транспорта. Раннее выявление заболевания позволяет рассмотреть ферментозаместительную терапию, субстрат-редуцирующее лечение и другие патогенетические подходы.