რა არის ორგანელი უჯრედში?

სიტყვა organelle ნიშნავს "პატარა ორგანოს". Organelles გაცილებით მცირეა, ვიდრე მცენარეული ან ცხოველური ორგანოები. ისევე, როგორც ორგანო ორგანიზმში სპეციფიკურ ფუნქციას ასრულებს, მაგალითად, თვალი თევზს ეხმარება დანახვაში ან ღერო ყვავილის გამრავლებაში, ორგანელებს უჯრედებში აქვთ კონკრეტული ფუნქციები. უჯრედები არის თვითკმარი სისტემები თავიანთ შესაბამის ორგანიზმებში და მათ შიგნით მდებარე ორგანელები ერთად მუშაობენ ავტომატიზირებული აპარატის კომპონენტების მსგავსად, რათა გამართულად მუშაობდნენ მუშაობას. როდესაც საქმე არ მუშაობს შეუფერხებლად, არსებობს უჯრედების თვითგანადგურებაზე პასუხისმგებელი ორგანელები, რომლებიც ასევე ცნობილია როგორც უჯრედების დაპროგრამებული სიკვდილი.

უჯრედში ბევრი რამ მიცურავს და ყველა მათგანი არ არის ორგანული. ზოგიერთს ჩანართებს უწოდებენ, რაც არის კატეგორიები ისეთი ნივთებისთვის, როგორიცაა შენახული უჯრედული პროდუქტები ან უცხო სხეულები, რომლებიც უჯრედში შეიჭრა, მაგალითად ვირუსები ან ნამსხვრევები. უმეტესობა, მაგრამ არა ყველა ორგანელი გარშემორტყმულია გარსით, რათა დაიცვას იგი ციტოპლაზმა

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

უჯრედები ყველა ცოცხალი ორგანიზმის საშენი მასალაა. ისინი წარმოადგენენ თვითკმარ სისტემებს შესაბამის ორგანიზმებში და მათ შიგნით არსებულ ორგანელებთან ერთად მუშაობენ ავტომატიზირებული აპარატის კომპონენტების მსგავსად, რომ ყველაფერი გამართულად მუშაობდეს. Organelle ნიშნავს "პატარა ორგანოს". თითოეულ ორგანოს აქვს მკაფიო ფუნქცია. უმეტესობა ერთ ან ორ მემბრანშია შეკრული, რომ გამოიყოს იგი ციტოპლაზმისგან, რომელიც უჯრედს ავსებს. ზოგიერთი ყველაზე სასიცოცხლო ორგანოა ბირთვი, ენდოპლაზმური ბადე, გოლჯის აპარატი, ლისოსომები და მიტოქონდრია, თუმცა კიდევ ბევრი სხვა.

1665 წელს ინგლისელმა ბუნების ფილოსოფოსმა, სახელად რობერტ ჰუკმა, მიკროსკოპში შეისწავლა კორპის თხელი ნაჭრები, აგრეთვე ხის მერქანი რამდენიმე სახის ხეებიდან და სხვა მცენარეებიდან. იგი გაოცებული იყო, როდესაც ამგვარი სხვადასხვა მასალებს შორის აშკარა მსგავსება იპოვა, რაც მას თაფლის ფუჟს ახსენებდა. ყველა ნიმუშში მან დაინახა ბევრი მომიჯნავე ფორები, ან "ძალიან ბევრი პატარა ყუთი", რომელიც მან შეადარა იმ ოთახებს, სადაც ბერები ცხოვრობდნენ. მან დააგონა ისინი უჯრედული უჯრედები, რაც ლათინურიდან ითარგმნება, ნიშნავს პატარა ოთახებს; თანამედროვე ინგლისურ ენაზე, ეს ფორები სტუდენტებისა და მეცნიერებისათვის ცნობილია, როგორც უჯრედები. ჰუკის აღმოჩენის შემდეგ, თითქმის 200 წლის შემდეგ, შოტლანდიელმა ბოტანიკოსმა რობერტ ბრაუნმა დააფიქსირა ბნელი ლაქა ორქიდეის უჯრედებში მიკროსკოპის ქვეშ. მან დაარქვა უჯრედის ამ ნაწილს ბირთვი, ლათინური სიტყვა ბირთვი.

