Organele membranare ale celulei

Organele celulare

Organelele (organellae) sunt microstructuri obligatorii pentru toate celulele, care îndeplinesc anumite funcții vitale. Se face o distincție între organitele membranare și cele nemembranare. Organelele membranare, separate de hialoplasma înconjurătoare prin membrane, includ reticulul endoplasmatic, aparatul de plasă internă (complexul Golgi), lizozomii, peroxizomii și mitocondriile.

Organele membranare ale celulei

Toate organitele membranare sunt construite din membrane elementare, al căror principiu de organizare este similar cu structura citolemelor. Procesele citofiziologice sunt asociate cu aderența, fuziunea și separarea constantă a membranelor, în timp ce aderența și unificarea sunt posibile doar a monostraturilor membranare identice topologic. Astfel, stratul exterior al oricărei membrane organitale orientate spre hialoplasmă este identic cu stratul interior al citolemei, iar stratul interior orientat spre cavitatea organitei este similar cu stratul exterior al citolemei.

Reticulul endoplasmatic (reticulum endoplasmaticum) este o structură continuă unică formată dintr-un sistem de cisterne, tubuli și saci aplatizați. Micrografiile electronice disting între reticulul endoplasmatic granular (rugos, granular) și negranular (neted, agranular). Partea exterioară a reticulului granular este acoperită cu ribozomi, în timp ce partea negranulară nu are ribozomi. Reticulul endoplasmatic granular sintetizează (pe ribozomi) și transportă proteine. Reticulul negranular sintetizează lipide și carbohidrați și participă la metabolismul acestora [de exemplu, hormoni steroizi în cortexul suprarenal și celulele Leydig (sustenocite) ale testiculelor; glicogen în celulele hepatice]. Una dintre cele mai importante funcții ale reticulului endoplasmatic este sinteza proteinelor și lipidelor membranare pentru toate organitele celulare.

Aparatul reticular intern, sau complexul Golgi (apparatus reticularis internus), este o colecție de saci, vezicule, cisterne, tuburi și plăci delimitate de o membrană biologică. Elementele complexului Golgi sunt conectate între ele prin canale înguste. Structurile complexului Golgi sunt locul unde se sintetizează și se acumulează polizaharide, complexe proteină-carbohidrați, care sunt excretate din celule. Așa se formează granulele secretorii. Complexul Golgi este prezent în toate celulele umane, cu excepția eritrocitelor și a solzilor cornoși ai epidermei. În majoritatea celulelor, complexul Golgi este situat în jurul sau în apropierea nucleului, în celulele exocrine - deasupra nucleului, în partea apicală a celulei. Suprafața convexă interioară a structurilor complexului Golgi este orientată spre reticulul endoplasmatic, iar suprafața concavă exterioară este orientată spre citoplasmă.

Membranele complexului Golgi sunt formate de reticulul endoplasmatic granular și sunt transportate de veziculele de transport. Veziculele secretoare se desprind constant din partea exterioară a complexului Golgi, iar membranele cisternelor sale sunt reînnoite constant. Veziculele secretoare furnizează material membranar pentru membrana celulară și glicocalix. Acest lucru asigură reînnoirea membranei plasmatice.

Lizozomii (lizozoamele) sunt vezicule cu un diametru de 0,2-0,5 μm, care conțin aproximativ 50 de tipuri de enzime hidrolitice diverse (proteaze, lipaze, fosfolipaze, nucleaze, glicozidaze, fosfataze). Enzimele lizozomale sunt sintetizate pe ribozomii reticulului endoplasmatic granular, de unde sunt transferate prin vezicule de transport în complexul Golgi. Lizozomii primari se desprind din veziculele complexului Golgi. În lizozomi se menține un mediu acid, pH-ul acestuia fluctuează de la 3,5 la 5,0. Membranele lizozomilor sunt rezistente la enzimele conținute în ele și protejează citoplasma de acțiunea acestora. Încălcarea permeabilității membranei lizozomale duce la activarea enzimelor și la deteriorarea severă a celulei, inclusiv la moartea acesteia.

