Rola organelli komórkowych.

Organella jest to alternatywne spolszczenie łacińskiej nazwy terminu organellum.
W komórkach prokariotycznych jest stosunkowo niewiele typów organelli. Najważniejsze to genofor (materiał genetyczny w postaci kolistej cząsteczki DNA) rybosomy.
Komórki eukariotyczne mają znacznie bogatszy zestaw organelli. Niektóre z nich to:
1. Rybosomy- organella służące do produkcji białek. Rybosomy występują u wszystkich organizmów żywych, zarówno u prokariontów (bakterie, archeony) jak i eukariontów (pierwotniaki, rośliny, zwierzęta) a także we wnętrzu organelli półautonomicznych - chloroplastów i mitochondriów. Rybosomy prokariontów i organelli półautonomicznych są mniejsze i wrażliwe na inne toksyny niż ich eukariotyczne odpowiedniki.
U eukariontów rybosomy mogą być "wolne", to znaczy mogą swobodnie pływać w cytoplazmie (służą one do syntezy białek nie eksportowanych poza komórkę- enzymy wewnątrzkomórkowe, białkowe elementy błon komórkowych i inne) lub przyczepione do retikulum endoplazmatycznego (w tych następuje synteza białek eksportowanych poza błony komórki - hormony białkowe, kolagen, nici elastynowe dla tkanki łącznej i wszystkie białka produkowane "na eksport"). Każdy rybosom jest zbudowany z dwóch podjednostek: małej i dużej. Obie podjednostki są zbudowane z białek i rRNA (rybosomowy RNA).
2. Lizosom - (wyłącznie w komórkach eukariotycznych) niewielkie (0,05-0,5 μm) pęcherzyki zawierające enzymy rozkładające białka, kwasy nukleinowe, węglowodany i tłuszcze. Łącznie w lizosomach jest obecnych ok. 40 hydrolaz. W lizosomie zachodzi nie tylko proces trawienia komórkowego wchłoniętych pokarmów, ale także rozkład niepotrzebnych już cząsteczek.
Substancje, które mają ulec strawieniu, docierają do lizosomu w pęcherzykach, w które zostają "ubrane" w trakcie pinocytozy i fagocytozy.
Błona lizosomów zawiera liczne monotopowe glikoproteidy (o długich łańcuchach i dużej ilości kwasów sialowych), liczne pompy protonowe oraz liczne białka przenośnikowe.
Wewnątrz lizosomu utrzymywane jest pH na poziomie ok. 5.
Rodzaje lizosomów:
• trawienne- rozkład substancji
• magazynujące- magazynują substancje
• „grabarze” –rozkład obumarłych składników cytoplazmy. Pęcherzyki zawierające organelle przeznaczone do degradacji nazywa się pęcherzykami sekwestralnymi.
W lizosomach rozkładane są na ogół białka długowieczne, w odróżnieniu od proteosomów.

3. Aparat Golgiego - organellum występujące niemal we wszystkich komórkach eukariotycznych. Jednostka każdego aparatu Golgiego (diktiosom) składa się ze stosu cystern oraz odpączkowujących pęcherzyków. W strukturach Golgiego odbywa się:
• sortowanie i dojrzewanie białek i lipidów;
• modyfikacje reszt cukrowych glikoprotein i glikolipidów;
• synteza polisacharydów oraz mukopolisacharydów : glikozoaminoglikanów, hemicelulozy, pektyny;
Struktury błoniaste są strukturami dynamicznymi, odbywa się między nimi przepływ substancji zawartych wewnątrz kanałów i pęcherzyków (tutaj opatrzonych płaszczem koatomerowym z białek COPI) oraz błon.
Specyficzną cechą aparatu Golgiego jest to, że posiadają zdolność redukcji azotanu(V) srebra(I).
W obrębie diktiosomu wyróżnia się dwa bieguny:
• biegun cis (formowania)
• biegun trans (dojrzewania)
Od biegunu cis do biegunu trans wzrasta procentowa zawartość lipidów (cholesterolu). Po stronie cis znajdują się enzymy: transferaza N-acetyloglukozoaminy oraz transferazy: galaktozylowa, fukozylowa, sialowa.
Sieć cis stanowi "przedział ratunkowy" dla białek powstałych w retikulum endoplazmatycznym, które zostały przypadkowo złapane w pęcherzyki płynące do aparaty Golgiego (zostają one wyłapane przez enzymy i skierowane z powrotem).
Sieć trans stanowi stację rozdzielczą, w której produkty z wnętrza diktiosomu zostają rozdzielone pomiędzy 3 typy pęcherzyków:
• transportujące (dostarczają białek i lipidów do błony komórkowej)
• hydrolazowe (zbierają enzymy lizosomowe)
• wakuole zagęszczające (gromadzą substancje, które mają być wydzielone na drodze egzocytozy)
4. Retikulum endoplazmatyczne, inaczej siateczka śródplazmatyczna, w skrócie ER - wewnątrzkomórkowy i międzykomórkowy system kanałów odizolowanych od cytoplazmy podstawowej błonami (membranami) biologicznymi. Tworzy nieregularną sieć cystern, kanalików i pęcherzyków. Siateczka śródplazmatyczna jest szczególnie rozbudowana w komórkach, w których zachodzi intensywna synteza białek.
Rozróżnia się dwa typy retikulum:
• Retikulum endoplazmatyczne szorstkie - charakteryzujące się obecnością licznych rybosomów, osadzonych na jego zewnętrznej powierzchni.