რამდენიმე წლის შემდეგ, გერმანელმა ბოტანიკოსმა მატიას შლეიდენმა ბირთვს ციტობლასტი დაარქვა. მან თქვა, რომ ციტობლასტი უჯრედის ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილია, რადგან მას სჯეროდა, რომ უჯრედის დანარჩენ ნაწილებს ქმნიდა. მან თქვა, რომ ბირთვი, როგორც დღეს იგი კვლავ არის მოხსენიებული, პასუხისმგებელია მცენარეთა სხვადასხვა სახეობებში და ცალკეული მცენარის სხვადასხვა ნაწილში უჯრედების მრავალფეროვან გარეგნობაზე. როგორც ბოტანიკოსი, შლეიდენმა შეისწავლა მცენარეები მხოლოდ, მაგრამ როდესაც ის თანამშრომლობდა გერმანელ ფიზიოლოგთან თეოდორ შვანის თქმით, მისი იდეები ბირთვის შესახებ მართალია ცხოველური და სხვა სახეობის უჯრედების შესახებ კარგად მათ ერთობლივად განავითარეს უჯრედების თეორია, რომელიც მიზნად ისახავდა ყველა უჯრედის უნივერსალური მახასიათებლების აღწერას, იმისდა მიუხედავად, რა ცხოველის ორგანოთა სისტემაში, სოკოში ან საკვებ ნაყოფში აღმოჩნდა.

შლეიდენისგან განსხვავებით, შვანმა შეისწავლა ცხოველური ქსოვილი. იგი ცდილობდა გაერკვია ის თეორია, რომელიც განმარტავდა ცოცხალი არსების ყველა უჯრედის ვარიაციებს; იმ დროის სხვა მრავალი მეცნიერის მსგავსად, იგი ეძებდა თეორიას, რომელიც მოიცავს ყველა სხვაობის განსხვავებებს მრავალი ტიპის უჯრედს იგი მიკროსკოპის ქვეშ ათვალიერებდა, მაგრამ ერთი, რომელიც მაინც აძლევდა საშუალებას, რომ მათი ყველა ჩაეთვალათ უჯრედები. ცხოველთა უჯრედები უამრავ სტრუქტურაშია. ის ვერ იქნებოდა დარწმუნებული, რომ ყველა "პატარა ოთახი", რომელიც მან მიკროსკოპში დაინახა, უჯრედებიც კი იყო, უჯრედების სათანადო თეორიის გარეშე. შლეიდენის თეორიების შესახებ სმენისთანავე ბირთვზე (ციტობლასტზე), რომელიც წარმოადგენს უჯრედების წარმოქმნის ლოკუსს, მან იგრძნო, რომ მას ჰქონდა საკნების თეორიის გასაღები, რომელიც განმარტავდა ცხოველთა და სხვა ცოცხალ უჯრედებს. მათ ერთად შესთავაზეს უჯრედების თეორია შემდეგი პრინციპებით:

• უჯრედები ყველა ცოცხალი ორგანიზმის საშენი მასალაა.
  
• განურჩევლად იმისა, თუ რამდენად განსხვავებულია ინდივიდუალური სახეობები, ისინი ყველა ვითარდება უჯრედების წარმოქმნით.
  
• როგორც შვანმა აღნიშნა, ”თითოეული უჯრედი გარკვეულ საზღვრებში არის ინდივიდუალური, დამოუკიდებელი მთლიანობა. ერთის სასიცოცხლო მოვლენები მეორდება, მთლიანად ან ნაწილობრივ, დანარჩენ ნაწილში. ”
  
• ყველა უჯრედი ერთნაირად ვითარდება და ასეც იგივეა, მიუხედავად გარეგნობისა.
  

