Τι είναι το Organelle σε ένα κύτταρο;

Η λέξη organelle σημαίνει «μικρό όργανο». Ωστόσο, τα οργανίδια είναι πολύ μικρότερα από τα όργανα των φυτών ή των ζώων. Όπως ένα όργανο εξυπηρετεί μια συγκεκριμένη λειτουργία σε έναν οργανισμό, όπως ένα μάτι βοηθά ένα ψάρι να δει ή ένα στήμονα βοηθά ένα λουλούδι να αναπαραχθεί, τα οργανίδια έχουν το καθένα συγκεκριμένες λειτουργίες μέσα στα κύτταρα. Τα κύτταρα είναι αυτόνομα συστήματα εντός των αντίστοιχων οργανισμών τους και τα οργανικά μέσα τους λειτουργούν μαζί σαν συστατικά μιας αυτοματοποιημένης μηχανής για να διατηρούν τα πράγματα ομαλά. Όταν τα πράγματα δεν λειτουργούν ομαλά, υπάρχουν οργανίδια υπεύθυνα για την αυτοκαταστροφή των κυττάρων, επίσης γνωστά ως προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος.

Πολλά πράγματα επιπλέουν σε ένα κελί και δεν είναι όλα οργανίδια. Ορισμένα ονομάζονται εγκλείσματα, η οποία είναι μια κατηγορία για αντικείμενα όπως αποθηκευμένα προϊόντα κυττάρων ή ξένα σώματα που εισήλθαν στο κελί, όπως ιοί ή συντρίμμια. Τα περισσότερα, αλλά όχι όλα τα οργανίδια περιβάλλονται από μια μεμβράνη για την προστασία τους από το

TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)

Τα κύτταρα είναι τα δομικά στοιχεία όλων των ζωντανών οργανισμών. Είναι αυτοτελή συστήματα εντός των αντίστοιχων οργανισμών τους και τα οργανικά μέσα τους λειτουργούν μαζί σαν συστατικά μιας αυτοματοποιημένης μηχανής για να διατηρούν τα πράγματα ομαλά. Το Organelle σημαίνει «μικρό όργανο». Κάθε οργανικό έχει μια ξεχωριστή λειτουργία. Τα περισσότερα δεσμεύονται σε μία ή δύο μεμβράνες για να το διαχωρίσουν από το κυτταρόπλασμα που γεμίζει το κύτταρο. Μερικά από τα πιο ζωτικά οργανίδια είναι ο πυρήνας, το ενδοπλασματικό δίκτυο, η συσκευή Golgi, τα λυσοσώματα και τα μιτοχόνδρια, αν και υπάρχουν πολλά περισσότερα.

Το 1665, ένας Άγγλος φυσικός φιλόσοφος με το όνομα Robert Hooke εξέτασε λεπτές φέτες φελλού, καθώς και ξυλοπολτό από διάφορα είδη δέντρων και άλλων φυτών, κάτω από ένα μικροσκόπιο. Ήταν έκπληκτος που βρήκε αξιοσημείωτες ομοιότητες μεταξύ τόσο διαφορετικών υλικών, τα οποία του θύμισαν όλοι μια κηρήθρα. Σε όλα τα δείγματα, είδε πολλούς παρακείμενους πόρους, ή «πάρα πολλά μικρά κουτιά», τα οποία τα έμοιαζε με τα δωμάτια στα οποία ζούσαν οι μοναχοί. Τους επινόησε κυτταρίνες, που μεταφράζεται από τα λατινικά, σημαίνει μικρά δωμάτια. Στα σύγχρονα Αγγλικά, αυτοί οι πόροι είναι γνωστοί σε μαθητές και επιστήμονες ως κύτταρα. Σχεδόν 200 χρόνια μετά την ανακάλυψη του Hooke, ο σκωτσέζικος βοτανολόγος Robert Brown παρατήρησε ένα σκοτεινό σημείο στα κελιά των ορχιδεών που φαίνονται κάτω από ένα μικροσκόπιο. Ονόμασε αυτό το μέρος του κελιού το πυρήνας, η λατινική λέξη για τον πυρήνα.

