Membraanorganellen van de cel

Celorganellen

Organellen (organellen) zijn onmisbare microstructuren voor alle cellen en vervullen bepaalde vitale functies. Er wordt onderscheid gemaakt tussen membraanorganellen en niet-membraanorganellen. Membraanorganellen, gescheiden van het omringende hyaloplasma door membranen, omvatten het endoplasmatisch reticulum, het interne netwerk (Golgi-complex), lysosomen, peroxisomen en mitochondriën.

Membraanorganellen van de cel

Alle membraanorganellen zijn opgebouwd uit elementaire membranen, waarvan het organisatieprincipe vergelijkbaar is met de structuur van cytolemma's. Cytofysiologische processen gaan gepaard met constante adhesie, fusie en scheiding van membranen, terwijl adhesie en unificatie alleen mogelijk zijn in topologisch identieke membraanmonolagen. De buitenste laag van elk organelmembraan, gericht op het hyaloplasma, is dus identiek aan de binnenste laag van het cytolemma, en de binnenste laag, gericht op de holte van het organel, is vergelijkbaar met de buitenste laag van het cytolemma.

Het endoplasmatisch reticulum (reticulum endoplasmaticum) is een enkele, ononderbroken structuur gevormd door een systeem van cisternen, tubuli en afgeplatte zakjes. Elektronenmicroscopische opnamen maken onderscheid tussen granulair (ruw, granulair) en niet-granulair (glad, agranulair) endoplasmatisch reticulum. De buitenkant van het granulair reticulum is bedekt met ribosomen, terwijl de niet-granulaire kant geen ribosomen heeft. Het granulair endoplasmatisch reticulum synthetiseert (op ribosomen) en transporteert eiwitten. Het niet-granulair reticulum synthetiseert lipiden en koolhydraten en neemt deel aan hun metabolisme [bijvoorbeeld steroïde hormonen in de bijnierschors en Leydig-cellen (sustenocyten) van de testes; glycogeen in levercellen]. Een van de belangrijkste functies van het endoplasmatisch reticulum is de synthese van membraaneiwitten en lipiden voor alle celorganellen.

Het interne reticulaire apparaat, of Golgi-complex (apparatus reticularis internus), is een verzameling zakjes, blaasjes, cisternen, buisjes en platen, begrensd door een biologisch membraan. De elementen van het Golgi-complex zijn met elkaar verbonden door smalle kanalen. De structuren van het Golgi-complex zijn waar polysacchariden, eiwit-koolhydraatcomplexen, worden gesynthetiseerd, geaccumuleerd en uitgescheiden door de cellen. Dit is hoe secretoire korrels worden gevormd. Het Golgi-complex is aanwezig in alle menselijke cellen, behalve erytrocyten en hoornachtige schubben van de opperhuid. In de meeste cellen bevindt het Golgi-complex zich rond of nabij de celkern, in exocriene cellen - boven de celkern, in het apicale deel van de cel. Het binnenste, convexe oppervlak van de Golgi-complexstructuren is gericht naar het endoplasmatisch reticulum, en het buitenste, concave oppervlak naar het cytoplasma.

De membranen van het Golgi-complex worden gevormd door het granulair endoplasmatisch reticulum en worden getransporteerd door transportblaasjes. Secretieblaasjes ontspruiten voortdurend aan de buitenkant van het Golgi-complex en de membranen van de cisternen worden voortdurend vernieuwd. Secretieblaasjes leveren membraanmateriaal voor het celmembraan en de glycocalyx. Dit zorgt voor de vernieuwing van het plasmamembraan.

Lysosomen (lysosomae) zijn blaasjes met een diameter van 0,2-0,5 μm, die ongeveer 50 soorten hydrolytische enzymen bevatten (proteasen, lipasen, fosfolipasen, nucleasen, glycosidasen, fosfatasen). Lysosomale enzymen worden gesynthetiseerd op de ribosomen van het granulair endoplasmatisch reticulum, vanwaar ze via transportblaasjes naar het Golgi-complex worden getransporteerd. Primaire lysosomen ontspruiten uit de blaasjes van het Golgi-complex. In lysosomen wordt een zure omgeving in stand gehouden, de pH-waarde schommelt van 3,5 tot 5,0. De membranen van lysosomen zijn resistent tegen de enzymen die ze bevatten en beschermen het cytoplasma tegen hun werking. Schending van de permeabiliteit van het lysosomale membraan leidt tot de activering van enzymen en ernstige schade aan de cel, waaronder de dood.

