Hvad er en organelle i en celle?

Ordet organelle betyder "lille organ". Organeller er dog meget mindre end plante- eller dyreorganer. Ligesom et organ tjener en bestemt funktion i en organisme, såsom et øje hjælper en fisk med at se eller en støvdrager hjælper en blomst med at reproducere, har organeller hver især specifikke funktioner i cellerne. Celler er selvstændige systemer i deres respektive organismer, og organellerne inde i dem arbejder sammen som komponenter i en automatiseret maskine for at holde tingene i orden. Når tingene ikke fungerer problemfrit, er der organeller, der er ansvarlige for cellulær selvdestruktion, også kendt som programmeret celledød.

Mange ting flyder rundt i en celle, og ikke alle er organeller. Nogle kaldes indeslutninger, som er en kategori for genstande såsom opbevarede celleprodukter eller fremmedlegemer, der kom ind i cellen, som vira eller snavs. De fleste, men ikke alle organeller er omgivet af en membran for at beskytte dem mod cytoplasma de flyder ind, men dette gælder normalt ikke for cellulære indeslutninger. Derudover er indeslutninger ikke afgørende for celleens overlevelse eller i det mindste funktion på den måde, organeller er.

TL; DR (for lang; Læste ikke)

Celler er byggestenene for alle levende organismer. De er selvstændige systemer inden for deres respektive organismer, og organellerne inde i dem arbejder sammen som komponenter i en automatiseret maskine for at holde tingene i orden. Organelle betyder "lille organ". Hver organel har en særskilt funktion. De fleste er bundet i en eller to membraner for at adskille den fra cytoplasmaet, der fylder cellen. Nogle af de mest vitale organeller er kernen, det endoplasmatiske retikulum, Golgi-apparatet, lysosomerne og mitokondrierne, selvom der er mange flere.

I 1665 undersøgte en engelsk naturfilosof ved navn Robert Hooke tynde skiver kork samt træmasse fra flere slags træer og andre planter under et mikroskop. Han var forbløffet over at finde markante ligheder mellem så forskellige materialer, som alle mindede ham om en bikage. I alle prøverne så han mange tilstødende porer eller "mange små æsker", som han sammenlignede med de rum, munke boede i. Han mønter dem cellulae, der oversættes fra latin, betyder små rum; på moderne engelsk er disse porer velkendte for studerende og forskere som celler. Næsten 200 år efter Hookes opdagelse observerede den skotske botaniker Robert Brown en mørk plet i cellerne i orkideer set under et mikroskop. Han kaldte denne del af cellen kerne, det latinske ord for kerne.

Et par år senere omdøbte den tyske botaniker Matthias Schleiden kernen til cytoblast. Han erklærede, at cytoblasten var den vigtigste del af cellen, da han mente, at den dannede resten af ​​delene af cellen. Han teoretiserede, at kernen - som det igen omtales i dag - var ansvarlig for de forskellige udseende af celler i forskellige plantearter og i forskellige dele af en enkelt plante. Som botaniker studerede Schleiden udelukkende planter, men da han samarbejdede med den tyske fysiolog Theodor Schwann, hans ideer om kernen viste sig at være sandt om dyre- og andre artsceller som godt. De udviklede i fællesskab en celleteori, der søgte at beskrive universelle træk ved alle celler, uanset hvilket dyrs organsystem, svamp eller spiselige frugt de blev fundet i.

I modsætning til Schleiden studerede Schwann dyrevæv. Han havde arbejdet på at komme med en samlende teori, der forklarede variationerne i alle celler i levende ting; ligesom så mange andre videnskabsmænd på det tidspunkt søgte han en teori, der omfattede forskellene i alle mange typer celler han så under mikroskopet, men en der stadig tillod dem alle at blive talt som celler. Dyreceller findes i mange strukturer. Han kunne ikke være sikker på, at alle de "små rum", han så under mikroskopet, endda var celler uden en ordentlig celleteori. Da han hørte om Schleidens teorier om, at kernen (cytoblast) var stedet for celledannelse, følte han, at han havde nøglen til en celleteori, der forklarede dyre- og andre levende celler. Sammen foreslog de en celleteori med følgende principper:

• Celler er byggestenene til alle levende organismer.
  
