Solun kalvo-organellit

Soluorganellit

Organellit (organellae) ovat kaikille soluille välttämättömiä mikrorakenteita, jotka suorittavat tiettyjä elintärkeitä toimintoja. Soluissa erotetaan toisistaan kalvo- ja ei-kalvo-organellit. Kalvo-organelleja, jotka on erotettu ympäröivästä hyaloplasmasta kalvoilla, ovat endoplasminen retikulum, sisäinen verkkolaitteisto (Golgin kompleksi), lysosomit, peroksisomit ja mitokondriot.

Solun kalvoorganellit

Kaikki kalvoorganellit rakentuvat alkeellisista kalvoista, joiden organisoitumisperiaate on samanlainen kuin sytolemmien rakenteessa. Sytofysiologiset prosessit liittyvät kalvojen jatkuvaan adheesioon, fuusioon ja erottumiseen, kun taas vain topologisesti identtisten kalvomonokerrosten adheesio ja yhdistyminen ovat mahdollisia. Siten minkä tahansa organellikalvon hyaloplasmaan päin oleva ulkokerros on identtinen sytolemmin sisäkerroksen kanssa, ja organellin onteloon päin oleva sisäkerros on samanlainen kuin sytolemmin ulkokerros.

Endoplasminen verkosto (reticulum endoplasmaticum) on yksi yhtenäinen rakenne, jonka muodostavat säiliöt, tiehyet ja litistyneet pussit. Elektronimikroskooppikuvissa erotetaan toisistaan rakeinen (karkea, rakeinen) ja ei-rakeinen (sileä, agranulaarinen) endoplasminen verkosto. Rakeisen verkoston ulkopinta on peitetty ribosomeilla, kun taas ei-rakeiselta puolelta ribosomeja puuttuu. Rakeinen endoplasminen verkosto syntetisoi (ribosomeissa) ja kuljettaa proteiineja. Ei-rakeinen verkosto syntetisoi lipidejä ja hiilihydraatteja ja osallistuu niiden aineenvaihduntaan [esimerkiksi steroidihormonit lisämunuaisen kuoressa ja kivesten Leydigin soluissa (sustenosyytit); glykogeeni maksasoluissa]. Yksi endoplasmisen verkoston tärkeimmistä tehtävistä on kalvoproteiinien ja lipidien synteesi kaikille soluorganelleille.

Sisäinen retikulaarinen laite eli Golgin kompleksi (apparatus reticularis internus) on kokoelma pusseja, vesikkeleitä, säiliöitä, putkia ja levyjä, joita rajaa biologinen kalvo. Golgin kompleksin elementit ovat yhteydessä toisiinsa kapeilla kanavilla. Golgin kompleksin rakenteissa syntetisoidaan ja kertyy polysakkarideja, proteiini-hiilihydraattikomplekseja, jotka erittyvät soluista. Näin muodostuvat eritysrakeet. Golgin kompleksi esiintyy kaikissa ihmissoluissa paitsi punasoluissa ja epidermiksen sarveiskalvoissa. Useimmissa soluissa Golgin kompleksi sijaitsee tuman ympärillä tai lähellä, eksokriinisissä soluissa tuman yläpuolella, solun apikaalisessa osassa. Golgin kompleksin rakenteiden sisäinen kupera pinta on endoplasmiseen retikulumiin päin ja ulompi, kovera pinta sytoplasmaan päin.

Golgin kompleksin kalvot muodostuvat rakeisesta endoplasmisesta retikulumista, ja niitä kuljettavat kuljetusvesikkelit. Golgin kompleksin ulkopinnalta irtoaa jatkuvasti eritysvesikkeleitä, ja sen säiliöiden kalvot uusiutuvat jatkuvasti. Eritysvesikkelit toimittavat kalvomateriaalia solukalvolle ja glykokalyksille. Tämä varmistaa solukalvon uusiutumisen.

Lysosomit (lysosomae) ovat 0,2–0,5 μm:n läpimittaisia vesikkeleitä, jotka sisältävät noin 50 erilaista hydrolyyttistä entsyymiä (proteaaseja, lipaaseja, fosfolipaaseja, nukleaaseja, glykosidaaseja, fosfataaseja). Lysosomaaliset entsyymit syntetisoidaan rakeisen endoplasmisen retikulumin ribosomeissa, josta ne siirtyvät kuljetusvesikkelien avulla Golgin kompleksiin. Primaariset lysosomit irtoavat Golgin kompleksin vesikkeleistä. Lysosomeissa ylläpidetään hapanta ympäristöä, jonka pH vaihtelee 3,5:stä 5,0:aan. Lysosomien kalvot ovat resistenttejä niissä oleville entsyymeille ja suojaavat sytoplasmaa niiden vaikutukselta. Lysosomikalvon läpäisevyyden häiriintyminen johtaa entsyymien aktivoitumiseen ja solun vakavaan vaurioitumiseen, mukaan lukien sen kuolema.