In secundaire (rijpe) lysosomen (fagolysosomen) worden biopolymeren verteerd tot monomeren. Deze monomeren worden via het lysosomale membraan naar het hyaloplasma van de cel getransporteerd. Onverteerde stoffen blijven in het lysosoom achter, waardoor het lysosoom transformeert tot een zogenaamd restlichaam met een hoge elektronendichtheid.

Peroxisomen (peroxysomen) zijn blaasjes met een diameter van 0,3 tot 1,5 µm. Ze bevatten oxidatieve enzymen die waterstofperoxide afbreken. Peroxisomen spelen een rol bij de afbraak van aminozuren, de stofwisseling van lipiden, waaronder cholesterol, en purines, en de ontgifting van vele giftige stoffen. Aangenomen wordt dat peroxisoommembranen worden gevormd door knopvorming vanuit het niet-granulaire endoplasmatisch reticulum, en dat de enzymen worden gesynthetiseerd door polyribosomen.

Mitochondriën (mitochondriën), de "energiestations van de cel", nemen deel aan de processen van celademhaling en de omzetting van energie in vormen die beschikbaar zijn voor gebruik door de cel. Hun belangrijkste functies zijn de oxidatie van organische stoffen en de synthese van adenosinetrifosfaat (ATP). Mitochondriën zijn ronde, langwerpige of staafvormige structuren van 0,5-1,0 μm lang en 0,2-1,0 μm breed. Het aantal, de grootte en de locatie van mitochondriën zijn afhankelijk van de functie van de cel en haar energiebehoefte. Er bevinden zich veel grote mitochondriën in cardiomyocyten, de spiervezels van het middenrif. Ze bevinden zich in groepen tussen myofibrillen, omgeven door glycogeengranula en elementen van het niet-granulaire endoplasmatisch reticulum. Mitochondriën zijn organellen met dubbele membranen (elk ongeveer 7 nm dik). Tussen de buitenste en binnenste mitochondriale membranen bevindt zich een intermembraanruimte van 10-20 nm breed. Het binnenmembraan vormt talrijke plooien, of cristae. Meestal liggen de cristae langs de lange as van het mitochondrion en bereiken ze de andere kant van het mitochondriale membraan niet. Dankzij de cristae neemt het oppervlak van het binnenmembraan aanzienlijk toe. Zo is het oppervlak van de cristae van één mitochondrion van een hepatocyt ongeveer 16 μm. Binnen het mitochondrion, tussen de cristae, bevindt zich een fijnkorrelige matrix waarin korrels met een diameter van ongeveer 15 nm (mitochondriale ribosomen) en dunne draden die moleculen van desoxyribonucleïnezuur (DNA) voorstellen, zichtbaar zijn.

De synthese van ATP in mitochondriën wordt voorafgegaan door initiële stadia die plaatsvinden in het hyaloplasma. Hierin (in afwezigheid van zuurstof) worden suikers geoxideerd tot pyruvaat (pyrodruivenzuur). Tegelijkertijd wordt een kleine hoeveelheid ATP gesynthetiseerd. De belangrijkste synthese van ATP vindt plaats op de membranen van de cristae in de mitochondriën met deelname van zuurstof (aerobe oxidatie) en enzymen aanwezig in de matrix. Tijdens deze oxidatie wordt energie gevormd voor celfuncties, en worden koolstofdioxide (CO ₂ ) en water (H ₂ O) vrijgegeven. In de mitochondriën worden moleculen van informatie, transport en ribosomale nucleïnezuren (RNA) gesynthetiseerd op hun eigen DNA-moleculen.

De mitochondriale matrix bevat ook ribosomen tot 15 nm groot. De mitochondriale nucleïnezuren en ribosomen verschillen echter van vergelijkbare structuren in deze cel. Mitochondriën hebben dus hun eigen systeem, noodzakelijk voor eiwitsynthese en zelfreproductie. De toename van het aantal mitochondriën in een cel vindt plaats door deling in kleinere delen die groeien, in omvang toenemen en zich opnieuw kunnen delen.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]