Λίγα χρόνια αργότερα, ο Γερμανός βοτανολόγος Matthias Schleiden μετονόμασε τον πυρήνα του κυτταροβλάστη. Δήλωσε ότι ο κυτταροβλάστης ήταν το πιο σημαντικό μέρος του κυττάρου, καθώς πίστευε ότι σχημάτισε τα υπόλοιπα μέρη του κυττάρου. Θεώρησε ότι ο πυρήνας - όπως αναφέρεται και πάλι σήμερα - ήταν υπεύθυνος για τις ποικίλες εμφανίσεις των κυττάρων σε διαφορετικά είδη φυτών και σε διαφορετικά μέρη ενός μεμονωμένου φυτού. Ως βοτανολόγος, ο Σλέιντεν σπούδασε φυτά αποκλειστικά, αλλά όταν συνεργάστηκε με τον Γερμανό φυσιολόγο Theodor Schwann, οι ιδέες του σχετικά με τον πυρήνα θα αποδειχθούν αληθινές για τα ζώα και άλλα είδη ειδών όπως Καλά. Ανέπτυξαν από κοινού μια θεωρία κυττάρων, η οποία προσπάθησε να περιγράψει καθολικά χαρακτηριστικά όλων των κυττάρων, ανεξάρτητα από το σύστημα οργάνων των ζώων, τους μύκητες ή τα βρώσιμα φρούτα στα οποία βρέθηκαν.

Σε αντίθεση με τον Schleiden, ο Schwann μελέτησε ζωικούς ιστούς. Εργάστηκε για να βρει μια ενοποιητική θεωρία που εξηγούσε τις παραλλαγές σε όλα τα κελιά των ζωντανών πραγμάτων. Όπως και πολλοί άλλοι επιστήμονες της εποχής, αναζήτησε μια θεωρία που περιελάμβανε τις διαφορές σε όλες τις πολλούς τύπους κυττάρων που παρακολουθούσε κάτω από το μικροσκόπιο, αλλά ένας που επέτρεψε σε όλους να μετρηθούν ως κύτταρα. Τα ζωικά κύτταρα έρχονται σε πάρα πολλές δομές. Δεν μπορούσε να είναι σίγουρος ότι όλα τα «μικρά δωμάτια» που είδε κάτω από το μικροσκόπιο ήταν ακόμη και κύτταρα, χωρίς κατάλληλη θεωρία κυττάρων. Αφού άκουσε τις θεωρίες του Schleiden σχετικά με τον πυρήνα (κυτταροβλάστης) που είναι ο τόπος σχηματισμού κυττάρων, ένιωσε ότι είχε το κλειδί για μια θεωρία κυττάρων που εξηγούσε ζώα και άλλα ζωντανά κύτταρα. Μαζί, πρότειναν μια θεωρία κυττάρων με τις ακόλουθες αρχές:

• Κελιά είναι τα δομικά στοιχεία όλων των ζωντανών οργανισμών.
  
• Ανεξάρτητα από το πόσο διαφορετικά είναι τα διαφορετικά είδη, όλα αναπτύσσονται με το σχηματισμό κυττάρων.
  
• Όπως ο Schwann διάσημοςΚάθε κελί είναι, εντός συγκεκριμένων ορίων, ένα άτομο, ένα ανεξάρτητο σύνολο. Τα ζωτικά φαινόμενα ενός επαναλαμβάνονται, εν όλω ή εν μέρει, σε όλα τα υπόλοιπα. "
  
• Όλα τα κύτταρα αναπτύσσονται με τον ίδιο τρόπο, και έτσι είναι όλα τα ίδια, ανεξάρτητα από την εμφάνιση.
  

