Membránové organely buňky

Buněčné organely

Organely (organelle) jsou povinné mikrostruktury pro všechny buňky, které plní určité životně důležité funkce. Rozlišuje se mezi membránovými a nemembránovými organelami. Membránové organely, oddělené od okolní hyaloplazmy membránami, zahrnují endoplazmatické retikulum, vnitřní síťový aparát (Golgiho komplex), lysosomy, peroxisomy a mitochondrie.

Membránové organely buňky

Všechny membránové organely jsou tvořeny elementárními membránami, jejichž princip organizace je podobný struktuře cytolem. Cytofyziologické procesy jsou spojeny s neustálou adhezí, fúzí a separací membrán, přičemž adheze a sjednocení je možné pouze topologicky identických membránových monovrstev. Vnější vrstva jakékoli membrány organely obrácená k hyaloplazmě je tedy identická s vnitřní vrstvou cytolemmy a vnitřní vrstva obrácená do dutiny organely je podobná vnější vrstvě cytolemmy.

Endoplazmatické retikulum (reticulum endoplasmaticum) je jediná souvislá struktura tvořená systémem cisteren, tubulů a zploštělých váčků. Elektronové mikrofotografie rozlišují mezi granulárním (hrubým, granulárním) a negranulárním (hladkým, agranulárním) endoplazmatickým retikulem. Vnější strana granulárního retikula je pokryta ribozomy, zatímco negranulární strana ribozomy postrádá. Granulární endoplazmatické retikulum syntetizuje (na ribozomech) a transportuje bílkoviny. Negranulární retikulum syntetizuje lipidy a sacharidy a podílí se na jejich metabolismu [například steroidní hormony v kůře nadledvin a Leydigových buňkách (sustenocytech) varlat; glykogen v jaterních buňkách]. Jednou z nejdůležitějších funkcí endoplazmatického retikula je syntéza membránových proteinů a lipidů pro všechny buněčné organely.

Vnitřní retikulární aparát neboli Golgiho komplex (apparatus reticularis internus) je soubor váčků, váčků, cisteren, trubic a plotének ohraničených biologickou membránou. Prvky Golgiho komplexu jsou vzájemně propojeny úzkými kanálky. Struktury Golgiho komplexu jsou místem, kde se syntetizují a akumulují polysacharidy, komplexy protein-sacharid, které se vylučují z buněk. Takto vznikají sekreční granula. Golgiho komplex je přítomen ve všech lidských buňkách kromě erytrocytů a rohovitých šupin epidermis. Ve většině buněk se Golgiho komplex nachází kolem jádra nebo v jeho blízkosti, v exokrinních buňkách - nad jádrem, v apikální části buňky. Vnitřní konvexní povrch struktur Golgiho komplexu směřuje k endoplazmatickému retikulu a vnější, konkávní povrch směřuje k cytoplazmě.

Membrány Golgiho komplexu jsou tvořeny granulárním endoplazmatickým retikulem a jsou transportovány transportními vezikuly. Sekreční vezikuly neustále pučí z vnější strany Golgiho komplexu a membrány jeho cisteren se neustále obnovují. Sekreční vezikuly dodávají membránový materiál pro buněčnou membránu a glykokalyx. To zajišťuje obnovu plazmatické membrány.

Lysosomy (lysosomae) jsou vezikuly o průměru 0,2-0,5 μm, obsahující asi 50 typů různých hydrolytických enzymů (proteázy, lipázy, fosfolipázy, nukleázy, glykosidázy, fosfatázy). Lysosomální enzymy jsou syntetizovány na ribozomech granulárního endoplazmatického retikula, odkud jsou transportními vezikuly přenášeny do Golgiho komplexu. Z vezikul Golgiho komplexu se oddělují primární lysosomy. V lysosomech se udržuje kyselé prostředí, jehož pH kolísá od 3,5 do 5,0. Membrány lysosomů jsou rezistentní vůči enzymům v nich obsaženým a chrání cytoplazmu před jejich působením. Porušení propustnosti lysozomální membrány vede k aktivaci enzymů a těžkému poškození buňky, včetně její smrti.

V sekundárních (zralých) lysozomech (fagolysozomech) jsou biopolymery štěpeny na monomery. Ty jsou transportovány přes lysozomální membránu do buněčné hyaloplazmy. Nestrávené látky zůstávají v lysozomu, v důsledku čehož se lysozom transformuje na tzv. zbytkové tělísko s vysokou elektronovou hustotou.

Peroxisomy (peroxysomy) jsou vezikuly o průměru 0,3 až 1,5 µm. Obsahují oxidační enzymy, které ničí peroxid vodíku. Peroxisomy se podílejí na rozkladu aminokyselin, metabolismu lipidů, včetně cholesterolu, purinů a detoxikaci mnoha toxických látek. Předpokládá se, že membrány peroxisomů vznikají pučením z negranulárního endoplazmatického retikula a enzymy jsou syntetizovány polyribozomy.

Mitochondrie (mitochondrii), což jsou „energetické stanice buňky“, se podílejí na procesech buněčného dýchání a přeměny energie na formy dostupné pro buňku. Jejich hlavními funkcemi jsou oxidace organických látek a syntéza adenosintrifosfátu (ATP). Mitochondrie jsou kulaté, protáhlé nebo tyčinkovité útvary o délce 0,5–1,0 μm a šířce 0,2–1,0 μm. Počet, velikost a umístění mitochondrií závisí na funkci buňky a jejích energetických potřebách. V kardiomyocytech, svalových vláknech bránice, je mnoho velkých mitochondrií. Jsou umístěny ve skupinách mezi myofibrilami, obklopeny glykogenovými granulemi a prvky negranulárního endoplazmatického retikula. Mitochondrie jsou organely s dvojitými membránami (každá o tloušťce asi 7 nm). Mezi vnější a vnitřní mitochondriální membránou je mezimembránový prostor o šířce 10–20 nm. Vnitřní membrána tvoří četné záhyby neboli kristy. Kristy jsou obvykle orientovány napříč dlouhou osou mitochondrie a nedosahují opačné strany mitochondriální membrány. Díky kristám se plocha vnitřní membrány dramaticky zvětšuje. Povrch krist jedné mitochondrie hepatocytu je tedy asi 16 μm. Uvnitř mitochondrie, mezi kristami, se nachází jemnozrnná matrice, ve které jsou viditelné granule o průměru asi 15 nm (mitochondriální ribozomy) a tenké vlákna představující molekuly deoxyribonukleové kyseliny (DNA).

Syntéze ATP v mitochondriích předcházejí počáteční fáze probíhající v hyaloplazmě. V ní (za nepřítomnosti kyslíku) se cukry oxidují na pyruvát (kyselinu pyrohroznovou). Současně se syntetizuje malé množství ATP. Hlavní syntéza ATP probíhá na membránách krist v mitochondriích za účasti kyslíku (aerobní oxidace) a enzymů přítomných v matrici. Během této oxidace se tvoří energie pro buněčné funkce a uvolňuje se oxid uhličitý (CO2 ₎ a voda (H2O ₎. V mitochondriích se na vlastních molekulách DNA syntetizují molekuly informace, transportu a ribozomální nukleové kyseliny (RNA).

Mitochondriální matrix obsahuje také ribozomy o velikosti až 15 nm. Mitochondriální nukleové kyseliny a ribozomy se však od podobných struktur této buňky liší. Mitochondrie tedy mají svůj vlastní systém nezbytný pro syntézu bílkovin a sebereprodukci. Zvýšení počtu mitochondrií v buňce nastává jejím dělením na menší části, které rostou, zvětšují se a jsou schopny se znovu dělit.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]