Kypsissä lysosomeissa (fagolysosomeissa) biopolymeerit pilkkoutuvat monomeereiksi. Jälkimmäiset kuljetetaan lysosomikalvon läpi solun hyaloplasmaan. Pilkomattomat aineet jäävät lysosomiin, minkä seurauksena lysosomi muuttuu niin sanotuksi korkean elektronitiheyden omaavaksi jäännöskappaleeksi.

Peroksisomit (peroxysomae) ovat vesikkeleitä, joiden halkaisija on 0,3–1,5 µm. Ne sisältävät oksidatiivisia entsyymejä, jotka hajottavat vetyperoksidia. Peroksisomit osallistuvat aminohappojen hajottamiseen, lipidien, kuten kolesterolin ja puriinien, aineenvaihduntaan ja monien myrkyllisten aineiden detoksifikaatioon. Peroksisomien kalvojen uskotaan muodostuvan kuroutumalla esiin ei-rakeisesta endoplasmisesta retikulumista, ja entsyymit syntetisoidaan polyribosomien avulla.

Mitokondriot (mitokondriot), jotka ovat solun "energia-asemia", osallistuvat soluhengityksen prosesseihin ja energian muuntamiseen solun käytettävissä oleviin muotoihin. Niiden päätehtävät ovat orgaanisten aineiden hapetus ja adenosiinitrifosfaatin (ATP) synteesi. Mitokondriot ovat pyöreitä, pitkänomaisia tai sauvamaisia rakenteita, joiden pituus on 0,5–1,0 μm ja leveys 0,2–1,0 μm. Mitokondrioiden lukumäärä, koko ja sijainti riippuvat solun toiminnasta ja sen energiantarpeesta. Sydänlihassoluissa, pallean lihaskuiduissa, on monia suuria mitokondrioita. Ne sijaitsevat ryhmissä myofibrillien välissä, glykogeenirakeiden ja ei-rakeisen endoplasmisen retikulumin osien ympäröimänä. Mitokondriot ovat organelleja, joissa on kaksoiskalvot (kumpikin noin 7 nm paksu). Ulomman ja sisemmän mitokondriokalvon välissä on 10–20 nm leveä kalvojen välinen tila. Sisempi kalvo muodostaa lukuisia poimuja eli cristae-kuvioita. Yleensä kristat ovat mitokondrion pituusakselin suuntaiset eivätkä yllä mitokondriokalvon vastakkaiselle puolelle. Kristojen ansiosta sisäkalvon pinta-ala kasvaa dramaattisesti. Näin ollen maksasolun yhden mitokondrion kristan pinta-ala on noin 16 μm. Mitokondrion sisällä kristojen välissä on hienorakeinen matriisi, jossa näkyy noin 15 nm:n halkaisijaltaan olevia rakeita (mitokondrioiden ribosomeja) ja ohuita säikeitä, jotka edustavat deoksiribonukleiinihappo- (DNA) molekyylejä.

ATP:n synteesiä mitokondrioissa edeltävät hyaloplasmassa tapahtuvat alkuvaiheet. Siinä (hapen puuttuessa) sokerit hapettuvat pyruvaatiksi (pyruviinihapoksi). Samanaikaisesti syntetisoituu pieni määrä ATP:tä. ATP:n pääsynteesi tapahtuu mitokondrioiden kristojen kalvoilla hapen (aerobinen hapetus) ja matriisissa olevien entsyymien osallistuessa. Tämän hapetuksen aikana muodostuu energiaa solutoimintoihin ja vapautuu hiilidioksidia (CO2 ₎ ja vettä (H2O ₎. Mitokondrioissa syntetisoidaan informaatio-, kuljetus- ja ribosomaalisia nukleiinihappoja (RNA) omille DNA-molekyyleilleen.

Mitokondriomatriisi sisältää myös jopa 15 nm:n kokoisia ribosomeja. Mitokondrioiden nukleiinihapot ja ribosomit eroavat kuitenkin tämän solun vastaavista rakenteista. Näin ollen mitokondrioilla on oma järjestelmänsä, joka on välttämätön proteiinisynteesille ja itselisääntymiselle. Mitokondrioiden määrän kasvu solussa tapahtuu sen jakautumisen kautta pienempiin osiin, jotka kasvavat, suurenevat kooltaan ja pystyvät jakautumaan uudelleen.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]