Czym jest organelle w komórce?

Słowo organelle oznacza „mały organ”. Organelle są jednak znacznie mniejsze niż organy roślinne lub zwierzęce. Podobnie jak organ pełni określoną funkcję w organizmie, na przykład oko pomaga rybie widzieć, a pręcik pomaga rozmnażać się kwiatom, tak i organelle pełnią w komórkach określone funkcje. Komórki są samodzielnymi systemami w swoich organizmach, a ich organelle współpracują ze sobą jak elementy zautomatyzowanej maszyny, aby wszystko działało płynnie. Kiedy rzeczy nie działają płynnie, istnieją organelle odpowiedzialne za samozniszczenie komórek, znane również jako zaprogramowana śmierć komórki.

Wiele rzeczy unosi się w komórce i nie wszystkie z nich to organelle. Niektóre z nich nazywane są inkluzjami, co jest kategorią dla przedmiotów takich jak produkty zmagazynowanych komórek lub ciała obce, które dostały się do komórki, takie jak wirusy lub szczątki. Większość organelli, choć nie wszystkie, jest otoczona błoną chroniącą je przed cytoplazma pływają, ale zwykle nie dotyczy to wtrąceń komórkowych. Ponadto inkluzje nie są niezbędne do przeżycia komórki, a przynajmniej jej funkcjonowania, tak jak organelle.

TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)

Komórki są budulcem wszystkich żywych organizmów. Są niezależnymi systemami w swoich organizmach, a ich organelle współpracują ze sobą jak elementy zautomatyzowanej maszyny, aby wszystko działało płynnie. Organelle oznacza „mały organ”. Każda organella ma odrębną funkcję. Większość jest związana w jednej lub dwóch błonach, aby oddzielić ją od cytoplazmy wypełniającej komórkę. Niektóre z najważniejszych organelli to jądro komórkowe, retikulum endoplazmatyczne, aparat Golgiego, lizosomy i mitochondria, chociaż jest ich znacznie więcej.

W 1665 r. angielski filozof przyrody Robert Hooke zbadał pod mikroskopem cienkie plastry korka, a także miazgę drzewną z kilku rodzajów drzew i innych roślin. Był zdumiony, gdy znalazł wyraźne podobieństwa między tak różnymi materiałami, które przypominały mu plaster miodu. We wszystkich próbkach widział wiele przylegających do siebie porów lub „wiele małych pudełek”, które porównał do pomieszczeń, w których mieszkali mnisi. On je ukuł cellulae, co w tłumaczeniu z łaciny oznacza pokoiki; we współczesnym języku angielskim te pory są znane studentom i naukowcom jako komórki. Prawie 200 lat po odkryciu Hooke'a szkocki botanik Robert Brown zaobserwował pod mikroskopem ciemną plamę w komórkach storczyków. Nazwał tę część celi jądro, łacińskie słowo oznaczające jądro.

Kilka lat później niemiecki botanik Matthias Schleiden przemianował jądro na cytoblast. Stwierdził, że cytoblast był najważniejszą częścią komórki, ponieważ uważał, że tworzy on pozostałe części komórki. Wysunął teorię, że jądro – jak to się dziś znów nazywa – odpowiadało za różny wygląd komórek u różnych gatunków roślin iw różnych częściach pojedynczej rośliny. Jako botanik Schleiden studiował wyłącznie rośliny, ale kiedy współpracował z niemieckim fizjologiem Theodor Schwann, jego poglądy na temat jądra okażą się prawdziwe w odniesieniu do komórek zwierzęcych i innych gatunków, ponieważ: dobrze. Wspólnie opracowali teorię komórki, której celem było opisanie uniwersalnych cech wszystkich komórek, niezależnie od tego, w jakim układzie narządowym zwierzęcia, grzybie czy jadalnym owocu zostały znalezione.

W przeciwieństwie do Schleidena, Schwann badał tkanki zwierzęce. Pracował nad stworzeniem jednoczącej teorii, która wyjaśniałaby zmienność we wszystkich komórkach żywych istot; podobnie jak wielu innych naukowców tamtych czasów, szukał teorii, która obejmowałaby różnice we wszystkich obserwował pod mikroskopem wiele rodzajów komórek, ale nadal pozwalał na liczenie ich wszystkich jako. komórki. Komórki zwierzęce występują w bardzo wielu strukturach. Nie mógł być pewien, czy wszystkie „małe pokoje”, które widział pod mikroskopem, były nawet komórkami, bez odpowiedniej teorii komórek. Słysząc o teoriach Schleidena, że ​​jądro (cytoblast) jest miejscem powstawania komórek, poczuł, że ma klucz do teorii komórkowej, która wyjaśniałaby komórki zwierzęce i inne żywe komórki. Wspólnie zaproponowali teorię komórki z następującymi założeniami:

• Komórki są budulcem wszystkich żywych organizmów.
  
