Membranorganeller i cellen

Celleorganeller

Organeller (organeller) er obligatoriske mikrostrukturer for alle celler, og utfører visse vitale funksjoner. Det skilles mellom membranorganeller og ikke-membranorganeller. Membranorganeller, atskilt fra det omkringliggende hyaloplasmaet av membraner, inkluderer endoplasmatisk retikulum, det indre nettapparatet (Golgi-komplekset), lysosomer, peroksisomer og mitokondrier.

Membranorganeller i cellen

Alle membranorganeller er bygget av elementære membraner, hvis organisasjonsprinsipp ligner på strukturen til cytolemmaer. Cytofysiologiske prosesser er assosiert med konstant adhesjon, fusjon og separasjon av membraner, mens adhesjon og forening av kun topologisk identiske membranmonolag er mulig. Dermed er det ytre laget av enhver organellmembran som vender mot hyaloplasma identisk med det indre laget av cytolemmaet, og det indre laget som vender mot organellens hulrom ligner på det ytre laget av cytolemmaet.

Det endoplasmatiske retikulum (reticulum endoplasmaticum) er en enkelt, kontinuerlig struktur dannet av et system av sisterner, tubuli og flate sekker. Elektronmikroskopi skiller mellom granulært (ru, granulært) og ikke-granulært (glatt, agranulært) endoplasmatisk retikulum. Yttersiden av det granulære retikulum er dekket med ribosomer, mens den ikke-granulære siden mangler ribosomer. Det granulære endoplasmatiske retikulum syntetiserer (på ribosomer) og transporterer proteiner. Det ikke-granulære retikulum syntetiserer lipider og karbohydrater og deltar i deres metabolisme [for eksempel steroidhormoner i binyrebarken og Leydig-celler (sustenocytter) i testiklene; glykogen i leverceller]. En av de viktigste funksjonene til det endoplasmatiske retikulum er syntesen av membranproteiner og lipider for alle cellulære organeller.

Det indre retikulære apparatet, eller Golgi-komplekset (apparatus reticularis internus), er en samling av sekker, vesikler, sisterner, rør og plater avgrenset av en biologisk membran. Elementene i Golgi-komplekset er forbundet med hverandre av smale kanaler. Strukturene i Golgi-komplekset er der polysakkarider, protein-karbohydratkomplekser, syntetiseres og akkumuleres og skilles ut fra cellene. Slik dannes sekretoriske granuler. Golgi-komplekset er tilstede i alle menneskeceller unntatt erytrocytter og hornskaller i epidermis. I de fleste celler er Golgi-komplekset plassert rundt eller i nærheten av kjernen, i eksokrine celler - over kjernen, i den apikale delen av cellen. Den indre konvekse overflaten av Golgi-kompleksstrukturene vender mot endoplasmatisk retikulum, og den ytre, konkave overflaten vender mot cytoplasmaet.

Membranene i Golgi-komplekset dannes av det granulære endoplasmatiske retikulum og transporteres av transportvesikler. Sekretoriske vesikler knoppes stadig av fra yttersiden av Golgi-komplekset, og membranene i sisternene fornyes stadig. Sekretoriske vesikler forsyner membranmateriale til cellemembranen og glykokalyxen. Dette sikrer fornyelse av plasmamembranen.

Lysosomer (lysosomaer) er vesikler med en diameter på 0,2–0,5 μm, som inneholder omtrent 50 typer forskjellige hydrolytiske enzymer (proteaser, lipaser, fosfolipaser, nukleaser, glykosidaser, fosfataser). Lysosomale enzymer syntetiseres på ribosomene i det granulære endoplasmatiske retikulum, hvorfra de transporteres til Golgi-komplekset via transportvesikler. Primære lysosomer knoppes av fra vesiklene i Golgi-komplekset. Lysosomer opprettholder et surt miljø, pH-verdien varierer fra 3,5 til 5,0. Lysosomernes membraner er resistente mot enzymene som finnes i dem og beskytter cytoplasmaet mot deres virkning. Brudd på permeabiliteten til lysosomalmembranen fører til aktivering av enzymer og alvorlig skade på cellen, inkludert dens død.

