Čo je to organela v bunke?

Slovo organela znamená „malý orgán“. Organely sú však oveľa menšie ako rastlinné alebo živočíšne orgány. Rovnako ako orgán plní v organizme určitú funkciu, napríklad oko pomáha rybám vidieť alebo tyčinka pomáha reprodukcii kvetov, každá organela má v bunkách špecifické funkcie. Bunky sú samostatnými systémami v ich príslušných organizmoch a organely v ich vnútri spolupracujú ako komponenty automatizovaného stroja, aby zabezpečili plynulý chod vecí. Ak veci nefungujú hladko, existujú organely zodpovedné za bunkovú sebadeštrukciu, známe tiež ako programovaná bunková smrť.

Veľa vecí pláva v bunke a nie všetky sú organely. Niektoré sa nazývajú inklúzie, čo je kategória pre položky, ako sú uložené bunkové produkty alebo cudzie telesá, ktoré sa dostali do bunky, napríklad vírusy alebo zvyšky. Väčšina, ale nie všetky organely, je obklopená membránou, ktorá ich chráni pred cytoplazma plávajú dovnútra, ale to zvyčajne neplatí pre bunkové inklúzie. Okrem toho inklúzie nie sú nevyhnutné pre prežitie alebo prinajmenšom fungovanie bunky tak, ako sú organely.

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

Bunky sú stavebnými kameňmi všetkých živých organizmov. Sú to samostatné systémy v ich príslušných organizmoch a organely v ich vnútri spolupracujú ako komponenty automatizovaného stroja, aby zabezpečili plynulý chod vecí. Organelle znamená „malý orgán“. Každá organela má odlišnú funkciu. Väčšina je viazaná v jednej alebo dvoch membránach, aby sa oddelila od cytoplazmy, ktorá vyplňuje bunku. Niektoré z najdôležitejších organel sú jadro, endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lyzozómy a mitochondrie, aj keď ich je oveľa viac.

V roku 1665 anglický prírodný filozof Robert Hooke skúmal pod mikroskopom tenké plátky korku a drevnú buničinu z niekoľkých druhov stromov a iných rastlín. Bol užasnutý, keď našiel výraznú podobnosť medzi tak rôznymi materiálmi, ktoré mu všetky pripomínali plást. Vo všetkých vzorkách uvidel veľa susedných pórov alebo „veľa malých škatúľ“, ktoré prirovnal k miestnostiam, v ktorých žili mnísi. Razil ich bunky, čo v preklade z latinčiny znamená malé miestnosti; v modernej angličtine tieto póry poznajú študenti a vedci ako bunky. Škótsky botanik Robert Brown takmer 200 rokov po Hookovom objave spozoroval pod mikroskopom tmavú škvrnu v bunkách orchideí. Túto časť bunky pomenoval jadro, latinské slovo pre jadro.

O niekoľko rokov neskôr nemecký botanik Matthias Schleiden premenoval jadro na cytoblast. Uviedol, že cytoblast je najdôležitejšou časťou bunky, pretože sa domnieval, že tvorí zvyšok častí bunky. Teorizoval, že jadro - ako sa mu dnes opäť hovorí - bolo zodpovedné za rozdielny vzhľad buniek v rôznych druhoch rastlín a v rôznych častiach jednotlivej rastliny. Ako botanik študoval Schleiden výlučne rastliny, ale keď spolupracoval s nemeckým fyziológom Theodor Schwann, ukázalo by sa, že jeho predstavy o jadre platia o bunkách živočíchov a iných druhov ako dobre. Spoločne vyvinuli bunkovú teóriu, ktorá sa snažila opísať univerzálne vlastnosti všetkých buniek bez ohľadu na to, v akom orgánovom systéme, plesni alebo jedlom ovocí zvieraťa sa našli.

Na rozdiel od Schleidena študoval Schwann zvieracie tkanivo. Pracoval na vymyslení zjednocujúcej teórie, ktorá vysvetľovala variácie vo všetkých bunkách živých tvorov; rovnako ako toľko iných vtedajších vedcov, hľadal teóriu, ktorá by zahŕňala rozdiely vo všetkých veľa druhov buniek, ktoré pozoroval pod mikroskopom, ale ten, ktorý stále umožňoval, aby sa všetky z nich počítali bunky. Živočíšne bunky majú veľa štruktúr. Nemohol si byť istý, že všetky „malé miestnosti“, ktoré videl pod mikroskopom, boli dokonca bunky bez správnej bunkovej teórie. Keď sa dopočul o Schleidenových teóriách o tom, že jadro (cytoblast) je miestom tvorby buniek, mal pocit, že má kľúč k bunkovej teórii, ktorá vysvetľuje živočíšne a iné živé bunky. Spoločne navrhli bunkovú teóriu s nasledujúcimi princípmi:

• Bunky sú stavebnými kameňmi všetkých živých organizmov.
  
