Wat zijn organellen?

Organellen zijn kleine structuren die zeer specifieke functies binnen cellen uitvoeren. De term verwijst naar organen en vergelijkt de manier waarop deze structuren in cellen werken naar de manier waarop organen in het lichaam functioneren. Een aantal verschillende organellen kan worden gevonden in verschillende soorten planten-, dieren- en bacteriecellen. Elk heeft zijn eigen belangrijke taak, zoals het produceren van energie of het produceren van eiwitten.

Soorten

Deze structuren hebben een breed scala aan functies, waarvan de meeste taken zijn die cruciaal zijn voor de levensduur van de cel. De belangrijkste structuren zijn de kern, het endoplasmatisch reticulum (ER), het Golgi-apparaat, mitochondria en chloroplasten. Elk van deze heeft de neiging zich in specifieke cellengebieden te bevinden. Meestal bevindt de kern zich nabij het centrum, met de ER en Golgi in de buurt, en de resterende organellen verspreiden zich in de cel.

Het type en aantal organellen aanwezig in een cel varieert, afhankelijk van het doel van de cel. Bijna alle planten- en dierlijke cellen bevatten bijvoorbeeld een kern, met uitzondering van rijpe rode bloedcellen, die geen organellen of genetisch materiaal bevatten. Een ander voorbeeld is dat spiercellen meestal veel meer mitochondriën hebben dan andere celtypen, omdat er meer energie nodig is om spiercellen effectief te houden.

Structuur

Onderzoekers geloven dat de algemene reden dat organellen evolueerden, is dat cellen profiteren van het isoleren van de vele complexe chemische reacties die in hen optreden. Binnen planten- en dierencellen is elke cel ingekapseld in zijn eigen membraan, wat de eenheid helpt functioneren. Een van de belangrijkste voordelen van deze bescherming is dat, binnen een membraan-ingesloten eenheid, chemische omstandigheden zoals pH kunnen worden gewijzigd zonder de hele cel te beïnvloeden. Evenzo wordt de inhoud van elk geïsoleerd van wat er in de cel als geheel gebeurt.

Bepaalde organellen zijn zo groot dat hun vorm en oppervlak zichtbaar zijn onder een lichtmicroscoop. Deze omvatten mitochondria en de Golgi, evenals de celkern. Er is echter een elektronenmicroscoop nodig om ze beter te kunnen bekijken. Pas toen deze structuren via elektronenmicroscopie konden worden onderzocht, begonnen onderzoekers te begrijpen hoe ze functioneerden.

Energie productie

Mitochondria zijn verantwoordelijk voor het voorzien van cellen van bruikbare energie. Ze komen voor in de meeste complexe organismen, waaronder schimmels en planten en dieren. De belangrijkste functie van deze structuren is het produceren van een molecuul genaamd adenosinetrifosfaat of ATP, dat de belangrijkste energiebron is in dierlijke cellen en schimmels, en een secundaire bron voor planten. Mitochondria hebben ook extra functies, waaronder regulatie van het celmetabolisme en calciumopslag.

Bepaalde organellen worden alleen binnen een specifiek type organisme gevonden. Het bekendste voorbeeld zijn chloroplasten, die alleen in cellen van planten en algen voorkomen. Chloroplasten gebruiken zonlicht om glucose te produceren via het proces dat bekend staat als fotosynthese. Een ander voorbeeld is het carboxysoom, dat alleen in bepaalde bacteriesoorten wordt gevonden. Met carboxysomen kunnen de bacteriën koolstof omzetten in organische moleculen die ze kunnen gebruiken voor energie.

Eiwitproductie en DNA-interacties

Veel organellen kunnen met elkaar communiceren, hetzij vanwege hun nabijheid, hetzij via chemische signalering. Het endoplasmatisch reticulum maakt bijvoorbeeld verbinding met het Golgi-apparaat en beide eenheden zijn betrokken bij de productie van nieuwe eiwitten. Nieuwe eiwitten worden geproduceerd in het endoplasmatisch reticulum en gaan van daaruit naar de Golgi, waar ze worden gemodificeerd en verpakt voor transport naar andere locaties in de cel.

Een ander voorbeeld van deze communicatie is die welke plaatsvindt tussen de kern van een cel en de andere organellen erin. Hoewel de kern en het DNA dat het bevat niet fysiek verbonden zijn met andere celstructuren, communiceert het met de rest van de cel via eiwitsignaleringsmoleculen. Het membraan dat de kern omhult, regelt wat de structuur kan binnenkomen en verlaten, door verkeer te beperken tot speciale eiwitten die kunnen interageren met DNA-strengen.

ziekten

Net zoals de grotere organen kunnen worden getroffen door gezondheidsproblemen, kunnen individuele organellen ook worden onderworpen aan medische aandoeningen en aangeboren aandoeningen. Deze structuren zijn zo essentieel voor de celfunctie dat ziekten die ze beïnvloeden vaak ernstige symptomen veroorzaken en in sommige gevallen fataal zijn. Dysfunctie kan uiteenlopende en onverwachte resultaten hebben.

Endoplasmatische reticulumdisfunctie is betrokken bij aandoeningen zoals cystische fibrose en bij de ziekten van Alzheimer, Huntington en Parkinson. In elk geval wordt gedacht dat cellulaire disfunctie die stress op de ER legt, bijdraagt ​​aan de symptomen die zich ontwikkelen. Ziekten die de Golgi beïnvloeden, zijn aangeboren aandoeningen die leverziekte, mentale handicap en epileptische aanvallen veroorzaken, en ze veroorzaken meestal de dood voordat een kind twee jaar oud wordt.

Een grote familie van aandoeningen die mitochondriale aandoeningen worden genoemd, kunnen alles veroorzaken, van spijsverteringsproblemen tot blindheid, afhankelijk van de specifieke aard van de aandoening waar een persoon door wordt getroffen. Deze aandoeningen kunnen moeilijk te behandelen zijn, omdat het meestal aangeboren afwijkingen zijn die schade toebrengen aan alle betrokken organellen in een bepaald celtype.