I sekundære (modne) lysosomer (fagolysosomer) blir biopolymerer spaltet til monomerer. Sistnevnte transporteres gjennom lysosomalmembranen inn i cellehyaloplasmaet. Ufordøyde stoffer forblir i lysosomet, noe som resulterer i at lysosomet omdannes til et såkalt restlegeme med høy elektrontetthet.

Peroksisomer (peroksysomer) er vesikler med en diameter på 0,3 til 1,5 µm. De inneholder oksidative enzymer som ødelegger hydrogenperoksid. Peroksisomer deltar i nedbrytningen av aminosyrer, metabolismen av lipider, inkludert kolesterol, puriner, og avgiftningen av mange giftige stoffer. Det antas at peroksisommembraner dannes ved knoppskyting fra det ikke-granulære endoplasmatiske retikulum, og enzymene syntetiseres av polyribosomer.

Mitokondrier (mitochondrier), som er cellens "energistasjoner", deltar i prosessene med cellulær respirasjon og omdannelse av energi til former som er tilgjengelige for bruk av cellen. Hovedfunksjonene deres er oksidasjon av organiske stoffer og syntese av adenosintrifosfat (ATP). Mitokondrier er runde, avlange eller stavformede strukturer som er 0,5–1,0 μm lange og 0,2–1,0 μm brede. Antall, størrelse og plassering av mitokondrier avhenger av cellens funksjon og energibehov. Det er mange store mitokondrier i kardiomyocytter, muskelfibre i mellomgulvet. De er plassert i grupper mellom myofibriller, omgitt av glykogengranuler og elementer av det ikke-granulære endoplasmatiske retikulum. Mitokondrier er organeller med doble membraner (hver omtrent 7 nm tykk). Mellom de ytre og indre mitokondriemembranene er det et intermembranrom som er 10–20 nm bredt. Den indre membranen danner en rekke folder, eller cristae. Vanligvis er cristaene orientert på tvers av mitokondriets lengdeakse og når ikke motsatt side av mitokondriemembranen. Takket være cristaene øker arealet av den indre membranen dramatisk. Dermed er overflaten av cristaene til ett mitokondrie i en hepatocytt omtrent 16 μm. Inne i mitokondriet, mellom cristaene, er det en finkornet matrise der granuler med en diameter på omtrent 15 nm (mitokondrielle ribosomer) og tynne tråder som representerer molekyler av deoksyribonukleinsyre (DNA) er synlige.

Syntesen av ATP i mitokondrier innledes av innledende stadier som forekommer i hyaloplasmaet. I den (i fravær av oksygen) oksideres sukkerarter til pyruvat (pyruvinsyre). Samtidig syntetiseres en liten mengde ATP. Hovedsyntesen av ATP skjer på membranene til cristae i mitokondriene med deltakelse av oksygen (aerob oksidasjon) og enzymer som er tilstede i matrisen. Under denne oksidasjonen dannes energi for cellefunksjoner, og karbondioksid (CO2 ₎ og vann (H2O ₎ frigjøres. I mitokondriene syntetiseres informasjonsmolekyler, transportmolekyler og ribosomale nukleinsyrer (RNA) på deres egne DNA-molekyler.

Mitokondriematrisen inneholder også ribosomer opptil 15 nm i størrelse. Mitokondrielle nukleinsyrer og ribosomer skiller seg imidlertid fra lignende strukturer i denne cellen. Dermed har mitokondrier sitt eget system som er nødvendig for proteinsyntese og selvreproduksjon. Økningen i antall mitokondrier i en celle skjer gjennom deling i mindre deler som vokser, øker i størrelse og er i stand til å dele seg igjen.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]