• Niezależnie od tego, jak różne są poszczególne gatunki, wszystkie rozwijają się poprzez tworzenie komórek.
  
• Jak Schwanna odnotowany„Każda komórka jest w pewnych granicach jednostką, niezależną całością. Zjawiska życiowe jednego powtarzają się, w całości lub w części, we wszystkich pozostałych”.
  
• Wszystkie komórki rozwijają się w ten sam sposób, a więc są takie same, niezależnie od wyglądu.
  

Opierając się na teorii komórek Schleidena i Schwanna, wielu naukowców przyczyniło się do odkryć – wielu dokonanych przez mikroskop – i teorii dotyczących tego, co działo się wewnątrz komórek. Przez kilka następnych dziesięcioleci debatowano nad ich teorią komórkową i wysuwano inne teorie. Jednak do dziś wiele z tego, co dwaj niemieccy naukowcy postulowali w latach 30. XIX wieku, uważa się za dokładne w dziedzinie biologii. W kolejnych latach mikroskopia pozwoliła na odkrycie kolejnych szczegółów wnętrza komórek. Inny niemiecki botanik, Hugo von Mohl, odkrył, że jądro nie było przymocowane do wnętrza ściana komórkowa rośliny, ale unosił się w celi, utrzymywany w górze przez półlepką, galaretowatą substancję. Nazwał tę substancję protoplazmą. On i inni naukowcy zauważyli, że protoplazma zawierała w sobie małe, zawieszone elementy. Rozpoczął się okres wielkiego zainteresowania protoplazmą, którą nazwano cytoplazmą. Z czasem, wykorzystując udoskonalone metody mikroskopii, naukowcy wyliczą organelle komórki i ich funkcje.

Największą organellą w komórce jest jądro. Jak Matthias Schleiden odkrył na początku XIX wieku, jądro służy jako centrum operacji komórkowych. Kwas nukleinowy dezoksyrybozy, lepiej znany jako dkwas eoksyrybonukleinowy lub DNA, przechowuje informację genetyczną dla organizmu i jest transkrybowany i przechowywany w jądrze. Jądro jest również miejscem podział komórek, czyli jak powstają nowe komórki. Jądro jest oddzielone od otaczającej cytoplazmy, która wypełnia komórkę otoczką jądrową. Jest to podwójna błona, która jest okresowo przerywana porami, przez które geny, które zostały przepisane na nici kwasu rybonukleinowego, lub RNA – który staje się informacyjnym RNA, czyli mRNA – przechodzi do innych organelli zwanych retikulum endoplazmatyczne poza jądrem. Zewnętrzna błona błony jądrowej jest połączona z błoną otaczającą błonę endoplazmatyczną, co ułatwia przenoszenie genów. Jest to system endomembranowy, który obejmuje również Aparat Golgiego,lizosomy, wakuole, pęcherzyki i Błona komórkowa. Wewnętrzna błona otoczki jądrowej wykonuje podstawową pracę ochrony jądra.

retikulum endoplazmatyczne to sieć kanałów wychodzących z jądra i zamknięta w błonie. Kanały nazywane są cysternami. Istnieją dwa rodzaje retikulum endoplazmatycznego: siateczka szorstka i gładka. Są połączone i stanowią część tej samej sieci, ale te dwa typy retikulum endoplazmatycznego pełnią różne funkcje. Gładkie cysterny retikulum endoplazmatycznego to zaokrąglone kanaliki z wieloma odgałęzieniami. Gładka retikulum endoplazmatyczne syntetyzuje lipidy, zwłaszcza sterydy. Pomaga również w rozkładzie steroidów i węglowodanów oraz odtruwa alkohol i inne leki, które dostają się do komórki. Zawiera również białka, które przenoszą jony wapnia do cystern, umożliwiając gładką strukturę endoplazmatyczną retikulum służące jako miejsce przechowywania jonów wapnia i jako regulator ich stężenia.

Szorstka retikulum endoplazmatyczne jest połączona z zewnętrzną błoną błony jądrowej. Jego cysterny nie są kanalikami, ale spłaszczonymi workami, które są wysadzane małymi organellami zwanymi rybosomami, i stąd otrzymuje oznaczenie „szorstkie”. Rybosomy nie są zamknięte w błonach. Szorstka retikulum endoplazmatyczne syntetyzuje białka, które są wysyłane na zewnątrz komórki lub pakowane wewnątrz innych organelli wewnątrz komórki. Rybosomy znajdujące się na szorstkiej siateczce endoplazmatycznej odczytują informację genetyczną zakodowaną w mRNA. Rybosomy następnie wykorzystują te informacje do budowy białek z aminokwasów. Transkrypcja DNA przez RNA do białka jest znana w biologii jako „centralny dogmat”. Szorstka retikulum endoplazmatyczne sprawia również, że białka i fosfolipidy które tworzą błona plazmatyczna komórki.

