Ląstelių organelės — apibrėžimas, tipai, funkcijos ir pavyzdžiai

Ląstelių organelės: apibrėžimas, tipai, funkcijos ir aiškūs pavyzdžiai — supraskite eukariotų ir prokariotų organelių ypatumus.

Ląstelių biologijoje organelė yra ląstelės dalis, atliekanti tam tikrą darbą.

Organelės paprastai turi savo plazminę membraną. Dauguma ląstelės organelių yra citoplazmoje.

Organelės pavadinimas kilo iš minties, kad šios struktūros ląstelėms yra tai, kas kūnui yra organai.

Eukariotinėse ląstelėse yra daug organoidų tipų. Kadaise buvo manoma, kad prokariotai neturi organelių, tačiau dabar rasta jų pavyzdžių. Jos nėra organizuotos taip, kaip eukariotų organelės, ir jų neriboja plazminės membranos. Jos vadinamos bakterijų mikrokomandomis.

Kas yra organelė ir kaip ji skiriasi nuo kitų ląstelės struktūrų

Organelė — tai specializuota ląstelės dalis, turinti aiškią struktūrą ir funkciją. Dalis organelių yra ribotos membranos (membraninės organelės), kitos — neturi membranos (nemembraninės). Be organelių, ląstelėje yra ir struktūrų, kurios nėra vadinamos organelėmis, pavyzdžiui, citoplazminis matriksas ar išorinės dangos (ląstelės sienelė).

Pagrindiniai eukariotų organelių tipai ir jų funkcijos

• Nucleus (branduolys) — saugo genetinę informaciją (DNR), reguliuoja genų ekspresiją ir ląstelės dalijimąsi; branduolio viduje yra branduoliukas (nucleolus), kuriame sintetinami ribosominiai RNR.
• Mitochondrijos — „ląstelės jėgainės“, gaminančios ATP per oksidacinį fosforilinimą; turi dvigubą membraną ir savo DNR, kas palaiko endosimbiotinę kilmės hipotezę.
• Chloroplastai (augalų ir kai kurių protistų ląstelėse) — vykdo fotosintezę, konvertuodami šviesos energiją į cheminę; taip pat turi savo DNR ir dvisluoksnę membraną.
• Endoplazminis tinklas (ER) — skirstomas į grublėtąjį (rough ER, su ribosomomis) baltymų sintezei ir glotniąjį (smooth ER) lipidų sintezei, detoksikacijai ir kalcio saugojimui.
• Goldžio aparatas — modifikuoja, pakuoja ir siunčia baltymus bei lipidus membraninėse vezikulėse; svarbus glikozilinimo procesams.
• Lizosomos — turi hidrolitinius fermentus, skaidančius makromolekules ir senas organeles (autofagija); svarbios ląstelės „atliekų“ tvarkymui.
• Peroksisomos — oksidaciniai fermentai, dalyvauja lipidų skaidyme ir šlapalų rūgšties (H2O2) neutralizavime.
• Vakuolės (ypač augaluose) — didelės membraninės erdvės, kaupiančios vandenį, pigmentus, sandėliuojančias medžiagas ir palaikančios turgorą.

Nemembraninės organelės ir kitos struktūros

• Ribosomos — sudarytos iš RNR ir baltymų, atsakingos už baltymų sintezę; gali būti laisvos citoplazmoje arba prijungtos prie grublėtojo ER.
• Citolkeletas (cytoskeleton) — mikrofilamentai, intermediariosios gijos ir mikrotubulai, suteikiantys ląstelei formą, mechaninį atsparumą, ir leidžiantys organelėms judėti.
• Centrosoma ir centriolės — organizuoja mikrotubulus ir dalyvauja ląstelės dalijimosi metu.

Prokariotų organelos ir bakterijų mikrokomandos

Nors tradiciškai manyta, kad prokariotai neturi organelių, dabar žinome, jog kai kurios bakterijos turi specializuotas, dažniausiai baltymines struktūras, vadinamas mikrokomandomis arba mikrokompartmentais. Šios struktūros atlieka specifines biochemines funkcijas (pvz., dujų kaupimą, metabolitų izoliavimą) ir nėra ribojamos fosfolipidine membrana, todėl skiriasi nuo eukariotų membraninių organelių.

Organelių tarpusavio ryšiai ir dinamika

Organelės nėra izoliuotos — jos intensyviai keičiasi medžiagomis ir signalais. Pavyzdžiui, baltymai sintetinami ribosomose gali keliauti per ER į Goldžio aparatą, o iš ten išsiųsti į lizosomas arba į ląstelės membraną. Mitochondrijos ir ER kontaktinės vietos dalyvauja lipidų mainuose ir kalcio signalizacijoje. Organelės taip pat gali dalytis arba susijungti (pvz., mitochondrijų fuzija ir skilimas), reaguodamos į ląstelės poreikius.

Kaip organelės tiria mokslininkai

• Elektroninė mikroskopija — leidžia matyti detalias membranas ir organelių ultrastruktūrą.
• Fluorescencinė mikroskopija ir baltymų žymėjimas florescencinėmis žymėmis — stebėti organelių lokalizaciją gyvose ląstelėse.
• Ląstelių frakcionavimas ir biocheminės analizės — izoliuoti organeles ir tirti jų fermentus, baltymus bei lipidus.

Klininė reikšmė

Organelių disfunkcija siejama su daugeliu ligų: mitochondrijų mutacijos gali sukelti energijos gamybos sutrikimus (mitochondrinės ligos), lizosomų fermentų trūkumas — lizosomines kaupimosi ligas (pvz., Tay–Sachs), o ER stresas prisideda prie neurodegeneracinių ligų ir diabeto. Todėl organelės tyrimai turi tiesioginę medicininę reikšmę.

Kilmė ir evoliucija

Daugelis mokslininkų palaiko endosimbiotinę teoriją, teigiančią, kad mitochondrijos ir chloroplastai kilo iš prokariotinės kilmės organizmų, kurie tapo endosimbiotais primityviuose eukariotuose. Tai paaiškina jų dvigubą membraną ir turimą savą DNR.

Apibendrinimas

Organelės — tai specializuotos ląstelės struktūros, kurios leidžia ląstelei vykdyti sudėtingas funkcijas, palaikyti metabolizmą, sintezuoti ir modifikuoti molekules bei reaguoti į išorinius signalus. Eukariotų ląstelėse organelės dažnai būna membraninės, tuo tarpu prokariotų atitikmenys — mikrokomandos — yra kitokios organizacijos, bet taip pat atliekamos specifines užduotis.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra organelė?

K: Kur yra dauguma ląstelės organelių?

K: Kaip atsirado terminas "organelė"?

K: Ar eukariotinėse ląstelėse yra skirtingų tipų organelių?

Klausimas: Ar prokariotai turi savo organoidų tipą?

Paieška pagal raidę