• Uanset hvor forskellige individuelle arter er, udvikler de sig alle ved dannelse af celler.
  
• Som Schwann bemærkede, ”Hver celle er inden for visse grænser et individ, en uafhængig helhed. Enes vitale fænomener gentages helt eller delvist i resten. ”
  
• Alle celler udvikler sig på samme måde, og det samme er alle, uanset udseende.
  

På baggrund af Schleiden og Schwanns celleteori bidrog mange forskere med opdagelser - mange gjort gennem mikroskopet - og teorier om, hvad der foregik inde i cellerne. I de næste par årtier blev deres celleteori drøftet, og andre teorier blev fremsat. Den dag i dag betragtes meget af det, som de to tyske forskere stillede i 1830'erne, dog som nøjagtige i de biologiske felter. I de følgende år tillod mikroskopi opdagelsen af ​​flere detaljer om cellernes indersider. En anden tysk botaniker ved navn Hugo von Mohl opdagede, at kernen ikke var fastgjort til indersiden af plantens cellevæg, men flød inde i cellen, holdt op af et semi-tyktflydende, gelélignende stof. Han kaldte dette stof protoplasma. Han og andre forskere bemærkede, at protoplasma indeholdt små, suspenderede genstande i det. En periode med stor interesse for protoplasmaet, der blev kaldt cytoplasma, begyndte. Med tiden brugte forskere ved hjælp af forbedrede mikroskopimetoder cellens organeller og deres funktioner.

Den største organelle i en celle er kerne. Som Matthias Schleiden opdagede i det tidlige 19. århundrede, fungerer kernen som centrum for celleoperationer. Deoxyribose-nukleinsyre, bedre kendt som deoxyribonukleinsyre eller DNA, har den genetiske information for organismen og transskriberes og lagres i kernen. Kernen er også stedet for celledeling, hvilket er, hvordan nye celler dannes. Kernen er adskilt fra det omgivende cytoplasma, der fylder cellen med en nuklear hylster. Dette er en dobbelt membran, der periodisk afbrydes af porer, gennem hvilke gener, der er blevet transkriberet i strenge af ribonukleinsyre, eller RNA - der bliver messenger RNA eller mRNA - overføres til andre organeller kaldet endoplasmatisk retikulum uden for kernen. Den ydre membran af kernemembranen er forbundet med den membran, der omgiver den endoplasmiske membran, hvilket letter overførslen af ​​generne. Dette er det endomembrane system, og det inkluderer også Golgi-apparat,lysosomer, vakuoler, vesikler og celle membran. Den indre membran i kernekapslen gør det primære arbejde med at beskytte kernen.

Det endoplasmatisk retikulum er et netværk af kanaler, der strækker sig fra kernen, og som er lukket i en membran. Kanalerne kaldes cisternae. Der er to typer endoplasmatisk retikulum: det ru og glatte endoplasmatiske retikulum. De er forbundet og er en del af det samme netværk, men de to typer af endoplasmatisk retikulum har forskellige funktioner. Det glatte endoplasmatiske retikulum cisternae er afrundede rør med mange grene. Det glatte endoplasmatiske retikulum syntetiseres lipiderisær steroider. Det hjælper også med nedbrydningen af ​​steroider og kulhydrater, og det afgifter alkohol og andre stoffer, der kommer ind i cellen. Den indeholder også proteiner, der flytter calciumioner ind i cisternerne, hvilket tillader den glatte endoplasmatiske retikulum til at fungere som et lagersted for calciumioner og som en regulator for deres koncentrationer.

Det grove endoplasmatiske retikulum er forbundet med den ydre membran af kernemembranen. Dens cisterner er ikke tubuli, men flade sække, der er spækket med små organeller kaldet ribosomer, og det er her, den får den ”ru” betegnelse. Ribosomer er ikke lukket i membraner. Det grove endoplasmatiske retikulum syntetiserer proteiner, der sendes uden for cellen eller pakkes inde i andre organeller inde i cellen. Ribosomerne, der sidder på det ru endoplasmatiske retikulum, læser den genetiske information kodet i mRNA'et. Ribosomerne bruger derefter denne information til at opbygge proteiner ud af aminosyrer. Transkriptionen af ​​DNA til RNA til protein er kendt i biologien som "Den centrale dogme." Det grove endoplasmatiske retikulum gør også proteiner og fosfolipider der danner cellens plasmamembran.