• Retikulum gładkie - nie związane z rybosomami, stąd jego nazwa - gładkie. Jest odpowiedzialne m. in. za syntezę tłuszczów - tworzenie sferosomów.
Funkcje ER:
• synteza białek (szorstkie) i tłuszczów (gładkie)
• uczestniczy w przemianach węglowodanów
• przeprowadza unieczynnianie toksyn i leków( szczególnie w komórkach wątroby).
• pozwala na szybkie transporty wewnątrzkomórkowe (cytoplazma jest w nim rzadsza)
• dzieli cytoplazmę komórki na przedziały (kompartmenty), co pozwala na przeprowadzenie w różnych przedziałach reakcji, które przeszkadzałyby sobie wzajemnie.
W procesie wirowania frakcjonującego lizatu komórkowego błony retikulum endoplazmatycznego tworzą frakcję mikrosomalną.
5. Jądro komórkowe - organellum znajdujące się w każdej komórce eukariotycznej (wyjątek to komórki tracące jądro w procesie dojrzewania, np. erytrocyty ssaków).
Rolą jądra komórkowego jest przechowywanie informacji zawartej w DNA, jej powielanie w procesie podziału komórki, a także kontrolowanie całości metabolizmu komórki dzięki kopiowaniu fragmentów DNA (kopiami są tu odcinki RNA) odpowiednich dla syntezy potrzebnych enzymów czy innych cząsteczek. Jądro otoczone jest podwójną białkowo-lipidową błoną. Poprzez pory w tejże błonie do cytoplazmy przenoszone są tylko fragmenty RNA; DNA nie opuszcza jądra.
6. Wakuole (wodniczki) to struktury komórkowe występujące u roślin i niektórych pierwotniaków, w śladowych ilościach mogą znajdować się również w komórkach zwierzęcych. Wraz ze starzeniem się rośliny wakuole zlewają się, tworząc jedną dużą wodniczkę. Wakuolę otacza błona, zwana tonoplastem.
W skład soku wypełniającego wakuolę wchodzą:
• związki nieorganiczne:
o woda (ok. 90% całości składu)
o jony potasowe, sodowe, wapniowe, magnezowe, cynkowe, siarczanowe, fosforowe, chlorkowe
o kryształy szczawianu wapnia (rafidy, druzy, styloidy) oraz węglanu wapnia (cystolity)
• związki organiczne:
o wolne aminokwasy
o białka
o cukry
o glikozydy (alkohol+cukier), np. strofantyna, digitalina, digitoksygenina (glikozydy nasercowe)
o antocyjany (barwnik o barwie czerwonej bądź niebieskiej, zależnie od pH), np. cyjanidyna w owocach śliwy
o flawony (barwnik o barwie żółtej)
o alkaloidy (np. nikotyna, kofeina, kokaina, morfina, teina, chinina, kolchicyna, skopolamina, atropina)
Funkcje wakuol:
1. Utrzymanie komórki w stanie turgoru (napięcia).
2. Magazynowanie zbędnych produktów przemiany materii (u roślin).
3. Wodniczki tętniące (u pierwotniaków wydalają nadmiar wody)
4. Wodniczki trawiące (u pierwotniaków)
7. Mitochondrium - organellum komórki eukariotycznej pochodzenia endosymbiotycznego, w którym zachodzą procesy będące głównym źródłem energii (w postaci ATP) dla komórki, w szczególności proces fosforylacji oksydacyjnej.
Mitochondria posiadają własny genom. Genom mitochondriów jest nieduży - koduje tylko kilkanaście do kilkudziesięciu białek z kilkuset białek niezbednych do funkcjonowania mitochondrium.
Przeciętna komórka eukariotyczna zawiera kilkadziesiąt do kilkuset tysięcy mitochondriów. Przyrost ich liczby jest możliwy dzięki zdolności tego organellum do podziału, przebiegającego podobnie jak podział wolno żyjących bakterii.
Główną rolą mitochondriów jest uzyskiwanie energii w formie ATP wskutek przekształcania związków organicznych, ale biorą również udział w innych procesach metabolicznych, takich jak:
• Apoptoza - programowana śmierć komórki
• Regulacja stanu redoks komórki
• Synteza hemu
• Synteza sterydów
• Wytwarzanie ciepła
• Cykl mocznikowy - w mitochondriach wątroby.
8. Cytoplazma podstawowa - główna część protoplastu. W niej znajdują się pozostałe plazmatyczne składniki komórki i zachodzi większość procesów metabolicznych.
Cytoplazma jest półpłynną, żelowato-galaretowatą masą o jednolitej strukturze, wykazującą różnice konsystencji: od ciekłej do galaretowatej i odznacza się łatwością przechodzenia od stanu stałego (żelu) w ciało stałe (żelatynę) i odwrotnie.
Cytoplazmę przenikają układy błonowe, najbardziej zewnętrznym jest plazmalemma. Tworzy ona organiczną strukturę cytoplazmy, reguluje wymianę między komórkami a jej otoczeniem i warunkuje jej zdolność przystosowawczą do zmian środowiska.
W niektórych typach cytoplazmy (np. u pierwotniaków) można zaobserwować wyraźnie rozróżnienie na dwa obszary:
• przylegającą do błony komórkowej ektoplazmę
• "bardziej wewnętrzną" endoplazmę.