Co to są organelle?

Organelle to małe struktury, które pełnią bardzo specyficzne funkcje w komórkach. Termin ten odnosi się do narządów, porównując sposób działania tych struktur w komórkach z funkcjonowaniem narządów w ciele. W różnych typach komórek roślinnych, zwierzęcych i bakteryjnych można znaleźć wiele różnych organelli. Każdy ma swoje ważne zadanie, takie jak wytwarzanie energii lub wytwarzanie białek.

Rodzaje

Struktury te mają szeroki zakres funkcji, z których większość to zadania o kluczowym znaczeniu dla życia komórki. Najważniejszymi strukturami są jądro, retikulum endoplazmatyczne (ER), aparat Golgiego, mitochondria i chloroplasty. Każdy z nich zwykle znajduje się w określonych obszarach komórek. Zazwyczaj jądro znajduje się w pobliżu centrum, w pobliżu ER i Golgiego, a pozostałe organelle rozprzestrzeniają się w komórce.

Rodzaj i liczba organelli obecnych w komórce różni się w zależności od celu komórki. Na przykład prawie wszystkie komórki roślinne i zwierzęce zawierają jądro, z godnym uwagi wyjątkiem dojrzałych czerwonych krwinek, które nie zawierają żadnych organelli ani materiału genetycznego. Innym przykładem jest to, że komórki mięśniowe zazwyczaj mają znacznie więcej mitochondriów niż inne typy komórek, ponieważ potrzeba więcej energii, aby komórki mięśni działały skutecznie.

Struktura

Naukowcy uważają, że głównym powodem ewolucji organelli jest to, że komórki czerpią korzyści z izolacji wielu złożonych reakcji chemicznych zachodzących w ich obrębie. W komórkach roślinnych i zwierzęcych każda jest zamknięta we własnej błonie, co pomaga jej w funkcjonowaniu. Jedną z głównych zalet tej ochrony jest to, że w jednostce zamkniętej w błonie warunki chemiczne, takie jak pH, można modyfikować bez wpływu na całą komórkę. Podobnie, zawartość każdego z nich jest izolowana od tego, co dzieje się w komórce jako całości.

Niektóre organelle są tak duże, że ich kształt i powierzchnię można zobaczyć pod mikroskopem świetlnym. Należą do nich mitochondria i Golgiego, a także jądro komórkowe. Mikroskop elektronowy jest jednak niezbędny do ich dokładniejszego oglądania. Dopiero po zbadaniu tych struktur za pomocą mikroskopii elektronowej naukowcy zaczęli rozumieć, jak działają.

Produkcja energii

Mitochondria są odpowiedzialne za dostarczanie komórkom energii użytecznej. Występują w najbardziej złożonych organizmach, w tym w grzybach i roślinach, a także w zwierzętach. Główną funkcją tych struktur jest wytwarzanie cząsteczki zwanej trifosforanem adenozyny lub ATP, która jest głównym źródłem energii w komórkach zwierząt i grzybów oraz wtórnym źródłem dla roślin. Mitochondria mają również dodatkowe funkcje, w tym regulację metabolizmu komórkowego i magazynowanie wapnia.

Niektóre organelle występują tylko w określonym typie organizmu. Najbardziej znanym przykładem są chloroplasty, które znajdują się tylko w komórkach roślin i glonów. Chloroplasty wykorzystują światło słoneczne do wytwarzania glukozy w procesie znanym jako fotosynteza. Innym przykładem jest karboksom, który występuje tylko u niektórych gatunków bakterii. Karboksysomy pozwalają bakteriom przekształcić węgiel w cząsteczki organiczne, które mogą wykorzystać do wytworzenia energii.

Produkcja białka i interakcje DNA

Wiele organelli jest w stanie komunikować się ze sobą, albo ze względu na ich bliskość, albo poprzez sygnalizację chemiczną. Na przykład retikulum endoplazmatyczne łączy się z aparatem Golgiego i obie te jednostki biorą udział w wytwarzaniu nowych białek. Nowe białka są wytwarzane w retikulum endoplazmatycznym, a stamtąd przenoszone do Golgiego, gdzie są modyfikowane i pakowane w celu transportu do innych miejsc w komórce.

Innym przykładem tej komunikacji jest ta, która zachodzi między jądrem komórki i innymi organellami w jej obrębie. Chociaż jądro i zawarte w nim DNA nie łączą się fizycznie z innymi strukturami komórkowymi, komunikuje się z resztą komórki za pośrednictwem białkowych cząsteczek sygnałowych. Błona otaczająca jądro kontroluje to, co może wchodzić i wychodzić ze struktury, ograniczając ruch do specjalnych białek, które są w stanie oddziaływać z niciami DNA.

Choroby

Tak jak większe narządy mogą mieć wpływ na problemy zdrowotne, tak poszczególne organelle mogą podlegać chorobom i wrodzonym zaburzeniom. Struktury te są tak istotne dla funkcjonowania komórek, że choroby, które na nie wpływają, często powodują poważne objawy, aw niektórych przypadkach są śmiertelne. Dysfunkcja może mieć szerokie i nieoczekiwane wyniki.

Dysfunkcja retikulum endoplazmatycznego jest powiązana z chorobami takimi jak mukowiscydoza oraz w chorobach Alzheimera, Huntingtona i Parkinsona. W każdym przypadku uważa się, że dysfunkcja komórkowa, która kładzie nacisk na ER, przyczynia się do rozwoju objawów. Choroby dotykające Golgiego obejmują wrodzone zaburzenia, które powodują choroby wątroby, niepełnosprawność umysłową i drgawki, i zazwyczaj powodują śmierć, zanim dziecko osiągnie dwa lata.

Duża rodzina stanów zwanych zaburzeniami mitochondrialnymi może powodować wszystko, od problemów trawiennych po ślepotę, w zależności od specyfiki zaburzenia, na które dana osoba ma wpływ. Warunki te mogą być trudne do wyleczenia, ponieważ zazwyczaj obejmują wady wrodzone, które powodują uszkodzenie wszystkich zaangażowanych organelli w danym typie komórek.