Membranorganeller i cellen

Celleorganeller

Organeller (organeller) er obligatoriske mikrostrukturer for alle celler, der udfører visse vitale funktioner. Der skelnes mellem membranorganeller og ikke-membranorganeller. Membranorganeller, adskilt fra det omgivende hyaloplasma af membraner, omfatter det endoplasmatiske reticulum, det indre netapparat (Golgi-komplekset), lysosomer, peroxisomer og mitokondrier.

Cellens membranorganeller

Alle membranorganeller er bygget af elementære membraner, hvis organisationsprincip ligner cytolemmas struktur. Cytofysiologiske processer er forbundet med konstant adhæsion, fusion og separation af membraner, mens adhæsion og forening af kun topologisk identiske membranmonolager er mulig. Således er det ydre lag af enhver organelmembran, der vender mod hyaloplasmaet, identisk med det indre lag af cytolemmaet, og det indre lag, der vender mod organellens hulrum, ligner det ydre lag af cytolemmaet.

Det endoplasmatiske reticulum (reticulum endoplasmaticum) er en enkelt, kontinuerlig struktur dannet af et system af cisterner, tubuli og flade sække. Elektronmikroskopiske billeder skelner mellem granulært (ru, granulært) og ikke-granulært (glat, agranulært) endoplasmatisk reticulum. Ydersiden af det granulære reticulum er dækket af ribosomer, mens den ikke-granulære side mangler ribosomer. Det granulære endoplasmatiske reticulum syntetiserer (på ribosomer) og transporterer proteiner. Det ikke-granulære reticulum syntetiserer lipider og kulhydrater og deltager i deres metabolisme [for eksempel steroidhormoner i binyrebarken og Leydig-celler (sustenocytter) i testiklerne; glykogen i leverceller]. En af de vigtigste funktioner i det endoplasmatiske reticulum er syntesen af membranproteiner og lipider til alle cellulære organeller.

Det indre retikulære apparat, eller Golgi-komplekset (apparatus reticularis internus), er en samling af sække, vesikler, cisterner, rør og plader, der er afgrænset af en biologisk membran. Elementerne i Golgi-komplekset er forbundet med hinanden af smalle kanaler. Golgi-kompleksets strukturer er der, hvor polysaccharider, protein-kulhydratkomplekser, syntetiseres og akkumuleres og udskilles fra cellerne. Sådan dannes sekretoriske granuler. Golgi-komplekset findes i alle menneskelige celler undtagen erytrocytter og epidermis' hornede skæl. I de fleste celler er Golgi-komplekset placeret omkring eller nær cellekernen, i eksokrine celler - over cellekernen, i den apikale del af cellen. Den indre konvekse overflade af Golgi-kompleksets strukturer vender mod det endoplasmatiske retikulum, og den ydre, konkave overflade vender mod cytoplasmaet.

Membranerne i Golgi-komplekset dannes af det granulære endoplasmatiske reticulum og transporteres af transportvesikler. Sekretoriske vesikler knopper konstant af fra ydersiden af Golgi-komplekset, og membranerne i dets cisterner fornyes konstant. Sekretoriske vesikler forsyner membranmateriale til cellemembranen og glykokalyxen. Dette sikrer fornyelsen af plasmamembranen.

Lysosomer (lysosomaer) er vesikler med en diameter på 0,2-0,5 μm, der indeholder omkring 50 typer af forskellige hydrolytiske enzymer (proteaser, lipaser, fosfolipaser, nukleaser, glycosidaser, fosfataser). Lysosomale enzymer syntetiseres på ribosomerne i det granulære endoplasmatiske reticulum, hvorfra de transporteres via transportvesikler til Golgi-komplekset. Primære lysosomer knoppes af fra vesiklerne i Golgi-komplekset. Lysosomer opretholder et surt miljø, dets pH svinger fra 3,5 til 5,0. Lysosomernes membraner er resistente over for de enzymer, de indeholder, og beskytter cytoplasmaet mod deres virkning. Forstyrrelse af lysosomalmembranens permeabilitet fører til aktivering af enzymer og alvorlig skade på cellen, herunder dens død.

I sekundære (modne) lysosomer (fagolysosomer) nedbrydes biopolymerer til monomerer. Sidstnævnte transporteres gennem lysosomalmembranen ind i cellehyaloplasmaet. Ufordøjede stoffer forbliver i lysosomet, hvorved lysosomet omdannes til et såkaldt restlegeme med høj elektrontæthed.

Peroxisomer (peroxysomer) er vesikler med en diameter på 0,3 til 1,5 µm. De indeholder oxidative enzymer, der nedbryder hydrogenperoxid. Peroxisomer deltager i nedbrydningen af aminosyrer, metabolismen af lipider, herunder kolesterol, puriner, og afgiftningen af mange giftige stoffer. Det antages, at peroxisommembraner dannes ved knopskydning fra det ikke-granulære endoplasmatiske reticulum, og at enzymerne syntetiseres af polyribosomer.

Mitokondrier (mitochondrier), som er cellens "energistationer", deltager i processerne med cellulær respiration og omdannelse af energi til former, der er tilgængelige for cellen. Deres hovedfunktioner er oxidation af organiske stoffer og syntese af adenosintrifosfat (ATP). Mitokondrier er runde, aflange eller stavformede strukturer, 0,5-1,0 μm lange og 0,2-1,0 μm brede. Antallet, størrelsen og placeringen af mitokondrier afhænger af cellens funktion og dens energibehov. Der er mange store mitokondrier i kardiomyocytter, muskelfibre i mellemgulvet. De er placeret i grupper mellem myofibriller, omgivet af glykogengranuler og elementer af det ikke-granulære endoplasmatiske reticulum. Mitokondrier er organeller med dobbeltmembraner (hver ca. 7 nm tykke). Mellem de ydre og indre mitokondriemembraner er der et intermembranrum, der er 10-20 nm bredt. Den indre membran danner talrige folder eller cristae. Normalt er cristae orienteret på tværs af mitokondriets længdeakse og når ikke den modsatte side af mitokondriemembranen. Takket være cristae øges arealet af den indre membran dramatisk. Således er overfladen af cristae i et mitokondrie i en hepatocyt omkring 16 μm. Inde i mitokondriet, mellem cristae, er der en finkornet matrix, hvor granuler med en diameter på omkring 15 nm (mitokondrielle ribosomer) og tynde tråde, der repræsenterer molekyler af deoxyribonukleinsyre (DNA), er synlige.

Syntesen af ATP i mitokondrier forudgås af indledende stadier, der forekommer i hyaloplasmaet. I hyaloplasmaet (i fravær af ilt) oxideres sukkerarter til pyruvat (pyruvinsyre). Samtidig syntetiseres en lille mængde ATP. Hovedsyntesen af ATP finder sted på cristae-membranerne i mitokondrierne med deltagelse af ilt (aerob oxidation) og enzymer, der er til stede i matrixen. Under denne oxidation dannes energi til cellefunktioner, og kuldioxid (CO2 ₎ og vand (H2O ₎ frigives. I mitokondrierne syntetiseres informations-, transport- og ribosomale nukleinsyrer (RNA)-molekyler på deres egne DNA-molekyler.

Mitokondrielmatrixen indeholder også ribosomer på op til 15 nm i størrelse. Mitokondrienukleinsyrer og ribosomer adskiller sig dog fra lignende strukturer i denne celle. Mitokondrier har således deres eget system, der er nødvendigt for proteinsyntese og selvreproduktion. Stigningen i antallet af mitokondrier i en celle sker gennem dens opdeling i mindre dele, der vokser, øges i størrelse og er i stand til at dele sig igen.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]