Organelle błonowe komórki

Organelle komórkowe

Organelle (organelle) są obowiązkowymi mikrostrukturami dla wszystkich komórek, pełniącymi pewne ważne funkcje. Rozróżnia się organelle błonowe i niebłonowe. Organelle błonowe, oddzielone od otaczającej hialoplazmy błonami, obejmują siateczkę śródplazmatyczną, aparat wewnętrznej siatki (aparat Golgiego), lizosomy, peroksysomy i mitochondria.

Organelle błonowe komórki

Wszystkie organelle błonowe zbudowane są z elementarnych błon, których zasada organizacji jest podobna do struktury cytolemmy. Procesy cytofizjologiczne są związane ze stałą adhezją, fuzją i separacją błon, podczas gdy adhezja i unifikacja są możliwe tylko topologicznie identycznych monowarstw błonowych. Zatem zewnętrzna warstwa dowolnej błony organelli zwrócona w stronę hialoplazmy jest identyczna z wewnętrzną warstwą cytolemmy, a wewnętrzna warstwa zwrócona w stronę jamy organelli jest podobna do zewnętrznej warstwy cytolemmy.

Retikulum endoplazmatyczne (reticulum endoplasmaticum) to pojedyncza ciągła struktura utworzona przez system cystern, kanalików i spłaszczonych woreczków. Mikrofotografie elektronowe rozróżniają ziarniste (szorstkie, ziarniste) i nieziarniste (gładkie, aziarniste) retikulum endoplazmatyczne. Zewnętrzna strona retikulum ziarnistego jest pokryta rybosomami, podczas gdy strona nieziarnista nie zawiera rybosomów. Granulowane retikulum endoplazmatyczne syntetyzuje (na rybosomach) i transportuje białka. Nieziarniste retikulum syntetyzuje lipidy i węglowodany oraz uczestniczy w ich metabolizmie [na przykład hormony steroidowe w korze nadnerczy i komórkach Leydiga (sustenocyty) jąder; glikogen w komórkach wątroby]. Jedną z najważniejszych funkcji retikulum endoplazmatycznego jest synteza białek błonowych i lipidów dla wszystkich organelli komórkowych.

Aparat siateczkowy wewnętrzny, czyli kompleks Golgiego (aparatus reticularis internus), to zbiór woreczków, pęcherzyków, zbiorników, rurek i płytek ograniczonych błoną biologiczną. Elementy kompleksu Golgiego są połączone ze sobą wąskimi kanałami. Struktury kompleksu Golgiego to miejsca, w których syntetyzowane i gromadzone są polisacharydy, kompleksy białkowo-węglowodanowe, a następnie wydalane z komórek. W ten sposób powstają granulki wydzielnicze. Kompleks Golgiego występuje we wszystkich komórkach ludzkich, z wyjątkiem erytrocytów i rogowych łusek naskórka. W większości komórek kompleks Golgiego znajduje się wokół jądra lub w jego pobliżu, w komórkach zewnątrzwydzielniczych - nad jądrem, w części wierzchołkowej komórki. Wewnętrzna wypukła powierzchnia struktur kompleksu Golgiego zwrócona jest w stronę siateczki śródplazmatycznej, a zewnętrzna, wklęsła powierzchnia zwrócona jest w stronę cytoplazmy.

Błony aparatu Golgiego są tworzone przez ziarniste retikulum endoplazmatyczne i są transportowane przez pęcherzyki transportowe. Pęcherzyki wydzielnicze stale odrastają z zewnętrznej strony aparatu Golgiego, a błony jego zbiorników są stale odnawiane. Pęcherzyki wydzielnicze dostarczają materiał błonowy do błony komórkowej i glikokaliksu. Zapewnia to odnowę błony plazmatycznej.

Lizosomy (lysosomy) to pęcherzyki o średnicy 0,2-0,5 μm, zawierające około 50 rodzajów różnych enzymów hydrolitycznych (proteazy, lipazy, fosfolipazy, nukleazy, glikozydazy, fosfatazy). Enzymy lizosomalne są syntetyzowane na rybosomach ziarnistego retikulum endoplazmatycznego, skąd są transportowane pęcherzykami transportowymi do aparatu Golgiego. Z pęcherzyków aparatu Golgiego odrastają pierwotne lizosomy. W lizosomach utrzymuje się kwaśne środowisko, jego pH waha się od 3,5 do 5,0. Błony lizosomów są odporne na zawarte w nich enzymy i chronią cytoplazmę przed ich działaniem. Naruszenie przepuszczalności błony lizosomalnej prowadzi do aktywacji enzymów i poważnych uszkodzeń komórki, włącznie z jej śmiercią.

