Kas ir organelle šūnā?

Vārds organelle nozīmē “mazi orgāni”. Organelles tomēr ir daudz mazākas nekā augu vai dzīvnieku orgāni. Līdzīgi kā orgāns organismā pilda noteiktu funkciju, piemēram, acs palīdz zivīm redzēt vai arī putekšņi palīdz ziedam vairoties, katram organellam šūnās ir noteiktas funkcijas. Šūnas ir autonomas sistēmas to attiecīgajos organismos, un to iekšienē esošie organoļi darbojas kā automatizētas mašīnas sastāvdaļas, lai lietas darbotos nevainojami. Kad lietas nedarbojas nevainojami, ir organelli, kas ir atbildīgi par šūnu pašiznīcināšanos, kas pazīstama arī kā ieprogrammēta šūnu nāve.

Šūnā peld daudzas lietas, un ne visas no tām ir organellas. Dažus sauc par ieslēgumiem, kas ir kategorija tādiem priekšmetiem kā uzglabāti šūnu produkti vai svešķermeņi, kas iekļuvuši šūnā, piemēram, vīrusi vai gruveši. Lielāko, bet ne visus organoīdus ieskauj membrāna, lai pasargātu tos no citoplazma tie peld, bet tas parasti neattiecas uz šūnu ieslēgumiem. Turklāt ieslēgumi nav būtiski šūnu izdzīvošanai vai vismaz funkcionēšanai organellu veidā.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Šūnas ir visu dzīvo organismu celtniecības elementi. Tās ir pašpietiekamas sistēmas viņu attiecīgajos organismos, un organoīdi to iekšienē darbojas kopā kā automatizētas mašīnas sastāvdaļas, lai lietas darbotos nevainojami. Organelle nozīmē "mazs ērģelis". Katrai organellei ir atšķirīga funkcija. Lielākā daļa ir saistīta vienā vai divās membrānās, lai to atdalītu no citoplazmas, kas piepilda šūnu. Daži no vissvarīgākajiem organoīdiem ir kodols, endoplazmatiskais tīklojums, Golgi aparāts, lizosomas un mitohondriji, lai gan to ir daudz vairāk.

1665. gadā angļu dabas filozofs Roberts Huks mikroskopā pārbaudīja plānas korķa šķēles, kā arī vairāku veidu koku un citu augu koksnes mīkstumu. Viņš bija pārsteigts, atklājot izteiktas līdzības starp tik atšķirīgiem materiāliem, kas visi viņam atgādināja medu. Visos paraugos viņš redzēja daudz blakus esošu poru jeb “ļoti daudz mazu kastīšu”, kuras viņš pielīdzināja istabām, kurās dzīvoja mūki. Viņš tos izdomāja šūnas, kas tulkojumā no latīņu valodas nozīmē mazas istabas; mūsdienu angļu valodā šīs poras studentiem un zinātniekiem ir pazīstamas kā šūnas. Gandrīz 200 gadus pēc Huka atklāšanas skotu botāniķis Roberts Brauns novēroja tumšu plankumu orhideju šūnās, kuras aplūkoja mikroskopā. Viņš nosauca šo kameras daļu par kodols, latīņu vārds kodols.

Dažus gadus vēlāk vācu botāniķis Matiass Šleidens kodolu pārdēvēja par citoblastu. Viņš paziņoja, ka citoblasts bija vissvarīgākā šūnas daļa, jo viņš uzskatīja, ka tas veido pārējās šūnas daļas. Viņš teoretizēja, ka kodols - kā tas atkal tiek minēts šodien - ir atbildīgs par dažādu šūnu izskatu dažādās augu sugās un atsevišķās augu daļās. Kā botāniķis Šleidens pētīja tikai augus, bet, kad viņš sadarbojās ar vācu fiziologu Theodor Schwann, viņa idejas par kodolu varētu būt taisnība attiecībā uz dzīvnieku un citu sugu šūnām labi. Viņi kopīgi izstrādāja šūnu teoriju, kuras mērķis bija aprakstīt visu šūnu universālās iezīmes neatkarīgi no tā, kāda dzīvnieka orgānu sistēmā, sēnītē vai ēdamajos augļos tās atrastas.

Atšķirībā no Šleidena, Švanns pētīja dzīvnieku audus. Viņš bija strādājis, lai nāktu klajā ar vienojošu teoriju, kas izskaidrotu visu dzīvo būtņu šūnu variācijas; tāpat kā tik daudzi citi tā laika zinātnieki, viņš meklēja teoriju, kas ietvēra atšķirības visās daudzu veidu šūnas, kuras viņš skatījās mikroskopā, bet tādu, kas joprojām ļāva viņus visus ieskaitīt šūnas. Dzīvnieku šūnās ir ļoti daudz struktūru. Viņš nevarēja būt drošs, ka visas “mazās istabas”, ko viņš redzēja zem mikroskopa, bija pat šūnas, bez pienācīgas šūnu teorijas. Uzklausot par Šleidena teorijām par kodolu (citoblastu), kas ir šūnu veidošanās vieta, viņš jutās kā viņam piederošs šūnu teorijas atslēga, kas izskaidroja dzīvnieku un citas dzīvās šūnas. Viņi kopā ierosināja šūnu teoriju ar šādiem principiem:

• Šūnas ir visu dzīvo organismu pamatelementi.
  
