Поміркуйте

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

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

травлення, 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).

Роль лізосом

у внутрішньоклітинному травленні

Внутрішньоклітинне травлення відбувається у спеціальних органелах — травних вакуолях, які можуть існувати постійно або утворюватися під час фагоцитозу чи піноци-тозу (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.

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 біл-

ка убіквітину, який розпізнається протео-сомою.

Протеази протеосом розривають пептид-ні 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 лізо-сомах власних матеріалів клітини: запасних речовин, макромолекул або органел, які втратили функціональну активність. Ауто-фагоцитоз 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.

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?

Це матеріал з підручника Біологія і Екологія 10 клас Задорожний