• Bez ohľadu na to, aké rôzne sú jednotlivé druhy, všetky sa vyvíjajú tvorbou buniek.
  
• Ako Schwann poznamenal„Každá bunka je v rámci určitých obmedzení jednotlivec, nezávislý celok. Životné javy jedného sa opakujú, úplne alebo čiastočne, vo všetkom ostatnom. “
  
• Všetky bunky sa vyvíjajú rovnako a rovnako tak aj bez ohľadu na vzhľad.
  

Na základe Schleidenovej a Schwannovej bunkovej teórie prispelo veľké množstvo vedcov k objavom - mnohým uskutočnených prostredníctvom mikroskopu - a teóriám o tom, čo sa dialo vo vnútri buniek. V nasledujúcich desaťročiach sa diskutovalo o ich bunkovej teórii a boli predložené ďalšie teórie. Dodnes sa však veľa z toho, čo dvaja nemeckí vedci navrhli v 30. rokoch 20. storočia, považuje v biologických poliach za presné. V nasledujúcich rokoch umožnila mikroskopia objavenie ďalších podrobností o vnútorných stranách buniek. Ďalší nemecký botanik menom Hugo von Mohl zistil, že jadro nebolo fixované na vnútornej strane bunková stena rastliny, ale vznášal sa v cele a držal ich vzadu semi-viskózna rôsolovitá látka. Túto látku nazval protoplazmou. Spolu s ďalšími vedcami poznamenal, že protoplazma v sebe obsahovala malé pozastavené predmety. Začalo sa obdobie veľkého záujmu o protoplazmu, ktorá sa začala nazývať cytoplazma. Časom by vedci pomocou zdokonalených metód mikroskopie vymenovali organely bunky a ich funkcie.

Najväčšia organela v bunke je jadro. Ako objavil Matthias Schleiden na začiatku 19. storočia, jadro slúži ako centrum bunkových operácií. Nukleová kyselina deoxyribóza, známejšia ako deoxyribonukleová kyselina alebo DNA, obsahuje genetickú informáciu pre organizmus a je prepísaná a uložená v jadre. Jadro je tiež ložiskom bunkové delenie, čím sa vytvárajú nové bunky. Jadro je oddelené od okolitej cytoplazmy, ktorá vypĺňa bunku jadrovým obalom. Toto je dvojitá membrána, ktorá je periodicky prerušovaná pórmi, cez ktoré gény, ktoré boli transkribované do vlákien kyseliny ribonukleovej, príp. RNA - z ktorého sa stane messenger RNA alebo mRNA - prechádzajú do iných nazývaných organel endoplazmatické retikulum mimo jadra. Vonkajšia membrána jadrovej membrány je spojená s membránou, ktorá obklopuje endoplazmatickú membránu, čo uľahčuje prenos génov. Toto je endomembránový systém, ktorý obsahuje aj Golgiho aparát,lyzozómy, vakuolyvezikuly a bunková membrána. Vnútorná membrána jadrového obalu vykonáva primárnu prácu na ochrane jadra.

The endoplazmatické retikulum je sieť kanálov tiahnucich sa od jadra a ktorá je uzavretá v membráne. Kanály sa nazývajú cisterny. Existujú dva typy endoplazmatického retikula: hrubé a hladké endoplazmatické retikulum. Sú spojené a sú súčasťou tej istej siete, ale tieto dva typy endoplazmatického retikula majú odlišné funkcie. Cisterny hladkého endoplazmatického retikula sú zaoblené tubuly s mnohými vetvami. Syntetizuje sa hladké endoplazmatické retikulum lipidy, najmä steroidy. Pomáha tiež pri odbúravaní steroidov a sacharidov a detoxikuje alkohol a iné lieky, ktoré vstupujú do bunky. Obsahuje tiež bielkoviny, ktoré posúvajú ióny vápnika do cisterien a umožňujú tak hladkú endoplazmatiku retikulum, ktoré slúži ako miesto skladovania vápenatých iónov a ako regulátor ich koncentrácií.

