BUNĚČNÉ ORGANELY

 

Prokaryotní i eukaryotní buňky jsou kryty vnější membránou. Na rozdíl od většiny prokaryot, eukaryotní buňky obsahují četné vnitřní membrány. Tyto struktury nejsou spojeny s vnější membránou a oddělují specifická místa buňky od zbytku cytoplazmy. Vytvářejí tak kolekci subcelulárních entit zvaných organely. Organely jsou buněčné “orgánky” sloužící eukaryotní buňce k určitým specializovaným funkcím. Prokaryotní buňky organely nemají.

Jak znázorňují obrázky, ve většině eukaryotních buněk se nachází velké množství organel, například hladká a hrubá endoplazmatická retikula, Golgiho komplexy, peroxizomy, glykoxizomy, lysozomy, chloroplasty a v neposlední řadě mitochondrie.

Obrázek: Schematická stavba živočišné buňky

 

 

Obrázek: Schematická stavba rostlinné buňky.

 

Semiautonomní organely

Mitochondrie a chloroplasty se patrně nacházejí uprostřed kontinua nitrobuněčných symbiotických vztahů. Na jednom okraji tohoto kontinua jsou symbiózy eukaryotní buňky s bakteriemi nebo jinými eukaryoty. Mnohdy žijí tyto symbiotické organismy ve velmi těsném vztahu, ale přesto je jejich autonomie vždy daleko větší než autonomie mitochondrií a chloroplastů, protože za určitých podmínek lze oba organismy udržet při životě i bez symbiotického partnera. Na druhé straně spektra jsou některé buněčné organely, které nemají svůj vlastní genom, ale podle mnoha autorů jsou potomky původních symbiontů.

Mitochondrie a chloroplasty se souhrnně nazývají semiautonomní organely. Vznikly endosymbiózou. Dlouhodobým soužitím s hostitelskou buňkou ztratily schopnost samostatného přežití, protože se redukoval jejich genom a proteosyntetický aparát

 

Souhrn znaků semiautnomních organel

Základní společné rysy všech semiautonomních organel jsou tyto:

 

1.Mají vlastní cirkulární DNA, která je prokarytního typu.

2.Jsou schopny proteosyntézy pomocí vlastních ribosomů prokaryotního typu.

3.Jsou kryty dvěma membránami.

4.Rostou a dělí se nezávisle na hostitelské buňce.

5.Probíhá v nich energetický metabolismus.

6.Vznikly endosymbiózou.

7.Velikostí se podobají bakteriím.

 

Genom a ribosomy

Jedna mitochondrie obsahuje několik kopií své DNA, chloroplast až několik desítek. DNA semiautonomních organel kóduje u mitochondrií cca. 10 specifických polypeptidových řetězců, u chloroplastů cca. 50. Tato genetická informace kóduje molekuly RNA svého vlastního proteosyntetického aparátu, který je tvořen mitoribosomy podobajícími se ribosomům prokaryotního typu. Jednou poškozený gen semiautonomní organely nemůže být reparován ani organelou, ani hostitelskou buňkou.

 

Proteosyntéza

Většina proteinů semiautonomních organel je kódována v jádře a syntetizována v cytoplazmě. Do organel pronikají díky zvláštní adrese, kterou tvoří krátký úsek polypeptidového řetězce bílkoviny s charakteristickou posloupností aminokyselin. Místo slova “adresa” se používá termín mitochondriální cílová sekvence. Ta je lokalizována vždy na N-konci bílkovinného řetězce. Skládá se cca. z 20 aminokyselin, z nichž řada má nepolární postranní řetězce, tvořící různé specifické struktury.

 

Proteiny získávají definitivní konformaci až v organele. Při průchodu mitochondriální membránou jsou chráněny v komplexu s chaperony (obr. 4-3). Chaperony pomáhají k vytvoření terciální struktury molekuly. Molekulární chaperon je protein, kterým je v buňce doprovázeno sbalování polypeptidového řetězce a sestavování monomerů do oligomerů a nadmolekulárních struktur. Rozeznává povrchy interagujících monomerů a zabraňuje jejich spojování do nefunkčních agregátů.

Při zvýšené teplotě množství chaperonů v buňce stoupá. Z toho se usoudilo, že pravděpodobně chrání proteiny před denaturací vysokou teplotou. Mezi nejrozšířenější chaperony patří tzv. proteiny tepelného šoku (heat shock proteins, hsp).

 

Dvě membrány

Membrány udržují v mitochondrii specifické mikroprostředí odlišné od okolní cytoplazmy. Poskytují povrch, na němž může probíhat řada biochemických pochodů, včetně toho nejdůležitějšího procesu buněčného dýchání, oxidativní fosforylace.

Semiautonomní organely jsou kryty dvěma membránami: vnější a vnitřní. Propustnost vnější membrány mitochondrií a plastidů je podmíněna přítomností pórů, které jsou vytvářeny specifickými transmembránovými bílkovinami, poriny. Na rozdíl od ostatních transmembránových bílkovin mají poriny b-strukturu, která vytváří v membráně sudovitý útvar s hydrofobním povrchem (na něj směřují hydrofobní postranní řetězce aminokyselin) a hydrofilním vnitřkem (polární řetězce aminokyselin). Podobné útvary jsou i ve vnější membráně gram-negativních bakterií.

 

Dělení

Mitochondrie se množí v buňkách dělením – jinak vznikat nemohou. Jsou schopny samostatné reprodukce, ale jejich počet je regulován genetickou informací jádra. Ta také řídí takřka rovnoměrné rozdělení semiautonomních organel do dceřiných buněk.