Membránové organely bunky

Bunkové organely

Organely (organely) sú povinné mikroštruktúry pre všetky bunky, ktoré vykonávajú určité životne dôležité funkcie. Rozlišuje sa medzi membránovými a nemembránovými organelami. Membránové organely, oddelené od okolitej hyaloplazmy membránami, zahŕňajú endoplazmatické retikulum, vnútorný sieťový aparát (Golgiho komplex), lyzozómy, peroxizómy a mitochondrie.

Membránové organely bunky

Všetky membránové organely sú tvorené elementárnymi membránami, ktorých princíp organizácie je podobný štruktúre cytolém. Cytofyziologické procesy sú spojené s neustálou adhéziou, fúziou a separáciou membrán, pričom adhézia a zjednotenie sú možné iba topologicky identických membránových monovrstiev. Vonkajšia vrstva akejkoľvek membrány organely smerujúca k hyaloplazme je teda identická s vnútornou vrstvou cytolémy a vnútorná vrstva smerujúca do dutiny organely je podobná vonkajšej vrstve cytolémy.

Endoplazmatické retikulum (reticulum endoplasmaticum) je jediná súvislá štruktúra tvorená systémom cisterien, tubulov a sploštených vačkov. Elektrónové mikrofotografie rozlišujú medzi granulárnym (drsným, granulárnym) a negranulárnym (hladkým, agranulárnym) endoplazmatickým retikulom. Vonkajšia strana granulárneho retikula je pokrytá ribozómami, zatiaľ čo negranulárna strana ribozómy nemá. Granulárne endoplazmatické retikulum syntetizuje (na ribozómoch) a transportuje bielkoviny. Negranulárne retikulum syntetizuje lipidy a sacharidy a podieľa sa na ich metabolizme [napríklad steroidné hormóny v kôre nadobličiek a Leydigových bunkách (sustenocytoch) semenníkov; glykogén v pečeňových bunkách]. Jednou z najdôležitejších funkcií endoplazmatického retikula je syntéza membránových bielkovín a lipidov pre všetky bunkové organely.

Vnútorný retikulárny aparát alebo Golgiho komplex (apparatus reticularis internus) je súbor vačkov, vezikúl, cisterien, rúrok a platničiek ohraničených biologickou membránou. Prvky Golgiho komplexu sú navzájom prepojené úzkymi kanálikmi. Štruktúry Golgiho komplexu sú miestom, kde sa syntetizujú a akumulujú polysacharidy, komplexy proteín-sacharid, ktoré sa vylučujú z buniek. Takto vznikajú sekrečné granule. Golgiho komplex je prítomný vo všetkých ľudských bunkách okrem erytrocytov a rohovitých šupín epidermy. Vo väčšine buniek sa Golgiho komplex nachádza okolo jadra alebo v jeho blízkosti, v exokrinných bunkách - nad jadrom, v apikálnej časti bunky. Vnútorný konvexný povrch štruktúr Golgiho komplexu je otočený k endoplazmatickému retikulu a vonkajší, konkávny povrch je otočený k cytoplazme.

Membrány Golgiho komplexu sú tvorené granulárnym endoplazmatickým retikulom a sú transportované transportnými vezikulami. Sekrečné vezikuly neustále oddeľujú sa od vonkajšej strany Golgiho komplexu a membrány jeho cisterien sa neustále obnovujú. Sekrečné vezikuly dodávajú membránový materiál pre bunkovú membránu a glykokalyx. To zabezpečuje obnovu plazmatickej membrány.

Lyzozómy (lyzozómy) sú vezikuly s priemerom 0,2-0,5 μm, obsahujúce približne 50 typov rôznych hydrolytických enzýmov (proteázy, lipázy, fosfolipázy, nukleázy, glykozidázy, fosfatázy). Lyzozomálne enzýmy sa syntetizujú na ribozómoch granulárneho endoplazmatického retikula, odkiaľ sa transportnými vezikulami prenášajú do Golgiho komplexu. Z vezikúl Golgiho komplexu sa oddeľujú primárne lyzozómy. V lyzozómoch sa udržiava kyslé prostredie, ktorého pH kolíše od 3,5 do 5,0. Membrány lyzozómov sú odolné voči enzýmom, ktoré sú v nich obsiahnuté, a chránia cytoplazmu pred ich pôsobením. Porušenie permeability lyzozomálnej membrány vedie k aktivácii enzýmov a vážnemu poškodeniu bunky vrátane jej smrti.

