Co jsou Organely?

Organely jsou malé struktury, které v buňkách vykonávají velmi specifické funkce. Termín je odkazem na orgány, které přirovnávají způsob, jakým tyto struktury fungují v buňkách, k tomu, jak orgány fungují v těle. Uvnitř různých druhů rostlinných, živočišných a bakteriálních buněk lze nalézt řadu různých organel. Každý má svůj vlastní důležitý úkol, jako je výroba energie nebo výroba proteinů.

Typy

Tyto struktury mají širokou škálu funkcí, z nichž většina jsou úkoly, které jsou rozhodující pro život buňky. Nejdůležitější struktury jsou jádro, endoplazmatické retikulum (ER), Golgiho aparát, mitochondrie a chloroplasty. Každý z nich má tendenci být umístěn ve specifických oblastech buněk. Typicky se jádro nachází blízko centra, s ER a Golgi umístěnými poblíž a zbývající organely se šíří uvnitř buňky.

Typ a počet organel přítomných v buňce se liší v závislosti na účelu buňky. Například téměř všechny rostlinné a živočišné buňky obsahují jádro, s výraznou výjimkou zralých červených krvinek, které neobsahují žádné organely ani genetický materiál. Jiným příkladem je to, že svalové buňky mají obvykle mnohem více mitochondrií než jiné typy buněk, protože k udržení svalové buňky je potřeba efektivně pracovat více energie.

Struktura

Vědci se domnívají, že celkovým důvodem, proč se organely vyvinuly, je to, že buňky těží z izolace mnoha komplexních chemických reakcí, které se v nich vyskytují. V rostlinných a živočišných buňkách je každá z nich uzavřena ve své vlastní membráně, která pomáhá jednotce fungovat. Jednou z hlavních výhod této ochrany je to, že v jednotce uzavřené na membráně lze chemické podmínky, jako je pH, měnit bez ovlivnění celé buňky. Podobně je obsah každého z nich izolován od toho, co se děje uvnitř buňky obecně.

Některé organely jsou tak velké, že jejich tvar a povrch lze vidět pod světelným mikroskopem. Patří mezi ně mitochondrie a Golgi, stejně jako buněčné jádro. K jejich bližšímu zobrazení je však zapotřebí elektronový mikroskop. Teprve když tyto struktury mohly být vyšetřeny elektronovou mikroskopií, vědci začali chápat, jak fungují.

Výroba energie

Mitochondrie jsou zodpovědné za poskytování buněk použitelnou energií. Nacházejí se ve většině složitých organismů, včetně hub a rostlin a zvířat. Hlavní funkcí těchto struktur je produkce molekuly zvané adenosintrifosfát, neboli ATP, která je hlavním zdrojem energie v živočišných a hubových buňkách a sekundárním zdrojem rostlin. Mitochondrie mají také další funkce, včetně regulace buněčného metabolismu a ukládání vápníku.

Některé organely se vyskytují pouze ve specifickém typu organismu. Nejznámějším příkladem jsou chloroplasty, které se nacházejí pouze v buňkách rostlin a řas. Chloroplasty používají sluneční záření k produkci glukózy procesem známým jako fotosyntéza. Dalším příkladem je karboxysom, který se nachází pouze u určitých bakteriálních druhů. Karboxysomy umožňují bakteriím přeměnit uhlík v organické molekuly, které mohou použít pro energii.

Produkce proteinů a interakce DNA

Mnoho organel je schopno spolu komunikovat, buď kvůli své blízkosti, nebo chemickou signalizací. Například endoplazmatické retikulum se připojuje k Golgiho aparátu a obě tyto jednotky se podílejí na produkci nových proteinů. Nové proteiny se vyrábějí v endoplazmatickém retikulu a odtud se přesunují do Golgi, kde jsou modifikovány a zabaleny pro transport na jiná místa v buňce.

Dalším příkladem této komunikace je to, k čemu dochází mezi jádrem buňky a ostatními organely v ní. Ačkoli jádro a DNA, které obsahuje, se fyzicky nespojují s jinými buněčnými strukturami, komunikuje se zbytkem buňky prostřednictvím proteinových signalizačních molekul. Membrána, která obaluje jádro, řídí to, co může vstoupit a opustit strukturu, omezením přenosu na speciální proteiny, které jsou schopné interagovat s řetězci DNA.

Nemoci

Stejně jako větší orgány mohou být postiženy zdravotními problémy, mohou být jednotlivé organely také vystaveny zdravotním stavům a vrozeným poruchám. Tyto struktury jsou tak důležité pro funkci buněk, že nemoci, které je ovlivňují, často způsobují závažné příznaky a v některých případech jsou fatální. Dysfunkce může mít rozsáhlé a neočekávané výsledky.

Endoplazmatická dysfunkce retikula se podílí na stavech, jako je cystická fibróza, a na Alzheimerově chorobě, Huntingtonově a Parkinsonově chorobě. V každém případě se předpokládá, že buněčná dysfunkce, která klade důraz na ER, přispívá k příznakům, které se vyvíjejí. Nemoci, které ovlivňují Golgiho, zahrnují vrozené poruchy, které způsobují onemocnění jater, mentální postižení a záchvaty a obvykle způsobují smrt dříve, než dítě dosáhne dvou let.

Velká rodina stavů známých jako mitochondriální poruchy může způsobit vše od trávicích potíží až po slepotu, v závislosti na specifické povaze poruchy, kterou je osoba postižena. Léčení těchto stavů může být obtížné, protože obvykle zahrnují vrozené vady, které způsobují poškození všech organel zapojených v daném buněčném typu.