• Neatkarīgi no tā, cik dažādas ir atsevišķas sugas ’, tās visas attīstās, veidojoties šūnām.
  
• Kā Švāns atzīmēja, “Katra šūna noteiktās robežās ir indivīds, neatkarīgs veselums. Viena cilvēka vitālās parādības pilnībā vai daļēji atkārtojas visās pārējās. ”
  
• Visas šūnas attīstās vienādi, tāpat arī tās ir vienādas, neatkarīgi no izskata.
  

Balstoties uz Šleidena un Švāna šūnu teoriju, ļoti daudzi zinātnieki sniedza atklājumus - daudzi tika veikti caur mikroskopu - un teorijas par to, kas notika šūnu iekšienē. Dažas nākamās desmitgades viņu šūnu teorija tika apspriesta, un tika izvirzītas citas teorijas. Tomēr līdz šai dienai liela daļa no tā, ko abi vācu zinātnieki izvirzīja 1830. gados, tiek uzskatīta par precīzu bioloģiskajos laukos. Turpmākajos gados mikroskopija ļāva atklāt sīkāku informāciju par šūnu iekšpusi. Cits vācu botāniķis, vārdā Hugo fon Mohls, atklāja, ka kodols nav nostiprināts auga šūnu siena, bet peldēja kamerā, un to daļēji viskoza, želejveida viela turēja augstumā. Viņš šo vielu nosauca par protoplazmu. Viņš un citi zinātnieki atzīmēja, ka protoplazmā tajā bija mazi, piekārti priekšmeti. Sākās periods ar lielu interesi par protoplazmu, ko sāka saukt par citoplazmu. Laika gaitā, izmantojot uzlabojošās mikroskopijas metodes, zinātnieki uzskaitīs šūnas organellus un to funkcijas.

Lielākā organelle šūnā ir kodols. Kā Matīss Šleidens atklāja 19. gadsimta sākumā, kodols kalpo kā šūnu darbības centrs. Dezoksiribozes nukleīnskābe, labāk pazīstama kā deoksiribonukleīnskābe vai DNS, satur organisma ģenētisko informāciju un tiek transkribēta un uzglabāta kodolā. Kodols ir arī šūnu dalīšanās, kā veidojas jaunas šūnas. Kodols ir atdalīts no apkārtējās citoplazmas, kas piepilda šūnu ar kodola apvalku. Šī ir dubultā membrāna, kuru periodiski pārtrauc poras, caur kurām gēni, kas ir pārrakstīti ribonukleīnskābes pavedienos, vai RNS - kas kļūst par RNS jeb mRNS - pāriet uz citiem saucamajiem organoīdiem Endoplazmatiskais tīkls ārpus kodola. Kodola membrānas ārējā membrāna ir savienota ar membrānu, kas ieskauj endoplazmas membrānu, kas atvieglo gēnu pārnešanu. Šī ir endomembrānas sistēma, un tajā ietilpst arī Golgi aparāts,lizosomas, vakuoles, vezikulas un šūnu membrānu. Kodola apvalka iekšējā membrāna veic galveno darbu kodola aizsardzībā.

The Endoplazmatiskais tīkls ir kanālu tīkls, kas stiepjas no kodola un ir ieslēgts membrānā. Kanālus sauc par cisternae. Ir divu veidu endoplazmatiskais tīklojums: raupjš un gluds endoplazmatiskais tīklojums. Tie ir savienoti un ir viena tīkla daļa, taču abiem endoplazmatiskā tīkla veidiem ir dažādas funkcijas. Gludie endoplazmatiskie retikulumi cisternae ir noapaļoti kanāliņi ar daudzām zarām. Gludais endoplazmatiskais tīklojums sintezējas lipīdi, īpaši steroīdi. Tas palīdz sadalīt steroīdus un ogļhidrātus, kā arī, un tas detoksicē alkoholu un citas zāles, kas nonāk šūnā. Tas satur arī olbaltumvielas, kas pārvieto kalcija jonus cisternae, ļaujot gludai endoplazmai tīkls kalpo kā kalcija jonu uzglabāšanas vieta un kā to koncentrācijas regulators.

Rupjš endoplazmatiskais tīklojums ir savienots ar kodola membrānas ārējo membrānu. Tās cisternae nav kanāliņi, bet saplacināti maisiņi, kas ir radzēti ar maziem organoīdiem, kurus sauc par ribosomām, un tas ir tas, kur tas iegūst “aptuveno” apzīmējumu. Ribosomas nav slēgtas membrānās. Rupjš endoplazmatiskais tīklojums sintezē olbaltumvielas, kas tiek sūtītas ārpus šūnas vai iepakotas citu šūnu iekšienē šūnā. Ribosomas, kas sēž uz raupja endoplazmas retikuluma, nolasa mRNS kodēto ģenētisko informāciju. Pēc tam ribosomas izmanto šo informāciju, lai veidotu olbaltumvielas no aminoskābēm. DNS transkripcija RNS uz olbaltumvielām bioloģijā ir pazīstama kā "Centrālā dogma". Rupjš endoplazmatiskais tīklojums arī padara olbaltumvielas un fosfolipīdi kas veido šūnas plazmas membrāna.