Με βάση τη θεωρία των κυττάρων Schleiden και Schwann, πολλοί επιστήμονες συνέβαλαν ανακαλύψεις - πολλές από το μικροσκόπιο - και θεωρίες για το τι συνέβαινε μέσα στα κύτταρα. Για τις επόμενες δεκαετίες, η θεωρία των κυττάρων τους συζητήθηκε και άλλες θεωρίες διατυπώθηκαν. Μέχρι σήμερα, ωστόσο, μεγάλο μέρος αυτού που έθεσαν οι δύο Γερμανοί επιστήμονες τη δεκαετία του 1830 θεωρείται ακριβές στους βιολογικούς τομείς. Τα επόμενα χρόνια, η μικροσκοπία επέτρεψε την ανακάλυψη περισσότερων λεπτομερειών για τα εσωτερικά των κυττάρων. Ένας άλλος Γερμανός βοτανολόγος με το όνομα Hugo von Mohl ανακάλυψε ότι ο πυρήνας δεν ήταν σταθερός στο εσωτερικό του κυτταρικό τοίχωμα του φυτού, αλλά επιπλέει μέσα στο κελί, συγκρατείται ψηλά από μια ημι-ιξώδη, ζελατινώδη ουσία. Κάλεσε αυτή την ουσία πρωτόπλασμα. Αυτός και άλλοι επιστήμονες σημείωσαν ότι το πρωτόπλασμα περιείχε μικρά, αιωρούμενα αντικείμενα μέσα σε αυτό. Ξεκίνησε μια περίοδος μεγάλου ενδιαφέροντος για το πρωτόπλασμα, το οποίο ονομάστηκε κυτταρόπλασμα. Με τον καιρό, χρησιμοποιώντας βελτιωμένες μεθόδους μικροσκοπίας, οι επιστήμονες θα απαριθμούσαν τα οργανίδια του κυττάρου και τις λειτουργίες τους.

Το μεγαλύτερο οργανικό σε ένα κύτταρο είναι το πυρήνας. Όπως ανακάλυψε ο Matthias Schleiden στις αρχές του 19ου αιώνα, ο πυρήνας χρησιμεύει ως το κέντρο των κυτταρικών λειτουργιών. Νουκλεϊκό οξύ δεοξυριβόζης, γνωστότερο ως dεοξυριβονουκλεϊκό οξύ ή DNA, κρατά τις γενετικές πληροφορίες για τον οργανισμό και μεταγράφεται και αποθηκεύεται στον πυρήνα. Ο πυρήνας είναι επίσης ο τόπος του κυτταρική διαίρεση, με τον οποίο σχηματίζονται νέα κελιά. Ο πυρήνας διαχωρίζεται από το περιβάλλον κυτταρόπλασμα που γεμίζει το κύτταρο με ένα πυρηνικό περίβλημα. Αυτή είναι μια διπλή μεμβράνη που διακόπτεται περιοδικά από πόρους μέσω των οποίων γονίδια που έχουν μεταγραφεί σε κλώνους ριβονουκλεϊκού οξέος, ή RNA - που γίνεται messenger RNA, ή mRNA - μεταβιβάζεται σε άλλα οργανίδια που ονομάζονται ενδοπλασματικό πρόγραμμα έξω από τον πυρήνα. Η εξωτερική μεμβράνη της πυρηνικής μεμβράνης συνδέεται με τη μεμβράνη που περιβάλλει την ενδοπλασματική μεμβράνη, η οποία διευκολύνει τη μεταφορά των γονιδίων. Αυτό είναι το ενδομεμβρανικό σύστημα, και περιλαμβάνει επίσης το Συσκευές Golgi,λυσοσώματα, κενού, κυστίδια και το κυτταρική μεμβράνη. Η εσωτερική μεμβράνη του πυρηνικού περιβλήματος κάνει το πρωταρχικό έργο προστασίας του πυρήνα.

ο ενδοπλασματικό πρόγραμμα είναι ένα δίκτυο καναλιών που εκτείνονται από τον πυρήνα, και το οποίο περικλείεται σε μια μεμβράνη. Τα κανάλια ονομάζονται cisternae. Υπάρχουν δύο τύποι ενδοπλασματικών προγραμμάτων: το τραχύ και ομαλό ενδοπλασματικό δίκτυο. Είναι συνδεδεμένα και αποτελούν μέρος του ίδιου δικτύου, αλλά οι δύο τύποι ενδοπλασματικών προγραμμάτων έχουν διαφορετικές λειτουργίες. Οι ομαλές ενδοπλασματικές δεξαμενές είναι στρογγυλεμένες σωληνάρια με πολλά κλαδιά. Το ομαλό ενδοπλασματικό δίκτυο συνθέτει λιπίδια, ειδικά στεροειδή. Βοηθά επίσης στην κατανομή των στεροειδών και των υδατανθράκων και αποτοξινώνει το αλκοόλ και άλλα φάρμακα που εισέρχονται στο κύτταρο. Περιέχει επίσης πρωτεΐνες που μεταφέρουν ιόντα ασβεστίου στις δεξαμενές, επιτρέποντας την ομαλή ενδοπλασματική πρόγραμμα σπουδών για να χρησιμεύσει ως τόπος αποθήκευσης ιόντων ασβεστίου και ως ρυθμιστής των συγκεντρώσεών τους