Det Golgi-kompleks, som også er kendt som Golgi-legemet eller Golgi-apparatet, er et andet netværk af cisternae, og ligesom kernen og det endoplasmatiske retikulum er det lukket i en membran. Organellens opgave er at behandle proteiner, der blev syntetiseret i det endoplasmatiske retikulum og distribuere dem til andre dele af cellen eller forberede dem til at blive eksporteret uden for cellen. Det hjælper også med transport af lipider rundt i cellen. Når det behandler materialer, der skal transporteres, pakker det dem i noget, der kaldes en Golgi-vesikel. Materialet er bundet i en membran og sendes langs mikrotubuli i cellens cytoskelet, så det kan rejse til dets destination gennem cytoplasmaet. Nogle af Golgi-vesiklerne forlader cellen, og nogle opbevarer et protein til senere frigivelse. Andre bliver lysosomer, hvilket er en anden type organel.

Lysosomer er en rund, membranbundet vesikel skabt af Golgi-apparatet. De er fyldt med enzymer, der nedbryder et antal molekyler, såsom komplekse kulhydrater, aminosyrer og phospholipider. Lysosomer er en del af det endomembrane system som Golgi-apparatet og det endoplasmatiske retikulum. Når en celle ikke længere har brug for en bestemt organel, fordøjer et lysosom det i en proces kaldet autophagy. Når en celle ikke fungerer eller af anden grund ikke længere er nødvendig, engagerer den sig i programmeret celledød, et fænomen også kendt som apoptose. Cellen fordøjer sig ved hjælp af sit eget lysosom i en proces kaldet autolyse.

En lignende organel som lysosomet er proteasomet, som også bruges til at nedbryde unødvendige cellematerialer. Når cellen har brug for en hurtig reduktion i koncentrationen af ​​et bestemt protein, kan den mærke proteinet molekyler med et signal ved at fastgøre ubiquitin til dem, som vil sende dem til proteasomet, der skal være fordøjet. En anden organel i denne gruppe kaldes a peroxisome. Peroxisomer fremstilles ikke i Golgi-apparatet, ligesom lysosomer er, men i det endoplasmatiske retikulum. Deres hovedfunktion er at afgifte skadelige stoffer såsom alkohol og toksiner, der bevæger sig i blodet.

Mitokondrier, hvis ental er mitokondrion, er organeller, der er ansvarlige for at bruge organiske molekyler til at syntetisere Adenosintrifosfateller ATP, som er energikilden til cellen. På grund af dette er mitokondrion bredt kendt som "kraftcenteret" i cellen. Mitokondrier skifter konstant mellem en trådlignende form og en sfæroid form. De er omgivet af en dobbelt membran. Den indre membran har mange folder i sig, så den ligner en labyrint. Foldene kaldes cristae, hvis ental er crista, og mellemrummet mellem dem kaldes matrix. Matrixen indeholder enzymer, som mitokondrier bruger til at syntetisere ATP såvel som ribosomer, som dem, der studder overfladen af ​​groft endoplasmatisk retikulum. Matrixen indeholder også små, runde mtDNA-molekyler, som er en forkortelse for mitokondrie-DNA.

I modsætning til andre organeller har mitokondrier deres eget DNA, der er adskilt og adskiller sig fra organismenes DNA, som er i hver cellekerne (nuklear DNA). I 1960'erne foreslog en evolutionær videnskabsmand ved navn Lynn Margulis en teori om endosymbiose, som stadig i dag almindeligvis antages at forklare mtDNA. Hun troede, at mitokondrier udviklede sig fra bakterier, der levede i et symbiotisk forhold inde i cellerne hos en værtsart for omkring 2 milliarder år siden. Til sidst blev resultatet mitokondrionen, ikke som sin egen art, men som en organel med sit eget DNA. Mitokondrie-DNA arves fra moderen og muteres hurtigere end nukleart DNA.