Was ist eine Organelle in einer Zelle?

Das Wort Organelle bedeutet „kleines Organ“. Organellen sind jedoch viel kleiner als pflanzliche oder tierische Organe. Ähnlich wie ein Organ eine bestimmte Funktion in einem Organismus erfüllt, wie zum Beispiel ein Auge einem Fisch beim Sehen oder ein Staubblatt einer Blüte bei der Fortpflanzung hilft, haben Organellen jeweils spezifische Funktionen in Zellen. Zellen sind in sich geschlossene Systeme innerhalb ihres jeweiligen Organismus, und die Organellen in ihnen arbeiten wie Komponenten einer automatisierten Maschine zusammen, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten. Wenn die Dinge nicht reibungslos funktionieren, gibt es Organellen, die für die zelluläre Selbstzerstörung verantwortlich sind, auch als programmierter Zelltod bekannt.

Viele Dinge schweben in einer Zelle herum, und nicht alle sind Organellen. Einige werden als Einschlüsse bezeichnet. Dies ist eine Kategorie für Gegenstände wie gespeicherte Zellprodukte oder Fremdkörper, die in die Zelle gelangt sind, wie Viren oder Trümmer. Die meisten, aber nicht alle Organellen sind von einer Membran umgeben, um sie vor dem

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

Zellen sind die Bausteine ​​aller lebenden Organismen. Sie sind in sich geschlossene Systeme innerhalb ihres jeweiligen Organismus, und die Organellen in ihnen arbeiten wie Komponenten einer automatisierten Maschine zusammen, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten. Organelle bedeutet „kleines Organ“. Jede Organelle hat eine bestimmte Funktion. Die meisten sind in einer oder zwei Membranen gebunden, um sie vom Zytoplasma zu trennen, das die Zelle ausfüllt. Einige der lebenswichtigsten Organellen sind der Zellkern, das endoplasmatische Retikulum, der Golgi-Apparat, die Lysosomen und die Mitochondrien, obwohl es noch viele mehr gibt.

Im Jahr 1665 untersuchte ein englischer Naturphilosoph namens Robert Hooke dünne Korkscheiben sowie Zellstoff von verschiedenen Baumarten und anderen Pflanzen unter einem Mikroskop. Er war erstaunt, deutliche Ähnlichkeiten zwischen so unterschiedlichen Materialien zu finden, die ihn alle an eine Wabe erinnerten. In allen Proben sah er viele angrenzende Poren oder "sehr viele kleine Kästchen", die er mit den Räumen verglich, in denen Mönche lebten. Er hat sie geprägt cellulae, was aus dem Lateinischen übersetzt wird, bedeutet kleine Räume; im modernen Englisch sind diese Poren Studenten und Wissenschaftlern als Zellen bekannt. Fast 200 Jahre nach Hookes Entdeckung beobachtete der schottische Botaniker Robert Brown unter dem Mikroskop einen dunklen Fleck in den Zellen von Orchideen. Er nannte diesen Teil der Zelle den Kern, das lateinische Wort für Kernel.

Einige Jahre später benannte der deutsche Botaniker Matthias Schleiden den Zellkern in Zytoblast um. Er stellte fest, dass der Zytoblast der wichtigste Teil der Zelle sei, da er glaubte, dass er den Rest der Zelle bildet. Er stellte die Theorie auf, dass der Zellkern – wie er heute wieder genannt wird – für das unterschiedliche Aussehen von Zellen in verschiedenen Pflanzenarten und in verschiedenen Teilen einer einzelnen Pflanze verantwortlich ist. Als Botaniker studierte Schleiden ausschließlich Pflanzen, aber als er mit dem deutschen Physiologen zusammenarbeitete Theodor Schwann, seine Vorstellungen über den Zellkern würden sich auch bei tierischen und anderen Arten von Zellen als zutreffend erweisen Gut. Gemeinsam entwickelten sie eine Zelltheorie, die universelle Eigenschaften aller Zellen beschreiben sollte, unabhängig davon, in welchem ​​Organsystem, Pilz oder essbaren Früchten sie gefunden wurden.

Anders als Schleiden untersuchte Schwann tierisches Gewebe. Er hatte sich bemüht, eine vereinheitlichende Theorie aufzustellen, die die Variationen in allen Zellen der Lebewesen erklärte; Wie so viele andere Wissenschaftler seiner Zeit suchte er nach einer Theorie, die die Unterschiede in allen viele Arten von Zellen, die er unter dem Mikroskop betrachtete, aber eine, die es immer noch erlaubte, sie alle als zu zählen Zellen. Tierische Zellen gibt es in sehr vielen Strukturen. Er konnte sich nicht sicher sein, dass alle „kleinen Räume“, die er unter dem Mikroskop sah, ohne eine richtige Zelltheorie überhaupt Zellen waren. Als er von Schleidens Theorien über den Zellkern (Zytoblast) als Ort der Zellbildung hörte, hatte er das Gefühl, den Schlüssel zu einer Zelltheorie zu haben, die tierische und andere lebende Zellen erklärt. Gemeinsam schlugen sie eine Zelltheorie mit den folgenden Grundsätzen vor:

• Zellen sind die Bausteine ​​aller lebenden Organismen.
  