Drsné endoplazmatické retikulum je spojené s vonkajšou membránou jadrovej membrány. Jeho cisterny nie sú tubuly, ale sploštené vaky, ktoré sú posiate malými organelami, ktoré sa nazývajú ribozómy, a tu získa označenie „drsné“. Ribozómy nie sú uzavreté v membránach. Drsné endoplazmatické retikulum syntetizuje proteíny, ktoré sa vysielajú mimo bunky alebo sú zabalené vo vnútri iných organel vo vnútri bunky. Ribozómy, ktoré ležia na hrubom endoplazmatickom retikulu, čítali genetickú informáciu zakódovanú v mRNA. Ribozómy potom používajú tieto informácie na tvorbu bielkovín z aminokyselín. Prepis DNA na RNA na proteín je v biológii známy ako „The Central Dogma“. Hrubé endoplazmatické retikulum tiež robí bielkoviny a fosfolipidy ktoré tvoria plazmatická membrána bunky.

The Golgiho komplex, ktoré je tiež známe ako Golgiho telo alebo Golgiho aparát, je ďalšou sieťou cisterien a podobne ako jadro a endoplazmatické retikulum je uzavreté v membráne. Úlohou organely je spracovať proteíny, ktoré boli syntetizované v endoplazmatickom retikule, a distribuovať ich do ďalších častí bunky alebo ich pripraviť na export mimo bunky. Pomáha tiež pri transporte lipidov okolo bunky. Keď spracováva materiály na prepravu, balí ich do niečoho, čo sa nazýva Golgiho vezikul. Materiál je viazaný v membráne a poslaný pozdĺž mikrotubulov cytoskeletu bunky, takže môže cestovať do cieľa cez cytoplazmu. Niektoré z Golgiho vezikúl opúšťajú bunku a niektoré uchovávajú proteín, ktorý sa uvoľní neskôr. Z iných sa stávajú lyzozómy, čo je ďalší typ organely.

Lyzozómy sú okrúhle, membránou viazané vezikuly vytvorené Golgiho aparátom. Sú naplnené enzýmami, ktoré štiepia množstvo molekúl, napríklad komplexné sacharidy, aminokyseliny a fosfolipidy. Lyzozómy sú súčasťou endomembránového systému, ako je Golgiho aparát a endoplazmatické retikulum. Keď bunka už nepotrebuje určitú organelu, lyzozóm ju trávi procesom nazývaným autofágia. Ak bunka nefunguje správne alebo už z iného dôvodu nie je potrebná, zapojí sa do programovanej bunkovej smrti, čo je jav známy aj ako apoptóza. Bunka sa trávi pomocou svojho vlastného lyzozómu v procese nazývanom autolýza.

Podobnou organelou ako lyzozóm je proteazóm, ktorý sa tiež používa na odbúravanie nepotrebných bunkových materiálov. Keď bunka potrebuje rýchle zníženie koncentrácie určitého proteínu, môže ho označiť molekuly so signálom pripojením na ne ubikvitín, ktorý ich pošle do proteazómu strávený. Ďalšia organela z tejto skupiny sa nazýva a peroxizóm. Peroxizómy sa nevyrábajú v Golgiho aparáte ako lyzozómy, ale v endoplazmatickom retikulu. Ich hlavnou funkciou je detoxikácia škodlivých drog, ako sú alkohol a toxíny, ktoré cestujú v krvi.

Mitochondrie, ktorých singulárnym číslom je mitochondria, sú organely zodpovedné za použitie organických molekúl na syntézu adenosintrifosfátualebo ATP, ktorý je zdrojom energie pre bunku. Z tohto dôvodu je mitochondria všeobecne známa ako „elektráreň“ bunky. Mitochondrie sa neustále menia medzi tvarom podobným vláknu a sféroidným tvarom. Sú obklopené dvojitou membránou. Vnútorná membrána má veľa záhybov, takže vyzerá ako bludisko. Záhyby sa nazývajú cristae, ktorých singulár je crista a priestor medzi nimi sa nazýva matrica. Matrica obsahuje enzýmy, ktoré mitochondrie používajú na syntézu ATP, ako aj ribozómy, ako napríklad tie, ktoré studdujú povrch hrubého endoplazmatického retikula. Matrica tiež obsahuje malé, okrúhle molekuly mtDNA, čo je skratka pre mitochondriálnu DNA.

Na rozdiel od iných organel majú mitochondrie svoju vlastnú DNA, ktorá je samostatná a odlišná od DNA organizmu, ktorá je v jadre každej bunky (jadrová DNA). V 60. rokoch 20. storočia evolučný vedec Lynn Margulis navrhol teóriu endosymbiózy, ktorá sa dodnes bežne používa na vysvetlenie mtDNA. Verila, že mitochondrie sa vyvinuli z baktérií, ktoré pred asi 2 miliardami rokov žili v symbiotickom vzťahu vo vnútri buniek hostiteľského druhu. Výsledkom nakoniec bol mitochondriá, a to nie ako ich vlastný druh, ale ako organela s vlastnou DNA. Mitochondriálna DNA sa dedí od matky a mutuje rýchlejšie ako jadrová DNA.