Мембранске органеле ћелије

Ћелијске органеле

Органеле (organellae) су обавезне микроструктуре за све ћелије, обављајући одређене виталне функције. Прави се разлика између мембранских и немембранских органела. Мембранске органеле, одвојене од околне хијалоплазме мембранама, укључују ендоплазматски ретикулум, унутрашњи мрежасти апарат (Голџијев комплекс), лизозоме, пероксизоме и митохондрије.

Мембранске органеле ћелије

Све мембранске органеле су изграђене од елементарних мембрана, чији је принцип организације сличан структури цитолема. Цитофизиолошки процеси су повезани са сталном адхезијом, фузијом и раздвајањем мембрана, док су могуће адхезија и уједињење само тополошки идентичних мембранских монослојева. Дакле, спољашњи слој било које органелне мембране окренут ка хијалоплазми идентичан је унутрашњем слоју цитолеме, а унутрашњи слој окренут ка шупљини органеле сличан је спољашњем слоју цитолеме.

Ендоплазматски ретикулум (reticulum endoplasmaticum) је јединствена континуирана структура коју формира систем цистерни, тубула и спљоштених кесица. Електронске микрографије разликују грануларни (груби, грануларни) и негрануларни (глатки, агрануларни) ендоплазматски ретикулум. Спољашња страна грануларног ретикулума је прекривена рибозомима, док негрануларна страна нема рибозоме. Грануларни ендоплазматски ретикулум синтетише (на рибозомима) и транспортује протеине. Негрануларни ретикулум синтетише липиде и угљене хидрате и учествује у њиховом метаболизму [на пример, стероидни хормони у кори надбубрежне жлезде и Лајдиговим ћелијама (сустеноцитима) тестиса; гликоген у ћелијама јетре]. Једна од најважнијих функција ендоплазматског ретикулума је синтеза мембранских протеина и липида за све ћелијске органеле.

Унутрашњи ретикуларни апарат, или Голџијев комплекс (apparatus reticularis internus), је скуп кесица, везикула, цистерни, цеви и плоча ограничених биолошком мембраном. Елементи Голџијевог комплекса су међусобно повезани уским каналима. Структуре Голџијевог комплекса су место где се синтетишу и акумулирају полисахариди, комплекси протеина и угљених хидрата, који се излучују из ћелија. Тако се формирају секреторне грануле. Голџијев комплекс је присутан у свим људским ћелијама, осим еритроцита и рожнатих љуски епидермиса. У већини ћелија, Голџијев комплекс се налази око или близу једра, у егзокриним ћелијама - изнад једра, у апикалном делу ћелије. Унутрашња конвексна површина структура Голџијевог комплекса окренута је ка ендоплазматском ретикулуму, а спољашња, конкавна површина ка цитоплазми.

Мембране Голџијевог комплекса формирају се од грануларног ендоплазматског ретикулума и транспортују се транспортним везикулама. Секреторне везикуле стално пупе са спољашње стране Голџијевог комплекса, а мембране његових цистерни се стално обнављају. Секреторне везикуле снабдевају мембранским материјалом ћелијску мембрану и гликокаликс. Ово обезбеђује обнављање плазма мембране.

Лизозоми (лизозоми) су везикуле пречника 0,2-0,5 μм, које садрже око 50 врста различитих хидролитичких ензима (протеазе, липазе, фосфолипазе, нуклеазе, гликозидазе, фосфатазе). Лизозомалне ензиме синтетишу на рибозомима грануларног ендоплазматског ретикулума, одакле се транспортним везикулама преносе у Голџијев комплекс. Примарни лизозоми пупољком се одвајају од везикула Голџијевог комплекса. У лизозомима се одржава кисела средина, њен pH варира од 3,5 до 5,0. Мембране лизозома су отпорне на ензиме који се у њима налазе и штите цитоплазму од њиховог дејства. Повреда пропустљивости лизозомалне мембране доводи до активације ензима и тешког оштећења ћелије, укључујући и њену смрт.

У секундарним (зрелим) лизозомима (фаголизозомима), биополимери се разлажу у мономере. Потоњи се транспортују кроз лизозомску мембрану у ћелијску хијалоплазму. Несварене супстанце остају у лизозому, услед чега се лизозом трансформише у такозвано резидуално тело високе густине електрона.

Пероксизоми (peroxysomae) су везикуле пречника од 0,3 до 1,5 µm. Садрже оксидативне ензиме који уништавају водоник-пероксид. Пероксизоми учествују у разградњи аминокиселина, метаболизму липида, укључујући холестерол, пурине, и детоксикацији многих токсичних супстанци. Верује се да се мембране пероксизома формирају пупљењем из негрануларног ендоплазматског ретикулума, а ензиме синтетишу полирибозоми.

Митохондрије (mitochondrii), које су „енергетске станице ћелије“, учествују у процесима ћелијског дисања и претварања енергије у облике доступне за употребу ћелије. Њихове главне функције су оксидација органских супстанци и синтеза аденозин трифосфата (АТП). Митохондрије су округле, издужене или штапићасте структуре дужине 0,5-1,0 μm и ширине 0,2-1,0 μm. Број, величина и локација митохондрија зависе од функције ћелије, њених енергетских потреба. У кардиомиоцитима, мишићним влакнима дијафрагме, постоји много великих митохондрија. Налазе се у групама између миофибрила, окружене гранулама гликогена и елементима негрануларног ендоплазматског ретикулума. Митохондрије су органеле са двоструким мембранама (свака дебљине око 7 nm). Између спољашње и унутрашње митохондријалне мембране налази се интермембрански простор ширине 10-20 nm. Унутрашња мембрана формира бројне наборе, или кристе. Обично су кристе оријентисане преко дуге осе митохондрија и не досежу до супротне стране митохондријалне мембране. Захваљујући кристама, површина унутрашње мембране се драматично повећава. Тако је површина криста једне митохондрије хепатоцита око 16 μм. Унутар митохондрија, између криста, налази се ситнозрнасти матрикс у коме су видљиве грануле пречника око 15 nm (митохондријални рибозоми) и танке нити које представљају молекуле дезоксирибонуклеинске киселине (ДНК).

Синтези АТП-а у митохондријама претходе почетне фазе које се одвијају у хијалоплазми. У њој (у одсуству кисеоника), шећери се оксидују до пирувата (пирувинске киселине). Истовремено се синтетише мала количина АТП-а. Главна синтеза АТП-а се одвија на мембранама криста у митохондријама уз учешће кисеоника (аеробна оксидација) и ензима присутних у матриксу. Током ове оксидације, ствара се енергија за ћелијске функције, а ослобађају се угљен-диоксид (CO2 ₎ и вода (H2O ₎. У митохондријама се синтетишу молекули информативних, транспортних и рибозомских нуклеинских киселина (РНК) на сопственим молекулима ДНК.

Митохондријални матрикс такође садржи рибозоме величине до 15 nm. Међутим, митохондријалне нуклеинске киселине и рибозоми се разликују од сличних структура ове ћелије. Дакле, митохондрије имају свој систем неопходан за синтезу протеина и саморепродукцију. Повећање броја митохондрија у ћелији се дешава кроз њену деобу на мање делове који расту, повећавају се у величини и способни су да се поново деле.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]