Внутриклеточное пищеварение — это эволюционно древний процесс расщепления органических веществ (макромолекул), поступающих в клетку извне или находящихся внутри неё, до простых соединений с помощью гидролитических ферментов. Ниже приведена подробная характеристика этого процесса, его механизмов и этапов. Основные механизмы поступления веществ Для начала процесса пищеварения клетка должна захватить субстрат. Это происходит посредством эндоцитоза, который делится на два типа:
- Фагоцитоз: захват крупных твердых частиц (характерен для простейших и специализированных клеток иммунитета, например, макрофагов).
- Пиноцитоз: поглощение капель жидкости с растворенными в них веществами.
Клеточные структуры и ферменты Главным органоидом, обеспечивающим внутриклеточное пищеварение, является лизосома.
- Первичные лизосомы: отпочковываются от аппарата Гольджи и содержат набор неактивных гидролитических ферментов (около 40 видов: протеазы, липазы, нуклеазы, гликозидазы).
- Кислая среда: ферменты лизосом активны только при низком уровне pH (около 4.5–5.0), который поддерживается протонными насосами в мембране органоида.
Этапы процесса пищеварения Процесс протекает в строгой последовательности:
- Образование фагосомы: после захвата вещества мембрана смыкается, образуя пузырек внутри цитоплазмы.
- Слияние и активация: первичная лизосома сливается с фагосомой, образуя вторичную лизосому (пищеварительную вакуоль). В этот момент ферменты активируются.
- Гидролиз: сложные полимеры расщепляются до мономеров:
- Белки аминокислоты
- Полисахариды моносахариды
- Липиды глицерин и жирные кислоты
- Нуклеиновые кислоты нуклеотиды
- Абсорбция: продукты расщепления проходят через мембрану лизосомы в цитоплазму, где используются для энергетических нужд или синтеза собственных веществ клетки.
- Образование остаточного тельца: непереваренные остатки остаются внутри лизосомы. У простейших они удаляются путем экзоцитоза, у многоклеточных могут накапливаться в клетке (например, пигмент старения липофусцин).
Типы внутриклеточного пищеварения по источнику субстрата
| Тип | Описание | Значение |
|---|---|---|
| Гетерофагия | Расщепление веществ, поступивших в клетку из внешней среды. | Питание (у простейших) или защита (у иммунных клеток). |
| Аутофагия | Разрушение собственных поврежденных органоидов или структур клетки. | Обновление клеточного состава, выживание при голодании. |
Биологическое значение
- Трофическая функция: обеспечение клетки строительным материалом и энергией.
- Защитная функция: уничтожение чужеродных агентов (бактерий, вирусов).
- Регуляторная функция: удаление избыточных структур и участие в процессах апоптоза (запрограммированной гибели клетки).
Было бы полезно составить для вас схему-сравнение внутриклеточного и внеклеточного пищеварения для наглядности?
Форма ответа
Ответы и вопросы пользователей