1) Гидролитические ферменты (гидролазы), которые направляются в компартмент лизосом.

Известно, что только белки предшественники гидролаз имеют особую маннозную группу в своем составе. В цис-цистернах эти группы фосфолирируются. И далее, вместе с другими белками, переносятся от цистерны к цистерне в транс-участок. Мембраны транс-полюса содержат особый рецептор манноза-6-фосфат, который специфически узнает фосфолиророванные маннозные группировки элементов и взаимодействует с ними. Это связывание осуществляется при нейтральных значениях рН внутри цистерн транс-полюса. На мембранах пузырьков манноза-6-фосфатные рецепторы образуют группы, которые концентрируются в окаймленных клатрином пузырьках. Оторвавшись от трансполюса, эти пузырьки теряют клатрин, сливаются с эндосомами, перенося свои лизосомные ферменты (гидролазы), связанные с мембранными рецепторами в эту вакуоль. Внутри эндосом, благодаря работе протонного переносчика, происходит закисление среды и начиная с рН=6 лизосомные ферменты гидролазы отсоединяются от маноза-6-фосфата активируются и начинают работать. Участки же мембран, вместе с рецепторами, возвращаются путем рециклинга обратно в транссеть комплекса Гольджи.

2) Белки, которые накапливаются в секреторных вакуолях и выделяются из клетки только при получении специальных сигналов. Это путь стимулируемой секреции. Считают, что та часть белков, которая накапливается в секреторных вакуолях и выводится из клетки после поступления сигнала либо нервного, либо гормонального, проходят такую же процедуру отбора сортировки на рецепторах цистерн комплекса Гольджи. Эти секреторные белки попадают сначала в мелкие вакуоли, которые тоже одеты клатрином. В секреторных вакуолях происходит агрегация накопленных белков в виде плотных секреторных гранул. Концентрация белка при этом в вакуолях повышается в 2000 раз по сравнению с концентрацией белка в цистернах комплекса. Затем клатрин теряется, пузырьки объединяются. Секреторные вакуоли выбрасываются из клетки путем экзоцитоза после получения клеткой соответствующего стимула.

3) Путь конститутивной (постоянной) секреции. Клетки могут постоянно выделять белки, которые связывают их с субстратами. Кроме того, непрерывно идет поток мембранных пузырьков к плазмолемме, в которых находятся элементы гликокаликса и мембранных протеинов. Этот поток не подлежит сортировке в рецепторной транс-системе комплекса Гольджи. Внешне они не отличаются от других пузырьков. Также являются окаймленными клатрином секреторными пузырьками.

Функции комплекса Гольджи:

1) Участие в сегрегации и накопление продуктов синтезированных в ЭПР;

2) Участие в химических перестройках и созревании органики. Главным образом, это перестройка олигосахаридных компонентов гликопротеинов в составе водорастворимых секретов или в составе мембран;

3) Это синтез полисахаридов, их взаимосвязь с белками, приводящая к образованию мукопротеинов, гликопротеинов;

4) Выведение готовых секретов за пределы клетки;

5) Источник клеточных лизосом.

Лизосомы.

Лизосомы не являются самостоятельными структурами клетки, т.к. они образуются за счет активности ЭПР и комплекса Гольджи. И в этом отношении они очень похожи на секреторные вакуоли. Основная их функция заключается в участии в процессах внутриклеточного расщепления, как экзогенных, так и эндогенных макромолекул.

Открыты были французским ученым Де Дювом в 1955 году. Окружены одной липопротеидной мембраной. Содержат кислые гидролитические ферменты (гидролазы), расщепляющие все органические вещества. По специфичности делятся примерно на 40 видов, например, нуклеазы, гликозидазы, сульфидазы и т.д.

Оптимум действия гидролаз рН = 5 (кислая среда). Самая характерная – кислая фосфотаза.

Было высказано предположение, что, вероятнее всего, мембраны лизосом защищены от действия кислых гидролаз олигосахаридными участками, которые присоединяются к гидролазам в ЭПР в результате процесса первичного гликозелирования. Эти участки либо не узнаются гидролазами вообще, либо просто мешают гидролазам взаимодействовать с ними.

Гидролазы обладают особенностями:

1) Развитый рецепторный аппарат;

2) За счет микротрубочек лизосомы очень активно перемещаются в клетке;

3) Они способны к локальному разрушению мембраны при контакте с эндосомами.

Лизосомы представлены несколькими фракциями. Подразделяются на первичные, вторичные, остаточные тельца (телосомы) и аутофагосомы.

Первичные лизосомы – мелкие мембранные пузырьки, около 100 нм, с бесструктурным содержимым, содержащим набор гидролаз. Их практически невозможно отличить от других секреторных пузырьков. Часть из них имеет клатриновую оболочку. Первичные лизосомы в дальнейшем сливаются с эндосомами, поступившими в клетку снаружи и образуют вторичную лизосому или внутриклеточную пищеварительную вакуоль. При слиянии первичной лизосомы с эндосомой происходит диссоциация комплекса манноза-6-фосфатного-рецептора гидролаза из-за кислой среды внутри вторичной лизосомы. Свободный фермент после потери фосфатной группы вступает в работу. Расщепляет полимеры до мономеров, затем происходит транспорт в состав гиалоплазмы клетки, где они включаются в процессы. Первичная лизосома может вновь слиться с эндосомой. Процесс слияния и переваривания - гетерофагицескай цикл.

Однако переваривание и расщепление молекул может идти и не до конца. В этом случае, в полостях лизосом происходит накопление непереваренных продуктов и вторичная лизосома превращается в остаточное тельце или в тело лизосомы. Остаточные тельца уже содержат меньше гидролаз. Они или остаются в клетке до ее гибели или выходят из клетки путем экзоцитоза. Там же происходит отложение пигмента. Например, у человека липофусцин (пигмент старения).

Кроме гетерофагического цикла, в клетках происходит и аутофагический цикл, связанный с перевариванием собственных структур клетки. Аутофагосомы присутствуют и в клетках простейших, и в клетках растений, и у животных. По своей морфологии их относят к вторичным лизосомам, но с тем отличием, что в составе этих лизосом встречаются фрагменты или даже целые цитоплазматические структуры, такие как митохондрии, пластиды, элементы ЭПР, рибосомы, гранулы гликогена и другие вещества. Полагают, что процесс образование аутофагосом связан с выстраиванием вокруг клеточного органоида первичных лизосом, затем их слияние друг с другом. Таким образом они отделяют структуру, подлежащую перевариванию, от основной цитоплазмы. Полагают, что аутофагосомы задействованы в процессе апоптоза (запрограммированная гибель). Такой функции подвергаются митохондрии печени, которые живут 9 – 10 суток. Установлено, что число лизосом увеличивается в клетке при патологии.

Лизосомные накопления – первичная генная мутация, приводящая к потере активности отдельных ферментов, участвующих в функционировании лизосом.