Το τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο συνδέεται με την εξωτερική μεμβράνη της πυρηνικής μεμβράνης. Οι δεξαμενές του δεν είναι σωληνάρια, αλλά πεπλατυσμένοι σάκοι που είναι γεμάτοι με μικρά οργανίδια που ονομάζονται ριβοσώματα, όπου είναι εκεί που παίρνει την «τραχιά» ονομασία. Τα ριβοσώματα δεν περικλείονται στις μεμβράνες. Το τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο συνθέτει πρωτεΐνες που αποστέλλονται έξω από το κύτταρο ή συσκευάζονται μέσα σε άλλα οργανίδια μέσα στο κύτταρο. Τα ριβοσώματα που βρίσκονται στο τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο διαβάζουν τις γενετικές πληροφορίες που κωδικοποιούνται στο mRNA. Τα ριβοσώματα στη συνέχεια χρησιμοποιούν αυτές τις πληροφορίες για την κατασκευή πρωτεϊνών από αμινοξέα. Η μεταγραφή του DNA σε RNA σε πρωτεΐνη είναι γνωστή στη βιολογία ως «Το Κεντρικό Δόγμα». Το τραχύ ενδοπλασματικό πρόγραμμα δημιουργεί επίσης το πρωτεΐνες και φωσφολιπίδια που σχηματίζουν το μεμβράνη πλάσματος του κυττάρου.

ο Συγκρότημα Golgi, το οποίο είναι επίσης γνωστό ως σώμα Golgi ή συσκευή Golgi, είναι ένα άλλο δίκτυο δεξαμενών, και όπως ο πυρήνας και το ενδοπλασματικό δίκτυο, περικλείεται σε μια μεμβράνη. Η δουλειά του οργανικού είναι να επεξεργάζεται πρωτεΐνες που συντέθηκαν στο ενδοπλασματικό δίκτυο και να τις διανείμει σε άλλα μέρη του κυττάρου ή να τις προετοιμάσει για εξαγωγή εκτός του κυττάρου. Βοηθά επίσης στη μεταφορά λιπιδίων γύρω από το κύτταρο. Όταν επεξεργάζεται υλικά προς μεταφορά, τα συσκευάζει σε κάτι που ονομάζεται κύστη Golgi. Το υλικό συνδέεται σε μια μεμβράνη και αποστέλλεται κατά μήκος των μικροσωληνίσκων του κυτταροσκελετού του κυττάρου, έτσι ώστε να μπορεί να ταξιδέψει στον προορισμό του μέσω του κυτταροπλάσματος. Μερικά από τα κυστίδια Golgi αφήνουν το κύτταρο και μερικά αποθηκεύουν μια πρωτεΐνη για απελευθέρωση αργότερα. Άλλοι γίνονται λυσοσώματα, που είναι ένας άλλος τύπος οργελών.

Λυσοσώματα είναι ένα στρογγυλό, μεμβρανοειδές κυστίδιο που δημιουργήθηκε από τη συσκευή Golgi. Είναι γεμάτα με ένζυμα που διαλύουν έναν αριθμό μορίων, όπως σύνθετους υδατάνθρακες, αμινοξέα και φωσφολιπίδια. Τα λυσοσώματα αποτελούν μέρος του ενδομεμβρανικού συστήματος όπως η συσκευή Golgi και το ενδοπλασματικό δίκτυο. Όταν ένα κύτταρο δεν χρειάζεται πλέον ένα συγκεκριμένο οργανίδιο, ένα λυσόσωμα το χωνεύει σε μια διαδικασία που ονομάζεται αυτοφαγία. Όταν ένα κύτταρο δυσλειτουργεί ή δεν χρειάζεται πλέον για οποιονδήποτε άλλο λόγο, εμπλέκεται στον προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο, ένα φαινόμενο γνωστό και ως απόπτωση. Το κύτταρο χωνεύεται μέσω του δικού του λυσοσώματος, σε μια διαδικασία που ονομάζεται αυτόλυση.

