Organeli v celici: definicija, vrste in funkcije (evkarionti)

V celični biologiji je organel specifična struktura znotraj celice, ki opravlja določeno nalogo in prispeva k delovanju celice kot celote. Organeli so pogosto ločeni od preostale citoplazme z eno ali več membranami, kar omogoča specializirane mikrookolje in nadzorovane biokemijske reakcije.

Veliko organelov najdemo v citoplazmi. Večina organelov je obdana z lipidno dvoslojno membrano; nekateri pa niso membranski (npr. ribosomi, citoskelet). Ime organel izhaja iz analogije: te strukture so za celico podobne temu, kar so organi za človeško telo.

V evkariontskih celicah obstaja veliko različnih vrst organelov z različnimi funkcijami. Pri prokarionte so dolgo časa veljali za brez organelov, vendar so v bakterijah odkriti specializirani kompartimenti — bakterijski mikrokomparti — ki opravljajo določene naloge (npr. shranjevanje ali metabolizem). Ti niso organizirani kot evkariontski organeli in navadno niso omejeni z običajnimi plazemskimi membranami.

Glavni organeli evkariontskih celic in njihove funkcije

• Jedro — vsebuje večino genetskega materiala (DNA) in nadzoruje sintezo beljakovin ter celične procese. Jedro je obdano z dvojno membrano (jedrno ovojnico) in v njem poteka replikacija DNA ter transkripcija.
• Mitohondrij — »elektrarna« celice; proizvajajo ATP preko celičnega dihanja. Imajo dvojno membrano in lastno DNA, kar podpira teorijo endosimbioze.
• Kloroplasti (v rastlinskih in nekatere algah) — izvajajo fotosintezo, vsebujejo klorofil in prav tako imajo lastno DNA ter dvojno membrano.
• Endoplazemski retikulum (ER) — lahko je hrapav (s pritrjenimi ribosomi) in sodeluje pri sintezi beljakovin, ali gladek, ki sintetizira lipide, razstruplja snovi in skladišči Ca2+.
• Golgijev aparat — sprejema beljakovine in lipide iz ER, jih obdela (glikozilacija, rezanje) ter razpošlje do ciljnih lokacij z vezikli.
• Lizosomi — vsebujejo prebavne encime za razgradnjo makromolekul, starih organelov in tujkov (avtofagija, heterofagija).
• Peroksisomi — katalizirajo oksidativne reakcije, razgrajujejo peroksid vodika (H2O2) in sodelujejo v metabolizmu maščobnih kislin.
• Vakuole — v rastlinskih celicah velike centralne vakuole skladiščijo vodo, hranila in odpadke ter ohranjajo turgor; živalske celice imajo manjše vezikle za shranjevanje in transport.
• Ribosomi — mesta sinteze beljakovin; niso obdani z membrano in se pojavljajo prosto v citoplazmi ali vezani na ER.
• Citoskelet — mreža mikrofilamentov, intermediarnih filamentov in mikrotubulov, ki daje obliko celici, omogoča premike organelov in sodeluje pri celični delitvi.
• Centrosom in centriole — organizacijsko središče mikrotubulov pri opredeljenih evkariontih; pomembni za tvorbo delitvenega vretena.

Razlike med membranskimi in nemembranskimi organeli

• Membranski organeli (npr. jedro, mitohondrij, ER, Golgi, lizosomi) omogočajo ločene kemične pogoje in nadzorovan transport snovi preko membran.
• Nemembranski organeli (npr. ribosomi, celični centrosomi, nekatere celice) so sestavljeni iz proteinov in RNA ter pogosto nastajajo z avtonomno samosestavo molekul.

Endosimbiona hipoteza in evolucija organelov

Mnogi strokovnjaki menijo, da sta se mitohondrij in kloroplast razvila iz prokariontnih prednikov, ki so postali endosimbiotski v notranjosti zgodnjih evkariontnih celic. Ta hipoteza pojasnjuje prisotnost lastne DNA in dvojne membrane pri teh organelih.

Organeli pri prokariontih

Čeprav prokarionti nimajo istih membranskih organelov kot evkarionti, so odkriti posebni mikrokompartimenti in strukturirane regije (npr. karboksomomi, magnetosomi), ki omogočajo specializirane metabolične poti. Ti bakterijski mikrokomparti ponavadi nimajo standardne plazemske membrane, vendar vseeno zagotavljajo funkcijsko ločitev procesov.

Kako se organizacija organelov preučuje

• Světlobna in elektronska mikroskopija omogočata opazovanje oblike, velikosti in razporeditve organelov.
• Biokemične tehnike in molekularna biologija razkrivajo sestavo, funkcije in signale za usmerjanje beljakovin do organelov.
• Genetske študije (mutacije, označevanje proteinov z fluorescentnimi markerji) pomagajo razumeti vloge posameznih organelov pri celici.

Organeli so torej ključni za specializacijo in učinkovitost celičnih procesov. Razumevanje njihovih struktur in funkcij omogoča vpogled v zdravje celic, razvoj bolezni in možnosti celičnih terapij.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je organel?

V: Kje se nahaja večina celičnih organelov?

V: Kakšen je izvor izraza "organel"?

V: Ali obstajajo različne vrste organelov v evkariontskih celicah?

V: Ali imajo prokarionti svojo vrsto organelov?

Išči po črki