• Egal wie unterschiedlich die einzelnen Arten sind, sie alle entwickeln sich durch die Bildung von Zellen.
  
• Als Schwann bemerkt, „Jede Zelle ist in gewissen Grenzen ein Individuum, ein eigenständiges Ganzes. Die Lebensphänomene des einen wiederholen sich ganz oder teilweise in allen anderen.“
  
• Alle Zellen entwickeln sich gleich und sind daher alle gleich, unabhängig von ihrem Aussehen.
  

Aufbauend auf Schleidens und Schwanns Zelltheorie trugen viele Wissenschaftler mit Entdeckungen – viele davon durch das Mikroskop – und Theorien über das Innere von Zellen bei. In den nächsten Jahrzehnten wurde ihre Zelltheorie diskutiert und andere Theorien aufgestellt. Bis heute gilt jedoch vieles von dem, was die beiden deutschen Wissenschaftler in den 1830er Jahren postulierten, auf biologischem Gebiet als zutreffend. In den folgenden Jahren ermöglichte die Mikroskopie die Entdeckung weiterer Details des Inneren von Zellen. Ein anderer deutscher Botaniker namens Hugo von Mohl entdeckte, dass der Kern nicht an der Innenseite des Zellwand der Pflanze, sondern schwebte in der Zelle, gehalten von einer halbviskosen, geleeartigen Substanz. Er nannte diese Substanz Protoplasma. Er und andere Wissenschaftler stellten fest, dass das Protoplasma kleine, schwebende Gegenstände enthielt. Es begann eine Zeit des großen Interesses am Protoplasma, das als Zytoplasma bezeichnet wurde. Mit der Zeit würden die Wissenschaftler mit verbesserten Methoden der Mikroskopie die Organellen der Zelle und ihre Funktionen aufzählen.

Die größte Organelle in einer Zelle ist die Kern. Wie Matthias Schleiden Anfang des 19. Jahrhunderts entdeckte, dient der Zellkern als Zentrum der Zelloperationen. Desoxyribose-Nukleinsäure, besser bekannt als dEsyribonukleinsäure oder DNA, enthält die genetische Information für den Organismus und wird transkribiert und im Zellkern gespeichert. Der Kern ist auch der Ort von Zellteilung, so werden neue Zellen gebildet. Der Zellkern ist vom umgebenden Zytoplasma, das die Zelle ausfüllt, durch eine Kernhülle getrennt. Dies ist eine Doppelmembran, die periodisch von Poren unterbrochen wird, durch die Gene, die in Ribonukleinsäurestränge transkribiert wurden, oder RNA – die zu Boten-RNA oder mRNA wird – an andere Organellen namens. weitergeben endoplasmatisches Retikulum außerhalb des Kerns. Die äußere Membran der Kernmembran ist mit der Membran verbunden, die die endoplasmatische Membran umgibt, was den Transfer der Gene erleichtert. Dies ist das Endomembransystem, und es umfasst auch die Golgi-Apparat,Lysosomen, Vakuolen, Vesikel und die Zellmembran. Die innere Membran der Kernhülle übernimmt die primäre Aufgabe des Schutzes des Kerns.

Das endoplasmatisches Retikulum ist ein Netzwerk von Kanälen, das sich vom Kern aus erstreckt und von einer Membran umgeben ist. Die Kanäle werden Zisternen genannt. Es gibt zwei Arten des endoplasmatischen Retikulums: das raue und das glatte endoplasmatische Retikulum. Sie sind miteinander verbunden und Teil desselben Netzwerks, aber die beiden Arten des endoplasmatischen Retikulums haben unterschiedliche Funktionen. Die Zisternen des glatten endoplasmatischen Retikulums sind gerundete Röhrchen mit vielen Ästen. Das glatte endoplasmatische Retikulum synthetisiert Lipide, insbesondere Steroide. Es hilft auch beim Abbau von Steroiden und Kohlenhydraten und entgiftet Alkohol und andere Medikamente, die in die Zelle gelangen. Es enthält auch Proteine, die Calciumionen in die Zisternen transportieren und so die glatte endoplasmatische retikulum als Speicherort für Calciumionen und als Regulator ihrer Konzentration.

Das raue endoplasmatische Retikulum ist mit der äußeren Membran der Kernmembran verbunden. Seine Zisternen sind keine Röhrchen, sondern abgeflachte Säcke, die mit kleinen Organellen, den Ribosomen, besetzt sind, weshalb er die Bezeichnung „rau“ erhält. Ribosomen sind nicht in Membranen eingeschlossen. Das raue endoplasmatische Retikulum synthetisiert Proteine, die außerhalb der Zelle gesendet oder in andere Organellen innerhalb der Zelle verpackt werden. Die Ribosomen, die auf dem rauen endoplasmatischen Retikulum sitzen, lesen die genetische Information, die in der mRNA kodiert ist. Die Ribosomen verwenden diese Informationen dann, um Proteine ​​aus Aminosäuren aufzubauen. Die Transkription von DNA zu RNA zu Protein ist in der Biologie als "Das zentrale Dogma" bekannt. Das raue endoplasmatische Retikulum macht auch die Proteine und Phospholipide die bilden die Plasmamembran der Zelle.