W lizosomach wtórnych (dojrzałych) (fagolizosomach) biopolimery są trawione do monomerów. Te ostatnie są transportowane przez błonę lizosomalną do hialoplazmy komórki. Niestrawione substancje pozostają w lizosome, w wyniku czego lizosom przekształca się w tzw. ciało resztkowe o wysokiej gęstości elektronowej.

Peroksysomy (peroxysomae) to pęcherzyki o średnicy od 0,3 do 1,5 µm. Zawierają enzymy utleniające, które niszczą nadtlenek wodoru. Peroksysomy uczestniczą w rozkładzie aminokwasów, metabolizmie lipidów, w tym cholesterolu, puryn i detoksykacji wielu toksycznych substancji. Uważa się, że błony peroksysomów powstają w wyniku pączkowania z nieziarnistego retikulum endoplazmatycznego, a enzymy są syntetyzowane przez polirybosomy.

Mitochondria (mitochondria), które są „stacjami energetycznymi komórki”, uczestniczą w procesach oddychania komórkowego i przekształcania energii w formy dostępne dla komórki. Ich główne funkcje to utlenianie substancji organicznych i synteza adenozynotrójfosforanu (ATP). Mitochondria to okrągłe, wydłużone lub prętowate struktury o długości 0,5-1,0 μm i szerokości 0,2-1,0 μm. Liczba, wielkość i położenie mitochondriów zależą od funkcji komórki, jej zapotrzebowania energetycznego. W kardiomiocytach, włóknach mięśniowych przepony, występuje wiele dużych mitochondriów. Znajdują się one w grupach pomiędzy miofibrylami, otoczone granulkami glikogenu i elementami nieziarnistego retikulum endoplazmatycznego. Mitochondria to organelle z podwójnymi błonami (każda o grubości około 7 nm). Pomiędzy zewnętrzną i wewnętrzną błoną mitochondrialną znajduje się przestrzeń międzybłonowa o szerokości 10-20 nm. Błona wewnętrzna tworzy liczne fałdy, czyli grzebienie. Zazwyczaj grzebienie są zorientowane w poprzek długiej osi mitochondrium i nie sięgają przeciwległej strony błony mitochondrialnej. Dzięki grzebieniom powierzchnia błony wewnętrznej dramatycznie się zwiększa. Tak więc powierzchnia grzebienia jednego mitochondrium hepatocytu wynosi około 16 μm. Wewnątrz mitochondrium, pomiędzy grzebieniami, znajduje się drobnoziarnista matryca, w której widoczne są granulki o średnicy około 15 nm (rybosomy mitochondrialne) oraz cienkie nici reprezentujące cząsteczki kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA).

Syntezie ATP w mitochondriach poprzedzają początkowe etapy zachodzące w hialoplazmie. W niej (przy braku tlenu) cukry utleniane są do pirogronianu (kwasu pirogronowego). Jednocześnie syntetyzowana jest niewielka ilość ATP. Główna synteza ATP zachodzi na błonach grzebieni w mitochondriach przy udziale tlenu (utlenianie tlenowe) i enzymów obecnych w macierzy. Podczas tego utleniania powstaje energia dla funkcji komórkowych, a także uwalniany jest dwutlenek węgla (CO2 ₎ i woda (H2O ₎. W mitochondriach na własnych cząsteczkach DNA syntetyzowane są cząsteczki informacji, transportu i rybosomalnych kwasów nukleinowych (RNA).

Macierz mitochondrialna zawiera również rybosomy o wielkości do 15 nm. Jednak kwasy nukleinowe i rybosomy mitochondrialne różnią się od podobnych struktur tej komórki. Tak więc mitochondria mają własny system niezbędny do syntezy białek i samoreprodukcji. Wzrost liczby mitochondriów w komórce następuje poprzez jej podział na mniejsze części, które rosną, zwiększają rozmiar i są zdolne do ponownego podziału.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]