Ένα παρόμοιο οργανικό με το λυσόσωμα είναι το πρωτεόσωμα, το οποίο χρησιμοποιείται επίσης για την διάσπαση των περιττών κυτταρικών υλικών. Όταν το κύτταρο χρειάζεται ταχεία μείωση της συγκέντρωσης μιας συγκεκριμένης πρωτεΐνης, μπορεί να επισημάνει την πρωτεΐνη μόρια με σήμα συνδέοντας την ουβικιτίνη σε αυτά, τα οποία θα τα στείλουν στο πρωτεασώμα που θα είναι αφομοιώθηκε. Ένα άλλο οργανικό σε αυτήν την ομάδα ονομάζεται α υπεροξώσωμα. Τα υπεροξυσώματα δεν κατασκευάζονται στη συσκευή Golgi όπως τα λυσοσώματα, αλλά στο ενδοπλασματικό δίκτυο. Η κύρια λειτουργία τους είναι η αποτοξίνωση επιβλαβών φαρμάκων όπως το αλκοόλ και οι τοξίνες που ταξιδεύουν στο αίμα.

Μιτοχόνδρια, το μοναδικό του οποίου είναι μιτοχόνδριο, είναι οργανίδια υπεύθυνα για τη χρήση οργανικών μορίων για τη σύνθεση τριφωσφορική αδενοσίνη, ή ATP, που είναι η πηγή ενέργειας για το κύτταρο. Εξαιτίας αυτού, το μιτοχόνδριο είναι ευρέως γνωστό ως «δύναμη» του κελιού. Τα μιτοχόνδρια αλλάζουν συνεχώς μεταξύ ενός σχήματος νήματος και ενός σφαιροειδούς σχήματος. Περιβάλλεται από διπλή μεμβράνη. Η εσωτερική μεμβράνη έχει πολλές πτυχές, έτσι ώστε να μοιάζει με λαβύρινθο. Οι πτυχές ονομάζονται cristae, η μοναδική της οποίας είναι crista, και το διάστημα μεταξύ τους ονομάζεται μήτρα. Η μήτρα περιέχει ένζυμα που χρησιμοποιούν τα μιτοχόνδρια για να συνθέσουν ΑΤΡ, καθώς και ριβοσώματα, όπως αυτά που στηρίζουν την επιφάνεια του τραχύ ενδοπλασματικού συστήματος. Η μήτρα περιέχει επίσης μικρά, στρογγυλά μόρια mtDNA, το οποίο είναι σύντομο για το μιτοχονδριακό DNA.

Σε αντίθεση με άλλα οργανίδια, τα μιτοχόνδρια έχουν το δικό τους DNA που είναι ξεχωριστό και διαφορετικό από το DNA του οργανισμού, το οποίο βρίσκεται στον πυρήνα κάθε κυττάρου (πυρηνικό DNA). Στη δεκαετία του 1960, ένας εξελικτικός επιστήμονας με το όνομα Lynn Margulis πρότεινε μια θεωρία ενδοσυμπιόσης, η οποία εξακολουθεί να θεωρείται σήμερα ότι εξηγεί το mtDNA. Πίστευε ότι τα μιτοχόνδρια εξελίχθηκαν από βακτήρια που ζούσαν σε μια συμβιωτική σχέση μέσα στα κύτταρα ενός είδους ξενιστή πριν από περίπου 2 δισεκατομμύρια χρόνια. Τελικά, το αποτέλεσμα ήταν το μιτοχόνδριο, όχι ως το δικό του είδος, αλλά ως οργανικό με το δικό του DNA. Το μιτοχονδριακό DNA κληρονομείται από τη μητέρα και μεταλλάσσεται ταχύτερα από το πυρηνικό DNA.