V sekundárnych (zrelých) lyzozómoch (fagolyzozómoch) sa biopolyméry štiepia na monoméry. Tie sú transportované cez lyzozomálnu membránu do bunkovej hyaloplazmy. Nestrávené látky zostávajú v lyzozóme, v dôsledku čoho sa lyzozóm transformuje na tzv. zvyškové teliesko s vysokou elektrónovou hustotou.

Peroxizómy (peroxysomae) sú vezikuly s priemerom 0,3 až 1,5 µm. Obsahujú oxidačné enzýmy, ktoré ničia peroxid vodíka. Peroxizómy sa podieľajú na rozklade aminokyselín, metabolizme lipidov vrátane cholesterolu, purínov a detoxikácii mnohých toxických látok. Predpokladá sa, že membrány peroxizómov vznikajú pučaním z negranulárneho endoplazmatického retikula a enzýmy sú syntetizované polyribozómami.

Mitochondrie (mitochondrii), ktoré sú „energetickými stanicami bunky“, sa podieľajú na procesoch bunkového dýchania a premeny energie na formy dostupné pre bunku. Ich hlavnými funkciami sú oxidácia organických látok a syntéza adenozíntrifosfátu (ATP). Mitochondrie sú okrúhle, predĺžené alebo tyčinkovité štruktúry dlhé 0,5-1,0 μm a široké 0,2-1,0 μm. Počet, veľkosť a umiestnenie mitochondrií závisia od funkcie bunky, jej energetických potrieb. V kardiomyocytoch, svalových vláknach bránice, sa nachádza veľa veľkých mitochondrií. Sú umiestnené v skupinách medzi myofibrilami, obklopené glykogénovými granulami a prvkami negranulárneho endoplazmatického retikula. Mitochondrie sú organely s dvojitými membránami (každá hrubá asi 7 nm). Medzi vonkajšou a vnútornou mitochondriálnou membránou je intermembránový priestor široký 10-20 nm. Vnútorná membrána tvorí početné záhyby alebo krísty. Kristy sú zvyčajne orientované naprieč dlhou osou mitochondrií a nedosahujú na opačnú stranu mitochondriálnej membrány. Vďaka kristám sa plocha vnútornej membrány dramaticky zväčšuje. Povrch krist jednej mitochondrie hepatocytu je teda približne 16 μm. Vo vnútri mitochondrií, medzi kristami, sa nachádza jemnozrnná matrica, v ktorej sú viditeľné granule s priemerom približne 15 nm (mitochondriálne ribozómy) a tenké vlákna predstavujúce molekuly deoxyribonukleovej kyseliny (DNA).

Syntéze ATP v mitochondriách predchádzajú počiatočné štádiá prebiehajúce v hyaloplazme. V nej (v neprítomnosti kyslíka) sa cukry oxidujú na pyruvát (kyselinu pyrohroznovú). Súčasne sa syntetizuje malé množstvo ATP. Hlavná syntéza ATP prebieha na membránach krist v mitochondriách za účasti kyslíka (aeróbna oxidácia) a enzýmov prítomných v matrici. Počas tejto oxidácie sa tvorí energia pre bunkové funkcie a uvoľňuje sa oxid uhličitý (CO2 ₎ a voda (H2O ₎. V mitochondriách sa na vlastných molekulách DNA syntetizujú molekuly informácií, transportu a ribozomálne nukleové kyseliny (RNA).

Mitochondriálna matrica obsahuje aj ribozómy s veľkosťou až 15 nm. Mitochondriálne nukleové kyseliny a ribozómy sa však líšia od podobných štruktúr tejto bunky. Mitochondrie majú teda svoj vlastný systém potrebný pre syntézu bielkovín a ich sebareprodukciu. Zvýšenie počtu mitochondrií v bunke nastáva jej delením na menšie časti, ktoré rastú, zväčšujú sa a sú schopné sa opäť deliť.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]