Organella komórkowe otoczone podwójną błoną białkowo – lipidową i ich rola w komórce

Każdy żywy organizm, pomijając kontrowersyjne wirusy, składa się, z co najmniej jednej komórki. Różnorodność życia na Ziemi jest ogromna, jego istota jednak zawsze pozostaje taka sama. Jest nią komórka. Począwszy od prostych jednokomórkowych organizmów takich jak pierwotniaki, a na człowieku skończywszy, to komórka zawsze stanowi podstawową cegiełkę budującą życie. Jednak komórka nie jest jednolitym tworem, jest to organizm bardzo skomplikowany, składa się z wielu mniejszych elementów. Wszystkie komórki wytworzyły specyficzną barierę chroniącą je przed negatywnym wpływem środowiska, tj. błonę komórkową, zbudowana z białek i lipidów. Jej budowę porównuje się do płynnej mozaiki. U roślin występuje dodatkowo ściana komórkowa. Ma ona charakter statyczny. Wszystkie komórki zawierają cytoplazmę, będącą swoistym środowiskiem wewnątrzkomórkowym.

Wszystkie wymienione do tej pory składniki stanowią zamknięte środowisko komórki, w którym umieszczone zostają poszczególne organella komórkowe, organella umożliwiające poprawną pracę komórki, stanowiącą o poprawnym funkcjonowaniu całego organizmu. Do organellów komórkowych zaliczymy między innymi: rybosomy, lizosomy i aparat Golgiego. Wśród nich wyróżniają się, te które otoczone są podwójną błoną białkowo lipidową, czyli: jądro komórkowe, mitochondrium, a u roślin jeszcze plastydy.

Jądro komórkowe ma dość szczególna rolę, właśnie w nim mieści się zakodowana informacja genetyczna, która steruje całym życiem komórki. Budowie jądra można przyjrzeć się przy pomocy mikroskopu elektronowego.

Zawieszone w cytoplazmie jądro komórkowe jest od niej odgraniczone przez otoczkę jądrowa, która jest zbudowana z dwóch błon białkowo-lipidowych. Błony tworzące otoczkę jądrową są selektywnie przepuszczalne, więc skład chemiczny kariolimfy (płynu wypełniającego wnętrze jądra komórkowego) różni się od składu chemicznego cytoplazmy. Dwie błony białkowo-lipidowe otoczki jądrowej w niektórych miejscach łączą się ze sobą. W tych punktach znajdują się nukleopory, przez które przechodzą cząsteczki transportowane z jądra do cytoplazmy i w przeciwnym kierunku. Pory jądrowe zbudowane są z tworzących pierścień białek zwanych nukleoporynami. Na zewnątrz znajdują się włoski mające charakter sensorów, a wewnątrz koszyk mogący wpuścić lub nie daną cząsteczkę. W porach znajdują się kanały, przez które mogą swobodnie przemieszczać się małe, hydrofilowe cząsteczki. W jądrze komórkowym można zauważyć nitkowate zagęszczenia tworzące delikatną siateczkę, to chromatyna tworząca tak zwany zrąb chromatynowy. Jest ona zbudowana w 90% z DNA i białek histonowych, pozostała część to RNA i białka niehistinowe. Jest interfazową postacią chromosomu. Dzielimy ja na heterochromatynę (skondensowaną, nieaktywną metabolicznie) i euchromatynę (luźna, aktywna).

Kolejnym elementem jądra jest jąderko, owalne, nieotoczone żadną dodatkową błoną, składa się ono z rRNA, białek i niewielkiej ilości DNA. W obrębie jąderka odbywa się synteza rRNA potrzebnego do budowy kolejnych elementów jądra komórkowego – rybosomów, organelli biorących udział w biosyntezie białek. W jądrze jest zazwyczaj jedno jąderko, choć czasem może być więcej. Jąderko zanika podczas podziału jądra i odtwarzane jest potem z chromosomów jąderkotwórczych.

Jądro steruje metabolizmem komórki, przechowuje materiał genetyczny, przekazuje go do komórek potomnych, oraz dostarcza rybosomom informacje o białkach, jakie mają powstać w komórce.
Następnym organellum otoczonym podwójną błoną lipido-proteinową jest mitochondrium.

W przeciwieństwie do jądra, w tym wypadku błona ma charakter ciągły. Zewnętrzna jej warstwa jest cieńsza od wewnętrznej, która tworzy liczne uwypuklenia do wnętrza mitochondrium. Mają one kształt palczastych grzebieni. Tym regularnie ułożonym tworom przypisuje się im zdolność do syntezy ATP. Wnętrze mitochondrium wypełnia żelowata substancja (matrix), wykazująca ziarnistą strukturę, zbudowaną w 50% z białek. Zawiera ona kilkadziesiąt typów enzymów, kolistą cząsteczkę DNA, własny RNA i rybosomy. Mitochondria posiadają własną informację (DNA) i namnażają się samodzielnie. Choć nie potrafią żyć poza komórką, zachowują stosunkowo dużą autonomię.

Mitochondria to wysoko wyspecjalizowane organella komórkowe, zaangażowane w procesie oddychania komórkowego. W ich wnętrzu zachodzą dwa kluczowe dla procesu oddychania procesy: cykl Kresa i łańcuch oddechowy. Ponieważ ich rola polega na dostarczaniu komórkom ATP, które posiada w swojej budowie wysokoenergetyczne wiązania chemiczne, często nazywane są "siłowniami komórki".
Ostatnimi organellami otoczonym podwójną błoną, a występującymi tylko w komórkach roślinnych są plastydy. Mają kształt kulisty lub elipsoidalny, ich wnętrze stanowi bezpostaciowy ośrodek zwany stromą, plastydowy DNA i rybosomy. Najmłodszą formą plastydów są protoplastydy, występujące w komórkach tkanki twórczej.

Wśród plastydów wyróżnimy:
- leukoplasty - bezbarwne, zdolne do syntezy i gromadzenia skrobi i innych związków zapasowych
- chloroplasty - zawierają zielony barwnik asymilacyjny – chlorofil, odpowiedzialny za fotosyntezę, mają dobrze wykształcony system błon wewnętrznych, mających postać spłaszczonych woreczków zwanych tylakoidami (rozszerzone tylakoidy ułożone w stosy tworzą grana). Chlorofil i inne barwniki (karoten i ksantofil) wbudowane są w błony - lamelle tylakoidów.
- chromoplasty - plastydy zawierające czerwone, żółte i pomarańczowe barwniki karotenoidowe, występujące w formie rozpuszczonej w kroplach tłuszczy lub w formie kryształów. Chromoplasty można zaobserwować w dojrzałych kwiatach i owocach, w starzejących się jesienią liściach, a więc w tkankach o małej aktywności fizjologicznej.

Leukoplasty, występujące w tkankach spichrzowych, organach podziemnych mogą różnicować się w chromoplasty, a w obecności światła przekształcać się w chloroplasty. Chloroplasty mogą przekształcać się w chromoplasty poprzez utratę chlorofilu.

Plastydy podobnie jak mitochondria są anatomicznymi organellami cytoplazmatycznymi. Nie mogą być wytwarzane poprzez komórkę ich nieposiadającą. Posiadają własną informację genetyczną i namnażają się samodzielnie.

Organella komórkowe otoczone podwójną błoną białkowo – lipidową spełniają kluczową rolę w rozmnażaniu, oddychaniu jak i odżywianiu komórki.