შლეიდენისა და შვანის უჯრედების თეორიის საფუძველზე, ბევრმა მეცნიერმა შეუწყო ხელი აღმოჩენებს - მრავალი მიკროსკოპის საშუალებით - და თეორიებს იმის შესახებ, თუ რა ხდებოდა უჯრედების შიგნით. მომდევნო რამდენიმე ათწლეულის განმავლობაში განიხილებოდა მათი უჯრედების თეორია და გამოითქვა სხვა თეორიები. ამ დღეს, ორმა გერმანელმა მეცნიერმა 1830-იან წლებში წარმოდგენილთა დიდი ნაწილი ბიოლოგიურ სფეროებში ზუსტად მიიჩნია. შემდეგ წლებში მიკროსკოპიამ უჯრედების შინაგანი ნაწილის უფრო მეტი დეტალების აღმოჩენის საშუალება მისცა. სხვა გერმანელმა ბოტანიკოსმა, სახელად უგო ფონ მოლმა, აღმოაჩინა, რომ ბირთვი არ იყო დამაგრებული შიგნით მცენარის უჯრედის კედელი, მაგრამ მიცურავდა უჯრედში, რომელსაც მაღლა იკავებდა ნახევრად ბლანტი, ჟელე მსგავსი ნივთიერება. მან ამ ნივთიერებას პროტოპლაზმა უწოდა. მან და სხვა მეცნიერებმა აღნიშნეს, რომ პროტოპლაზმა შეიცავს მცირე ზომის, შეჩერებულ ნივთებს. დაიწყო პროტოპლაზმით დიდი ინტერესის პერიოდი, რომელსაც ციტოპლაზმა უწოდეს. დროთა განმავლობაში, მიკროსკოპიის გაუმჯობესების მეთოდების გამოყენებით, მეცნიერები ჩამოთვლიდნენ უჯრედის ორგანოებს და მათ ფუნქციებს.

უჯრედის ყველაზე დიდი ორგანოს არის ბირთვი. როგორც მათიას შლეიდენმა აღმოაჩინა მე -19 საუკუნის დასაწყისში, ბირთვი უჯრედების ოპერაციების ცენტრად მუშაობს. დეოქსირიბოზის ნუკლეინის მჟავა, უფრო ცნობილი როგორც დეოქსირიბონუკლეინის მჟავა ან დნმ, ფლობს ორგანიზმის გენეტიკურ ინფორმაციას და იწერება და ინახება ბირთვში. ბირთვი ასევე არის ლოკუსის უჯრედის დაყოფა, ასე იქმნება ახალი უჯრედები. ბირთვი გამოყოფილია მიმდებარე ციტოპლაზმისგან, რომელიც უჯრედს ავსებს ბირთვული კონვერტით. ეს არის ორმაგი მემბრანა, რომელსაც პერიოდულად წყვეტენ ფორები, რომელთა საშუალებითაც გენები გადაიწერა რიბონუკლეინის მჟავას ძაფებად, ან რნმ - ეს ხდება მესენჯერი RNA, ან mRNA - გადადის სხვა ორგანელებზე, რომელსაც ეწოდება ენდოპლაზმურ ბადეში ბირთვის გარეთ. ბირთვული გარსის გარსი უკავშირდება მემბრანს, რომელიც გარს ერტყმის ენდოპლაზმურ მემბრანს, რაც ხელს უწყობს გენების გადაცემას. ეს არის ენდომემბრანული სისტემა და ის ასევე მოიცავს გოლჯის აპარატი,ლიზოსომები, ვაკუოლები, ბუშტუკები და უჯრედის მემბრანა. ბირთვული კონვერტის შიდა გარსი ასრულებს ბირთვის დაცვის პირველ სამუშაოებს.