În lizozomii secundari (maturi) (fagolizozomi), biopolimerii sunt digerați în monomeri. Aceștia din urmă sunt transportați prin membrana lizozomală în hialoplasma celulară. Substanțele nedigerate rămân în lizozom, drept urmare lizozomul se transformă într-un așa-numit corp rezidual cu densitate mare de electroni.

Peroxizomii (peroxizomii) sunt vezicule cu un diametru de 0,3 până la 1,5 µm. Aceștia conțin enzime oxidative care distrug peroxidul de hidrogen. Peroxizomii participă la descompunerea aminoacizilor, la metabolismul lipidelor, inclusiv al colesterolului, purinelor și la detoxifierea multor substanțe toxice. Se crede că membranele peroxizomilor se formează prin înmugurirea din reticulul endoplasmatic negranular, iar enzimele sunt sintetizate de poliribozomi.

Mitocondriile (mitocondriile), care sunt „stațiile energetice ale celulei”, participă la procesele de respirație celulară și la conversia energiei în forme disponibile pentru utilizare de către celulă. Principalele lor funcții sunt oxidarea substanțelor organice și sinteza adenozin trifosfatului (ATP). Mitocondriile sunt structuri rotunde, alungite sau în formă de tijă, cu o lungime de 0,5-1,0 μm și o lățime de 0,2-1,0 μm. Numărul, dimensiunea și amplasarea mitocondriilor depind de funcția celulei, de nevoile sale energetice. Există multe mitocondrii mari în cardiomiocite, fibrele musculare ale diafragmei. Acestea sunt situate în grupuri între miofibrile, înconjurate de granule de glicogen și elemente ale reticulului endoplasmatic negranular. Mitocondriile sunt organite cu membrane duble (fiecare având o grosime de aproximativ 7 nm). Între membrana mitocondrială externă și internă există un spațiu intermembranar cu o lățime de 10-20 nm. Membrana internă formează numeroase pliuri sau criste. De obicei, cristele sunt orientate de-a lungul axei lungi a mitocondriei și nu ajung pe partea opusă a membranei mitocondriale. Datorită cristelor, aria membranei interne crește dramatic. Astfel, suprafața cristelor unei mitocondrii a unui hepatocit este de aproximativ 16 μm. În interiorul mitocondriei, între criste, există o matrice cu granulație fină în care sunt vizibile granule cu un diametru de aproximativ 15 nm (ribozomi mitocondriali) și fire subțiri care reprezintă molecule de acid dezoxiribonucleic (ADN).

Sinteza ATP în mitocondrii este precedată de etape inițiale care au loc în hialoplasmă. În aceasta (în absența oxigenului), zaharurile sunt oxidate în piruvat (acid piruvic). În același timp, se sintetizează o cantitate mică de ATP. Sinteza principală a ATP are loc pe membranele cristelor din mitocondrii cu participarea oxigenului (oxidare aerobă) și a enzimelor prezente în matrice. În timpul acestei oxidări, se formează energie pentru funcțiile celulare și se eliberează dioxid de carbon (CO2 ₎ și apă (H2O ₎. În mitocondrii, moleculele de informație, transport și acizii nucleici ribozomali (ARN) sunt sintetizate pe propriile molecule de ADN.

Matricea mitocondrială conține, de asemenea, ribozomi cu dimensiuni de până la 15 nm. Cu toate acestea, acizii nucleici mitocondriali și ribozomii diferă de structurile similare ale acestei celule. Astfel, mitocondriile au propriul sistem necesar sintezei proteinelor și autoreproducerii. Creșterea numărului de mitocondrii dintr-o celulă are loc prin divizarea acesteia în părți mai mici care cresc, își măresc dimensiunile și sunt capabile să se dividă din nou.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]