Что такое органеллы?

Органеллы представляют собой крошечные структуры, которые выполняют очень специфические функции в клетках. Термин является ссылкой на органы, сравнивая то, как эти структуры работают в клетках, с тем, как органы функционируют в организме. Ряд различных органелл может быть найден в различных типах клеток растений, животных и бактерий. У каждого своя важная задача, такая как производство энергии или производство белков.

Типы

Эти структуры имеют широкий спектр функций, большинство из которых являются задачами, которые имеют решающее значение для жизни клетки. Наиболее важными структурами являются ядро, эндоплазматическая сеть (ER), аппарат Гольджи, митохондрии и хлоропласты. Каждый из них, как правило, находится в определенных областях клеток. Как правило, ядро ​​находится рядом с центром, рядом находятся ER и Golgi, а остальные органеллы распространяются внутри клетки.

Тип и количество органелл, присутствующих в клетке, варьируется в зависимости от цели клетки. Например, почти все растительные и животные клетки содержат ядро, за исключением заметных зрелых эритроцитов, которые не содержат никаких органелл или генетического материала. Другим примером является то, что в мышечных клетках обычно больше митохондрий, чем в клетках других типов, поскольку для эффективной работы мышечных клеток требуется больше энергии.

Состав

Исследователи полагают, что общая причина эволюции органелл заключается в том, что клетки извлекают выгоду из выделения многих сложных химических реакций, которые происходят внутри них. В клетках растений и животных каждая из них заключена в свою собственную мембрану, которая помогает функционированию устройства. Одним из основных преимуществ этой защиты является то, что в мембранно-замкнутом блоке химические условия, такие как pH, могут быть изменены без воздействия на всю ячейку. Точно так же содержимое каждого изолировано от того, что происходит внутри клетки в целом.

Некоторые органеллы настолько велики, что их форму и поверхность можно увидеть под световым микроскопом. К ним относятся митохондрии и Гольджи, а также клеточное ядро. Электронный микроскоп требуется, чтобы рассмотреть их более близко, как бы то ни было. Только после того, как эти структуры могли быть исследованы с помощью электронной микроскопии, исследователи начали понимать, как они функционируют.

Производство энергии

Митохондрии отвечают за снабжение клеток полезной энергией. Они найдены в большинстве сложных организмов, включая грибы и растения, а также животных. Основная функция этих структур заключается в получении молекулы под названием аденозинтрифосфат, или АТФ, которая является основным источником энергии в клетках животных и грибов и вторичным источником для растений. Митохондрии также имеют дополнительные функции, включая регуляцию клеточного метаболизма и накопление кальция.

Определенные органеллы обнаруживаются только в определенном типе организма. Наиболее известным примером являются хлоропласты, которые встречаются только в клетках растений и водорослей. Хлоропласты используют солнечный свет для производства глюкозы посредством процесса, известного как фотосинтез. Другим примером является карбоксисома, которая встречается только у некоторых видов бактерий. Карбоксисомы позволяют бактериям превращать углерод в органические молекулы, которые они могут использовать для производства энергии.

Производство белка и ДНК-взаимодействия

Многие органеллы могут связываться друг с другом либо благодаря своей близости, либо посредством химической сигнализации. Например, эндоплазматический ретикулум соединяется с аппаратом Гольджи, и обе эти единицы участвуют в производстве новых белков. Новые белки производятся в эндоплазматической сети и оттуда перемещаются в Гольджи, где они модифицируются и упаковываются для транспортировки в другие места в клетке.

Другим примером этой связи является то, что происходит между ядром клетки и другими органеллами внутри нее. Хотя ядро ​​и содержащаяся в нем ДНК физически не связаны с другими клеточными структурами, оно связывается с остальной частью клетки посредством сигнальных молекул белка. Мембрана, которая охватывает ядро, контролирует то, что может входить и выходить из структуры, ограничивая движение специальными белками, которые способны взаимодействовать с нитями ДНК.

болезни

Подобно тому, как проблемы со здоровьем могут влиять на более крупные органы, отдельные органеллы также могут быть подвержены заболеваниям и врожденным нарушениям. Эти структуры настолько важны для функционирования клеток, что заболевания, которые их затрагивают, часто вызывают серьезные симптомы, а в некоторых случаях приводят к летальному исходу. Дисфункция может иметь широкий и неожиданный результат.

Дисфункция эндоплазматического ретикулума была вовлечена в такие состояния, как муковисцидоз, а также в болезни Альцгеймера, Хантингтона и Паркинсона. В каждом случае клеточная дисфункция, которая вызывает стресс у ER, как полагают, способствует развитию симптомов. Заболевания, которые поражают Гольджи, включают врожденные расстройства, которые вызывают заболевания печени, умственную отсталость и судороги, и они обычно вызывают смерть до того, как ребенку исполнится два года.

Большая семья состояний, известных как митохондриальные расстройства, может вызывать все, от проблем с пищеварением до слепоты, в зависимости от конкретной природы расстройства, от которого страдает человек. Эти условия могут быть трудно поддающимися лечению, так как они обычно включают врожденные дефекты, которые вызывают повреждение всех органелл, вовлеченных в данный тип клеток.