ენდოპლაზმურ ბადეში არის ბირთვიდან გადაჭიმული არხების ქსელი და რომელიც გარშემორტყმულია მემბრანაში. არხებს ცისტერნა ეწოდება. ენდოპლაზმური ბადე არსებობს ორი ტიპი: უხეში და გლუვი ენდოპლაზმური ბადე. ისინი დაკავშირებულია და ერთი და იგივე ქსელის ნაწილია, მაგრამ ენდოპლაზმური ბადის ორი ტიპი განსხვავებული ფუნქციებია. გლუვი ენდოპლაზმური ქსელის ცისტერნა მომრგვალებული მილაკებია მრავალი ტოტით. გლუვი ენდოპლაზმური ბადე სინთეზირდება ლიპიდებიგანსაკუთრებით სტეროიდები. ეს ხელს უწყობს სტეროიდების და ნახშირწყლების დაშლას და ახდენს ალკოჰოლისა და სხვა წამლების დეტოქსიკაციას, რომლებიც უჯრედში შედიან. იგი ასევე შეიცავს ცილებს, რომლებიც კალციუმის იონებს ცისტერნებში გადაადგილდებიან, რაც საშუალებას იძლევა გლუვი ენდოპლაზმური საშუალება ბადე ემსახურება როგორც კალციუმის იონების შენახვის ადგილს და მათი კონცენტრაციების მარეგულირებლად.

უხეში ენდოპლაზმური ბადე უკავშირდება ბირთვული გარსის გარე გარსს. მისი ცისტერნა არ არის მილაკები, არამედ გაბრტყელებული ტომრები, რომლებიც განლაგებულია პატარა ორგანელებით, რომლებსაც რიბოსომები უწოდებენ, სწორედ აქ ხდება "უხეში" დანიშნულება. რიბოსომები მემბრანებში არ არის ჩასმული. უხეში ენდოპლაზმური ბადე სინთეზირებს ცილებს, რომლებიც იგზავნება უჯრედის გარეთ, ან შეფუთულია უჯრედის შიგნით სხვა ორგანელებში. რიბოსომები, რომლებიც სხედან უხეში ენდოპლაზმური ბადეზე, კითხულობენ mRNA– ში კოდირებულ გენეტიკურ ინფორმაციას. შემდეგ რიბოსომები იყენებენ ამ ინფორმაციას ამინომჟავებისგან ცილების შესაქმნელად. დნმ-ის ტრანსლაცია რნმ-ზე ცილად ცნობილია ბიოლოგიაში, როგორც "ცენტრალური დოგმა". უხეში ენდოპლაზმური ბადე ასევე ქმნის ცილები და ფოსფოლიპიდები რომ ქმნის უჯრედის პლაზმური მემბრანა.

გოლჯის კომპლექსი, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც გოლჯის სხეული ან გოლჯის აპარატი, ცისტერნების კიდევ ერთი ქსელია და ბირთვისა და ენდოპლაზმური ბადის მსგავსად, იგი გარსით არის გარშემორტყმული. ორგანელის ამოცანაა ენდოპლაზმურ ბადეში სინთეზირებული ცილების დამუშავება და მათი უჯრედის სხვა ნაწილებზე განაწილება, ან უჯრედის გარეთ გატანისთვის მომზადება. იგი ასევე ეხმარება ლიპიდების ტრანსპორტირებას უჯრედის გარშემო. როდესაც იგი გადამამუშავებელ მასალებს ამუშავებს, იგი ათავსებს მათში გოლჯის ვეზიკულში. მასალა სავალდებულოა მემბრანაში და იგზავნება უჯრედის ციტოსკლეტის მიკროტუბულების გასწვრივ, ამიტომ მას შეუძლია დანიშნულების ადგილამდე გაემგზავროს ციტოპლაზმის საშუალებით. გოლჯის ზოგიერთი ბუშტუკები ტოვებს უჯრედს, ზოგი კი ინახავს ცილას, რომელიც მოგვიანებით გამოიყოფა. სხვები გახდებიან ლიზოსომები, რაც ორგანელეთა კიდევ ერთი სახეობაა.

ლიზოსომები გოლჯის აპარატის მიერ შექმნილი მრგვალი, გარსით შეკრული ვეზიკულია. ისინი სავსეა ფერმენტებით, რომლებიც ანადგურებენ უამრავ მოლეკულას, როგორიცაა რთული ნახშირწყლები, ამინომჟავები და ფოსფოლიპიდები. ლიზოსომები ენდომემბრანული სისტემის ნაწილია, როგორც გოლჯის აპარატი და ენდოპლაზმური ბადე. როდესაც უჯრედს აღარ სჭირდება გარკვეული ორგანელი, ლიზოსომა აჯანსაღებს მას პროცესში, რომელსაც ავტოფაგია ეწოდება. როდესაც უჯრედი ფუნქციონირებს არასწორად ან აღარ არის საჭირო რაიმე სხვა მიზეზის გამო, იგი ეწყება პროგრამირებულ უჯრედულ სიკვდილს, ფენომენს, რომელსაც აპოპტოზისაც უწოდებენ. უჯრედი ითვისებს საკუთარი ლიზოსომის საშუალებით, პროცესში, რომელსაც აუტოლიზს უწოდებენ.

