Мембранні органели клітини

Клітинні органели

Органели (органели) – це обов’язкові мікроструктури для всіх клітин, що виконують певні життєво важливі функції. Розрізняють мембранні та немембранні органели. До мембранних органел, відокремлених від навколишньої гіалоплазми мембранами, належать ендоплазматичний ретикулум, внутрішній сітчастий апарат (комплекс Гольджі), лізосоми, пероксисоми та мітохондрії.

Мембранні органели клітини

Усі мембранні органели побудовані з елементарних мембран, принцип організації яких подібний до будови цитолем. Цитофізіологічні процеси пов'язані з постійною адгезією, злиттям та розділенням мембран, при цьому можливі адгезія та об'єднання лише топологічно ідентичних моношарів мембран. Таким чином, зовнішній шар будь-якої мембрани органели, звернений до гіалоплазми, ідентичний внутрішньому шару цитолеми, а внутрішній шар, звернений до порожнини органели, подібний до зовнішнього шару цитолеми.

Ендоплазматичний ретикулум (reticulum endoplasmaticum) — це єдина безперервна структура, утворена системою цистерн, трубочок та сплющених мішечків. Електронні мікрофотографії розрізняють зернистий (шорсткий, зернистий) та незернистий (гладкий, азернистий) ендоплазматичний ретикулум. Зовнішня сторона зернистого ретикулуму покрита рибосомами, тоді як незерниста сторона рибосом не має. Зернистий ендоплазматичний ретикулум синтезує (на рибосомах) та транспортує білки. Незернистий ретикулум синтезує ліпіди та вуглеводи та бере участь у їхньому метаболізмі [наприклад, стероїдні гормони в корі надниркових залоз та клітинах Лейдіга (сустеноцитах) яєчок; глікоген у клітинах печінки]. Однією з найважливіших функцій ендоплазматичного ретикулуму є синтез мембранних білків та ліпідів для всіх клітинних органел.

Внутрішній ретикулярний апарат, або комплекс Гольджі (apparatus reticularis internus), являє собою сукупність мішечків, везикул, цистерн, трубочок і пластинок, обмежених біологічною мембраною. Елементи комплексу Гольджі з'єднані один з одним вузькими каналами. Структури комплексу Гольджі - це місця, де синтезуються та накопичуються полісахариди, білково-вуглеводні комплекси, які виводяться з клітин. Так утворюються секреторні гранули. Комплекс Гольджі присутній у всіх клітинах людини, крім еритроцитів та рогових лусочок епідермісу. У більшості клітин комплекс Гольджі розташований навколо або поблизу ядра, в екзокринних клітинах - над ядром, в апікальній частині клітини. Внутрішня опукла поверхня структур комплексу Гольджі звернена до ендоплазматичного ретикулуму, а зовнішня, увігнута поверхня - до цитоплазми.

Мембрани комплексу Гольджі утворені гранулярним ендоплазматичним ретикулумом і транспортуються транспортними везикулами. Секреторні везикули постійно відбруньковуються від зовнішнього боку комплексу Гольджі, а мембрани його цистерн постійно оновлюються. Секреторні везикули постачають мембранний матеріал для клітинної мембрани та глікокаліксу. Це забезпечує оновлення плазматичної мембрани.

Лізосоми (lyzosomae) – це везикули діаметром 0,2-0,5 мкм, що містять близько 50 видів різних гідролітичних ферментів (протеази, ліпази, фосфоліпази, нуклеази, глікозидази, фосфатази). Лізосомальні ферменти синтезуються на рибосомах гранулярного ендоплазматичного ретикулуму, звідки транспортними везикулами переносяться до комплексу Гольджі. Від везикул комплексу Гольджі відбруньковуються первинні лізосоми. У лізосомах підтримується кисле середовище, його pH коливається від 3,5 до 5,0. Мембрани лізосом стійкі до ферментів, що містяться в них, і захищають цитоплазму від їхньої дії. Порушення проникності лізосомальної мембрани призводить до активації ферментів і тяжкого пошкодження клітини, включаючи її загибель.

У вторинних (зрілих) лізосомах (фаголізосомах) біополімери розщеплюються на мономери. Останні транспортуються через лізосомну мембрану в гіалоплазму клітини. Неперетравлені речовини залишаються в лізосомі, в результаті чого лізосома перетворюється на так зване залишкове тільце високої електронної щільності.

Пероксисоми (peroxysomae) – це везикули діаметром від 0,3 до 1,5 мкм. Вони містять окислювальні ферменти, що руйнують перекис водню. Пероксисоми беруть участь у розщепленні амінокислот, метаболізмі ліпідів, включаючи холестерин, пурини, та детоксикації багатьох токсичних речовин. Вважається, що мембрани пероксисом утворюються шляхом брунькування з незернистого ендоплазматичного ретикулуму, а ферменти синтезуються полірибосомами.

Мітохондрії (mitochondrii), що є «енергетичними станціями клітини», беруть участь у процесах клітинного дихання та перетворення енергії у форми, доступні для використання клітиною. Їхні основні функції – окислення органічних речовин та синтез аденозинтрифосфату (АТФ). Мітохондрії – це круглі, видовжені або паличкоподібні структури довжиною 0,5-1,0 мкм та шириною 0,2-1,0 мкм. Кількість, розміри та розташування мітохондрій залежать від функції клітини, її енергетичних потреб. У кардіоміоцитах, м’язових волокнах діафрагми, є багато великих мітохондрій. Вони розташовані групами між міофібрилами, оточені гранулами глікогену та елементами незернистого ендоплазматичного ретикулуму. Мітохондрії – це органели з подвійними мембранами (кожна товщиною близько 7 нм). Між зовнішньою та внутрішньою мітохондріальними мембранами є міжмембранний простір шириною 10-20 нм. Внутрішня мембрана утворює численні складки, або кристи. Зазвичай кристи орієнтовані поперек довгої осі мітохондрії та не досягають протилежного боку мітохондріальної мембрани. Завдяки кристам площа внутрішньої мембрани різко збільшується. Так, поверхня крист однієї мітохондрії гепатоцита становить близько 16 мкм. Усередині мітохондрії, між кристами, знаходиться дрібнозерниста матриця, в якій видно гранули діаметром близько 15 нм (мітохондріальні рибосоми) та тонкі нитки, що представляють молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК).

Синтезу АТФ у мітохондріях передують початкові стадії, що відбуваються в гіалоплазмі. У ній (за відсутності кисню) цукри окислюються до пірувату (піровиноградної кислоти). Одночасно синтезується невелика кількість АТФ. Основний синтез АТФ відбувається на мембранах крист у мітохондріях за участю кисню (аеробне окислення) та ферментів, присутніх у матриксі. Під час цього окислення утворюється енергія для функцій клітини, а також вивільняються вуглекислий газ (CO2 ₎ та вода (H2O ₎. У мітохондріях синтезуються молекули інформації, транспорту та рибосомні нуклеїнові кислоти (РНК) на власних молекулах ДНК.

Мітохондріальний матрикс також містить рибосоми розміром до 15 нм. Однак мітохондріальні нуклеїнові кислоти та рибосоми відрізняються від подібних структур цієї клітини. Таким чином, мітохондрії мають власну систему, необхідну для синтезу білка та самовідтворення. Збільшення кількості мітохондрій у клітині відбувається шляхом її поділу на менші частини, які ростуть, збільшуються в розмірах і здатні знову ділитися.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]