The Golgi komplekss, kas ir pazīstams arī kā Golgi ķermenis vai Golgi aparāts, ir vēl viens cisterna tīkls, un, tāpat kā kodols un endoplazmatiskais tīklojums, tas ir noslēgts membrānā. Organelles uzdevums ir apstrādāt proteīnus, kas tika sintezēti endoplazmatiskajā tīklojumā, un izplatīt tos citās šūnas daļās vai sagatavot tos eksportam ārpus šūnas. Tas palīdz arī lipīdu transportēšanā ap šūnu. Apstrādājot transportējamos materiālus, tas tos iesaiņo tā sauktajā Golgi vezikulā. Materiāls ir iesiets membrānā un nosūtīts pa šūnas citoskeleta mikrotubuliem, tāpēc caur citoplazmu tas var nokļūt galamērķī. Daži no Golgi pūslīšiem iziet no šūnas, bet daži uzglabā olbaltumvielas, lai tās vēlāk atbrīvotu. Citi kļūst par lizosomām, kas ir vēl viens organellu veids.

Lizosomas ir apaļa, ar membrānu saistīta pūslīša, ko izveidojis Golgi aparāts. Tie ir piepildīti ar fermentiem, kas noārda vairākas molekulas, piemēram, kompleksos ogļhidrātus, aminoskābes un fosfolipīdus. Lizosomas ir daļa no endomembrānas sistēmas, piemēram, Golgi aparāts un endoplazmatiskais tīklojums. Kad šūnai vairs nav nepieciešama noteikta organelle, lizosoma to sagremo procesā, ko sauc par autofāgiju. Kad šūna darbojas nepareizi vai vairs nav vajadzīga kāda cita iemesla dēļ, tā iesaistās ieprogrammētā šūnu nāvē, kas ir parādība, kas pazīstama arī kā apoptoze. Šūna sevi sagremo, izmantojot savu lizosomu, procesā, ko sauc par autolīzi.

Lizosomai līdzīga organelle ir proteasoma, ko izmanto arī nevajadzīgu šūnu materiālu noārdīšanai. Kad šūnai nepieciešams ātri samazināt noteikta proteīna koncentrāciju, tā var iezīmēt olbaltumvielu molekulas ar signālu, pievienojot tām ubikvitīnu, kas tos nosūtīs uz proteasomu sagremota. Vēl vienu šīs grupas organellu sauc par a peroksisoma. Peroksisomas netiek ražotas Golgi aparātā tāpat kā lizosomas, bet gan endoplazmatiskajā tīklā. Viņu galvenā funkcija ir detoksicēt kaitīgas zāles, piemēram, alkoholu un toksīnus, kas pārvietojas asinīs.

Mitohondrija, kuru vienskaitlis ir mitohondrijs, ir organelli, kas ir atbildīgi par organisko molekulu izmantošanu sintezēšanai adenozīna trifosfātsvai ATP, kas ir šūnas enerģijas avots. Tāpēc mitohondrijs ir plaši pazīstams kā šūnas “spēkstacija”. Mitohondriji pastāvīgi mainās starp vītņveida formu un sfērisko formu. Viņus ieskauj dubultā membrāna. Iekšējā membrānā ir daudz kroku, lai tā izskatās kā labirints. Krokas sauc par cristae, kuras vienskaitlis ir crista, un atstarpi starp tām sauc par matricu. Matrica satur fermentus, ko mitohondriji izmanto, lai sintezētu ATP, kā arī ribosomas, piemēram, tās, kas izliek neapstrādāta endoplazmas retikuluma virsmu. Matricā ir arī mazas, apaļas mtDNS molekulas, kas ir īss mitohondriju DNS.

Atšķirībā no citiem organoīdiem, mitohondrijiem ir savs DNS, kas ir atsevišķi un atšķiras no organisma DNS, kas atrodas katras šūnas kodolā (kodola DNS). Sešdesmitajos gados evolūcijas zinātnieks Linss Margulis ierosināja endosimbiozes teoriju, kas joprojām tiek uzskatīta par mtDNS izskaidrojumu. Viņa uzskatīja, ka mitohondriji attīstījās no baktērijām, kas pirms aptuveni 2 miljardiem gadu dzīvoja simbiotiskās attiecībās uzņēmējas sugas šūnās. Galu galā rezultāts bija mitohondrijs nevis kā sava suga, bet kā organelle ar savu DNS. Mitohondriju DNS tiek pārmantota no mātes un mutē ātrāk nekā kodola DNS.