ლიზოსომის მსგავსი ორგანელაა პროტეაზომა, რომელიც ასევე გამოიყენება უჯრედული უჯრედისის მასალების დასაშლელად. როდესაც უჯრედს სჭირდება გარკვეული ცილის კონცენტრაციის სწრაფი შემცირება, მას შეუძლია მონიშნოს ცილა მოლეკულები სიგნალით, მათზე უბიკიტინის მიერთებით, რომელიც მათ პროტეაზომისკენ გაუგზავნის მონელებული. ამ ჯგუფის სხვა ორგანოს ეწოდება ა პეროქსიზომი. პეროქსიზომები არ მზადდება გოლჯის აპარატში, როგორც ლიზოსომები, არამედ ენდოპლაზმურ ბადეში. მათი მთავარი ფუნქციაა მავნე წამლების დეტოქსიკაცია, როგორიცაა ალკოჰოლი და ტოქსინები, რომლებიც სისხლში მოძრაობენ.

მიტოქონდრია, რომლის სინგულარული რიცხვია მიტოქონდრიონი, არის ორგანელები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან ორგანული მოლეკულების სინთეზირებაზე ადენოზინტრიფოსფატი, ან ATP, რომელიც ენერგიის წყაროა უჯრედისთვის. ამის გამო, მიტოქონდრიონი ფართოდ არის ცნობილი, როგორც უჯრედის "ელექტროსადგური". მიტოქონდრია განუწყვეტლივ იცვლება ძაფის ფორმისა და სფეროიდულ ფორმას შორის. ისინი გარშემორტყმულია ორმაგი გარსით. შიდა გარსს აქვს მრავალი ნაკეცი, ისე რომ ლაბირინთს ჰგავს. ნაკეცებს ეწოდება cristae, რომელთა სინგულარულია crista და მათ შორის არსებულ ადგილს მატრიცა ეწოდება. მატრიცა შეიცავს ფერმენტებს, რომლებსაც მიტოქონდრია იყენებს ATP- ის სინთეზს, ასევე რიბოსომებს, ისევე როგორც უხეში ენდოპლაზმური ბადეების ზედაპირს. მატრიცა ასევე შეიცავს mtDNA- ს მცირე, მრგვალ მოლეკულებს, რაც მოკლედ წარმოადგენს მიტოქონდრიულ დნმ-ს.

სხვა ორგანელებისაგან განსხვავებით, მიტოქონდრიებს აქვთ საკუთარი დნმ, რომელიც ცალკეა და განსხვავდება ორგანიზმის დნმ-ისგან, რომელიც თითოეული უჯრედის ბირთვშია (ბირთვული დნმ). გასული საუკუნის 60-იან წლებში ევოლუციონისტმა მეცნიერმა ლინ მარგულისმა შემოგვთავაზა ენდოსიმბიოზის თეორია, რომელიც დღესაც განიხილება, როგორც mtDNA- ს ახსნა. მას სჯეროდა, რომ მიტოქონდრია წარმოიქმნა ბაქტერიებისგან, რომლებიც სიმბიოზურ ურთიერთობაში ცხოვრობდნენ მასპინძელი სახეობის უჯრედებში დაახლოებით 2 მილიარდი წლის წინ. საბოლოოდ, შედეგად მოხდა მიტოქონდრიონი, არა როგორც საკუთარი სახეობა, არამედ როგორც ორგანული, რომელსაც აქვს საკუთარი დნმ. მიტოქონდრიული დნმ მემკვიდრეობით მიიღება დედისგან და უფრო სწრაფად მუტაციას ახდენს, ვიდრე ბირთვული დნმ.