Das Golgi-Komplex, auch Golgi-Körper oder Golgi-Apparat genannt, ist ein weiteres Geflecht von Zisternen und wie der Zellkern und das endoplasmatische Retikulum von einer Membran umgeben. Die Aufgabe der Organelle besteht darin, Proteine, die im endoplasmatischen Retikulum synthetisiert wurden, zu verarbeiten und an andere Teile der Zelle zu verteilen oder für den Export außerhalb der Zelle vorzubereiten. Es hilft auch beim Transport von Lipiden durch die Zelle. Wenn es zu transportierende Materialien verarbeitet, verpackt es diese in einem sogenannten Golgi-Vesikel. Das Material wird in einer Membran gebunden und entlang der Mikrotubuli des Zytoskeletts der Zelle geschickt, damit es durch das Zytoplasma an seinen Bestimmungsort gelangen kann. Einige der Golgi-Vesikel verlassen die Zelle, andere speichern ein Protein, um es später freizusetzen. Andere werden zu Lysosomen, einer anderen Art von Organellen.

Lysosomen sind ein rundes, membrangebundenes Vesikel, das vom Golgi-Apparat erzeugt wird. Sie sind mit Enzymen gefüllt, die eine Reihe von Molekülen wie komplexe Kohlenhydrate, Aminosäuren und Phospholipide abbauen. Lysosomen sind wie der Golgi-Apparat und das endoplasmatische Retikulum Teil des Endomembransystems. Wenn eine Zelle ein bestimmtes Organell nicht mehr benötigt, wird es von einem Lysosom in einem Prozess namens Autophagie verdaut. Wenn eine Zelle nicht richtig funktioniert oder aus anderen Gründen nicht mehr benötigt wird, kommt es zum programmierten Zelltod, einem Phänomen, das auch als Apoptose bekannt ist. Die Zelle verdaut sich selbst mit Hilfe ihres eigenen Lysosoms, in einem Prozess, der als Autolyse bezeichnet wird.

Ein ähnliches Organell wie das Lysosom ist das Proteasom, das auch dazu dient, nicht benötigtes Zellmaterial abzubauen. Wenn die Zelle eine schnelle Verringerung der Konzentration eines bestimmten Proteins benötigt, kann sie das Protein markieren Moleküle mit einem Signal, indem es Ubiquitin an sie bindet, das sie an das Proteasom weiterleitet verdaut. Eine andere Organelle in dieser Gruppe heißt a Peroxisom. Peroxisomen werden nicht wie Lysosomen im Golgi-Apparat hergestellt, sondern im endoplasmatischen Retikulum. Ihre Hauptfunktion besteht darin, schädliche Drogen wie Alkohol und Giftstoffe zu entgiften, die im Blut transportiert werden.

Mitochondrien, deren Singular das Mitochondrium ist, sind Organellen, die für die Synthese organischer Moleküle verantwortlich sind Adenosintriphosphat, oder ATP, die die Energiequelle für die Zelle ist. Aus diesem Grund ist das Mitochondrium weithin als das „Kraftwerk“ der Zelle bekannt. Mitochondrien wechseln ständig zwischen einer fadenförmigen und einer kugelförmigen Form. Sie sind von einer Doppelmembran umgeben. Die innere Membran hat viele Falten, so dass sie wie ein Labyrinth aussieht. Die Falten werden Cristae genannt, deren Singular Crista ist, und der Raum zwischen ihnen wird Matrix genannt. Die Matrix enthält Enzyme, die Mitochondrien zur Synthese von ATP verwenden, sowie Ribosomen, wie sie die Oberfläche des rauen endoplasmatischen Retikulums bestäuben. Die Matrix enthält auch kleine, runde Moleküle der mtDNA, die kurz für mitochondriale DNA ist.

Im Gegensatz zu anderen Organellen haben Mitochondrien ihre eigene DNA, die getrennt und verschieden von der DNA des Organismus ist, die sich im Kern jeder Zelle befindet (nukleare DNA). In den 1960er Jahren schlug eine Evolutionswissenschaftlerin namens Lynn Margulis eine Theorie der Endosymbiose vor, von der noch heute allgemein angenommen wird, dass sie mtDNA erklärt. Sie glaubte, dass sich Mitochondrien aus Bakterien entwickelten, die vor etwa 2 Milliarden Jahren in einer symbiotischen Beziehung in den Zellen einer Wirtsart lebten. Das Ergebnis war schließlich das Mitochondrium, nicht als eigene Spezies, sondern als Organelle mit eigener DNA. Die mitochondriale DNA wird von der Mutter geerbt und mutiert schneller als die nukleäre DNA.