Ląstelės membraniniai organeliai

Ląstelių organelės

Organelės (organelės) yra būtinos visoms ląstelėms mikrostruktūros, atliekančios tam tikras gyvybines funkcijas. Skiriamos membraninės ir nemembraninės organelės. Membraninėms organelėms, atskirtoms nuo aplinkinės hialoplazmos membranomis, priklauso endoplazminis tinklas, vidinis tinklelio aparatas (Golgio kompleksas), lizosomos, peroksisomos ir mitochondrijos.

Ląstelės membraninės organelės

Visos membraninės organelės sudarytos iš elementarių membranų, kurių organizacijos principas panašus į citolemų struktūrą. Citofiziologiniai procesai susiję su nuolatiniu membranų sukibimu, susiliejimu ir atsiskyrimu, tuo tarpu galimas tik topologiškai identiškų membraninių monosluoksnių sukibimas ir suvienijimas. Taigi, bet kurios organelės membranos, nukreiptos į hialoplazmą, išorinis sluoksnis yra identiškas citolemos vidiniam sluoksniui, o vidinis sluoksnis, nukreiptas į organelės ertmę, yra panašus į citolemos išorinį sluoksnį.

Endoplazminis tinklas (reticulum endoplasmaticum) yra viena ištisinė struktūra, sudaryta iš cisternų, kanalėlių ir suplokštėjusių maišelių sistemos. Elektronmikroskopijos leidžia atskirti granuliuotą (šiurkštų, granuliuotą) ir negranuliuotą (lygų, agranuliuotą) endoplazminį tinklą. Išorinė granuliuoto tinklo pusė padengta ribosomomis, o negranuliuotoje pusėje ribosomų nėra. Granuliuotas endoplazminis tinklas sintetina (ant ribosomų) ir transportuoja baltymus. Negranuliuotas tinklas sintetina lipidus ir angliavandenius bei dalyvauja jų metabolizme [pavyzdžiui, steroidinius hormonus antinksčių žievėje ir sėklidžių Leidigo ląstelėse (sustenocituose); glikogeną kepenų ląstelėse]. Viena iš svarbiausių endoplazminio tinklo funkcijų yra membraninių baltymų ir lipidų sintezė visoms ląstelių organelėms.

Vidinis tinklinis aparatas, arba Goldžio kompleksas (apparatus reticularis internus), yra maišelių, pūslelių, cisternų, vamzdelių ir plokštelių rinkinys, apribotas biologine membrana. Goldžio komplekso elementai yra sujungti vienas su kitu siaurais kanalais. Goldžio komplekso struktūros yra vieta, kur sintetinami ir kaupiami polisacharidai, baltymų ir angliavandenių kompleksai, kurie išsiskiria iš ląstelių. Taip susidaro sekrecinės granulės. Goldžio kompleksas yra visose žmogaus ląstelėse, išskyrus eritrocitus ir epidermio raginius žvynelius. Daugumoje ląstelių Goldžio kompleksas yra aplink branduolį arba šalia jo, egzokrininėse ląstelėse – virš branduolio, viršūninėje ląstelės dalyje. Vidinis išgaubtas Goldžio komplekso struktūrų paviršius yra nukreiptas į endoplazminį tinklą, o išorinis, įgaubtas paviršius – į citoplazmą.

Goldžio komplekso membranas sudaro granuliuotasis endoplazminis tinklas, o jas transportuoja transportinės pūslelės. Sekrecinės pūslelės nuolat pumpuruoja nuo Goldžio komplekso išorinės pusės, o jo cisternų membranos nuolat atsinaujina. Sekrecinės pūslelės aprūpina membranine medžiaga ląstelės membranai ir glikokaliksui. Tai užtikrina plazminės membranos atsinaujinimą.

Lizosomos (lizosomos) yra 0,2–0,5 μm skersmens pūslelės, kuriose yra apie 50 tipų įvairių hidrolizės fermentų (proteazių, lipazių, fosfolipazių, nukleazių, glikozidazių, fosfatazių). Lizosominiai fermentai sintetinami granuliuoto endoplazminio tinklo ribosomose, iš kur transportinėmis pūslelėmis jie pernešami į Goldžio kompleksą. Pirminės lizosomos pumpuruoja iš Goldžio komplekso pūslelių. Lizosomose palaikoma rūgštinė aplinka, jos pH svyruoja nuo 3,5 iki 5,0. Lizosomų membranos yra atsparios jose esantiems fermentams ir apsaugo citoplazmą nuo jų veikimo. Lizosomų membranos pralaidumo pažeidimas sukelia fermentų aktyvaciją ir didelę ląstelės pažeidimą, įskaitant jos žūtį.