Kompleks Golgiego, który jest również znany jako ciało Golgiego lub aparat Golgiego, to kolejna sieć cystern i podobnie jak jądro i retikulum endoplazmatyczne jest otoczona błoną. Zadaniem organelli jest przetwarzanie białek zsyntetyzowanych w retikulum endoplazmatycznym i dystrybucja ich do innych części komórki lub przygotowanie ich do eksportu poza komórkę. Pomaga również w transporcie lipidów wokół komórki. Kiedy przetwarza materiały do ​​transportu, pakuje je w coś, co nazywa się pęcherzykiem Golgiego. Materiał jest wiązany w błonie i przesyłany wzdłuż mikrotubul cytoszkieletu komórki, dzięki czemu może podróżować do miejsca przeznaczenia przez cytoplazmę. Niektóre pęcherzyki aparatu Golgiego opuszczają komórkę, a niektóre przechowują białko, które później zostaje uwolnione. Inne stają się lizosomami, co jest innym rodzajem organelli.

Lizosomy to okrągłe, otoczone błoną pęcherzyki utworzone przez aparat Golgiego. Są wypełnione enzymami, które rozkładają szereg cząsteczek, takich jak złożone węglowodany, aminokwasy i fosfolipidy. Lizosomy są częścią systemu endomembranowego, takiego jak aparat Golgiego i retikulum endoplazmatyczne. Kiedy komórka nie potrzebuje już określonej organelli, lizosom trawi ją w procesie zwanym autofagią. Kiedy komórka działa nieprawidłowo lub nie jest już potrzebna z jakiegokolwiek innego powodu, angażuje się w zaprogramowaną śmierć komórki, zjawisko znane również jako apoptoza. Komórka trawi się za pomocą własnego lizosomu w procesie zwanym autolizą.

Podobnym organellem do lizosomu jest proteasom, który jest również używany do rozkładania niepotrzebnych materiałów komórkowych. Kiedy komórka potrzebuje szybkiego zmniejszenia stężenia określonego białka, może je oznaczyć cząsteczki z sygnałem poprzez przyłączenie do nich ubikwityny, która wyśle ​​je do proteasomu strawiony. Kolejna organella w tej grupie nazywa się a peroksysom. Peroksysomy nie są wytwarzane w aparacie Golgiego jak lizosomy, ale w retikulum endoplazmatycznym. Ich główną funkcją jest detoksykacja szkodliwych leków, takich jak alkohol i toksyny, które przemieszczają się we krwi.

Mitochondria, których pojedynczą jest mitochondria, to organelle odpowiedzialne za wykorzystanie cząsteczek organicznych do syntezy adenozynotrifosforanlub ATP, który jest źródłem energii dla komórki. Z tego powodu mitochondrium jest powszechnie znane jako „elektrownia” komórki. Mitochondria nieustannie przechodzą od kształtu nitkowatego do kształtu sferoidalnego. Otacza je podwójna membrana. Wewnętrzna membrana ma wiele fałd, dzięki czemu wygląda jak labirynt. Fałdy nazywane są cristae, w liczbie pojedynczej crista, a przestrzeń między nimi nazywana jest matrycą. Matryca zawiera enzymy, które mitochondria wykorzystują do syntezy ATP, a także rybosomy, takie jak te nabijające powierzchnię szorstkiej retikulum endoplazmatycznego. Matryca zawiera również małe, okrągłe cząsteczki mtDNA, co jest skrótem od mitochondrialnego DNA.

W przeciwieństwie do innych organelli, mitochondria mają własne DNA, które jest oddzielne i różne od DNA organizmu, które znajduje się w jądrze każdej komórki (jądrowy DNA). W latach 60. XX wieku naukowiec-ewolucjonista Lynn Margulis zaproponował teorię endosymbiozy, która do dziś powszechnie uważana jest za wyjaśnienie mtDNA. Uważała, że ​​mitochondria wyewoluowały z bakterii żyjących w symbiozie w komórkach gatunku gospodarza około 2 miliardy lat temu. W rezultacie powstało mitochondrium, nie jako własny gatunek, ale jako organella z własnym DNA. DNA mitochondrialny jest dziedziczony po matce i mutuje szybciej niż DNA jądrowy.