Antrinėse (subrendusiose) lizosomose (fagolizosomose) biopolimerai suskaidomi į monomerus. Pastarieji per lizosomų membraną transportuojami į ląstelės hialoplazmą. Nesuvirškintos medžiagos lieka lizosomoje, dėl ko lizosoma transformuojama į vadinamąjį didelio elektronų tankio liekamąjį kūną.

Peroksisomos (peroksisomos) yra 0,3–1,5 µm skersmens pūslelės. Jose yra oksidacinių fermentų, kurie skaido vandenilio peroksidą. Peroksisomos dalyvauja aminorūgščių skaidyme, lipidų, įskaitant cholesterolį, purinus, metabolizme ir daugelio toksinių medžiagų detoksikacijoje. Manoma, kad peroksisomų membranos susidaro pumpuruojant iš negranulinio endoplazminio tinklo, o fermentus sintezuoja poliribosomos.

Mitochondrijos (mitochondrijos), kurios yra „ląstelės energijos stotys“, dalyvauja ląstelių kvėpavimo procesuose ir energijos pavertime į ląstelei prieinamas formas. Pagrindinės jų funkcijos yra organinių medžiagų oksidacija ir adenozino trifosfato (ATP) sintezė. Mitochondrijos yra apvalios, pailgos arba lazdelės formos struktūros, kurių ilgis yra 0,5–1,0 μm, o plotis – 0,2–1,0 μm. Mitochondrijų skaičius, dydis ir vieta priklauso nuo ląstelės funkcijos, jos energijos poreikių. Kardiomiocituose, diafragmos raumeninėse skaidulose, yra daug didelių mitochondrijų. Jos išsidėsčiusios grupėmis tarp miofibrilų, apsuptos glikogeno granulių ir negranulinio endoplazminio tinklo elementų. Mitochondrijos yra organelės su dvigubomis membranomis (kiekvienos storis apie 7 nm). Tarp išorinės ir vidinės mitochondrijų membranų yra 10–20 nm pločio tarpmembraninė erdvė. Vidinė membrana sudaro daugybę raukšlių, arba kristų. Paprastai kristos yra orientuotos skersai mitochondrijos išilginės ašies ir nepasiekia priešingos mitochondrijų membranos pusės. Dėl kristų vidinės membranos plotas smarkiai padidėja. Taigi, vienos hepatocito mitochondrijos kristų paviršius yra apie 16 μm. Mitochondrijos viduje, tarp kristų, yra smulkiagrūdė matrica, kurioje matomos maždaug 15 nm skersmens granulės (mitochondrijų ribosomos) ir ploni siūlai, vaizduojantys deoksiribonukleorūgšties (DNR) molekules.

Prieš ATP sintezę mitochondrijose prasideda pradiniai etapai, vykstantys hialoplazmoje. Joje (nesant deguonies) cukrūs oksiduojami į piruvatą (piruvinę rūgštį). Tuo pačiu metu sintetinamas nedidelis kiekis ATP. Pagrindinė ATP sintezė vyksta mitochondrijų kristalų membranose, dalyvaujant deguoniui (aerobinė oksidacija) ir matricoje esantiems fermentams. Šios oksidacijos metu susidaro energija ląstelės funkcijoms, išsiskiria anglies dioksidas (CO2 ₎ ir vanduo (H2O ₎. Mitochondrijose ant savo DNR molekulių sintetinamos informacinės, pernašos ir ribosominės nukleorūgštys (RNR).

Mitochondrijų matricoje taip pat yra iki 15 nm dydžio ribosomų. Tačiau mitochondrijų nukleorūgštys ir ribosomos skiriasi nuo panašių šios ląstelės struktūrų. Taigi, mitochondrijos turi savo sistemą, būtiną baltymų sintezei ir savęs dauginimuisi. Mitochondrijų skaičiaus padidėjimas ląstelėje vyksta jai dalijantis į mažesnes dalis, kurios auga, didėja ir vėl gali dalytis.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]