Organela - Organelle
Organelle | |
---|---|
Podrobnosti | |
Výslovnost | / Ɔːr ɡ ə n ɛ l / |
Část | Buňka |
Identifikátory | |
latinský | Organella |
Pletivo | D015388 |
TH | H1.00.01.0.00009 |
FMA | 63832 |
Anatomické pojmy mikroanatomie |
V buněčné biologii je organela specializovanou podjednotkou, obvykle v buňce , která má specifickou funkci. Název organela pochází z myšlenky, že tyto struktury jsou částmi buněk, stejně jako orgány jsou tělem , tedy organela, přípona -elle je zdrobnělina . Organely jsou buď samostatně uzavřeny ve svých vlastních lipidových dvojvrstvách (také nazývaných organely vázané na membránu), nebo jsou prostorově odlišnými funkčními jednotkami bez obklopující lipidové dvojvrstvy (organely nespojené s membránou). Ačkoli většina organel je funkční jednotkou v buňkách, některé funkční jednotky, které zasahují mimo buňky, se často nazývají organely, jako jsou řasinky , bičík a archaellum a trichocysta .
Organely jsou identifikovány mikroskopií a mohou být také purifikovány buněčnou frakcionací . Existuje mnoho typů organel, zejména v eukaryotických buňkách . Zahrnují struktury, které tvoří vnitřní endomembránový systém (například jaderný obal , endoplazmatické retikulum a Golgiho aparát ) a další struktury, jako jsou mitochondrie a plastidy . Zatímco prokaryoty nemají eukaryotické organely, některé obsahují bakteriální mikročástice na bázi proteinů , o nichž se předpokládá, že působí jako primitivní prokaryotické organely ; a existují také důkazy o dalších strukturách ohraničených membránou. Také o prokaryotickém bičíku, který vyčnívá mimo buňku, a jeho motoru, stejně jako převážně extracelulárním pilusu , se často hovoří jako o organelách.
Historie a terminologie
Buněčná biologie | |
---|---|
Diagram zvířecích buněk | |
V biologii jsou orgány definovány jako omezené funkční jednotky v organismu . Analogie z tělesných orgánů, aby mikroskopické buněčné spodních staveb je zřejmé, jak iz raných děl, autoři příslušných učebnic zřídka vypracovat na rozdílu mezi těmito dvěma.
Ve třicátých letech 19. století vyvrátil Félix Dujardin Ehrenbergovu teorii, která říká, že mikroorganismy mají stejné orgány mnohobuněčných zvířat, pouze menší.
Připočítán jako první používat maličký o orgánu (tj malý varhany) na buněčných struktur byl německý zoolog Karl srpna Möbius (1884), který používal termín organula (množné číslo organulum , maličký latinského organum ). V poznámce pod čarou, která byla publikována jako oprava v příštím čísle časopisu, odůvodnil svůj návrh nazvat orgány jednobuněčných organismů „organella“, protože jsou pouze odlišně vytvořenými částmi jedné buňky, na rozdíl od mnohobuněčných orgánů mnohobuněčných organismů .
Typy
Zatímco většina buněčných biologů považuje termín organela za synonymum buněčného kompartmentu , prostoru často vázaného jednou nebo dvěma lipidovými dvojvrstvami, někteří buněční biologové se rozhodli omezit termín tak, aby zahrnoval pouze ta buněčná oddělení, která obsahují deoxyribonukleovou kyselinu (DNA), která pochází z dříve autonomních mikroskopických organismů získaných endosymbiózou .
Podle této definice by existovaly pouze dvě široké třídy organel (tj. Ty, které obsahují vlastní DNA a pocházejí z endosymbiotických bakterií ):
- mitochondrie (téměř ve všech eukaryotech)
- plastidy (např. u rostlin, řas a některých prvoků).
U jiných organel se také navrhuje, aby měly endosymbiotický původ, ale neobsahují vlastní DNA (zejména bičík - viz vývoj bičíků ).
Druhá, méně restriktivní definice organel je, že se jedná o struktury vázané na membránu. Avšak i při použití této definice se některé části buňky, u nichž bylo prokázáno, že jsou odlišnými funkčními jednotkami, nekvalifikují jako organely. Proto je použití organel také pro odkaz na struktury nevázané na membránu, jako jsou ribozomy, běžné a akceptované. Toto vedlo mnoho textů k vymezení mezi vázané na membránu a non-membránu vázané organely. Organely, které nejsou vázány na membránu, nazývané také velké biomolekulární komplexy , jsou velké sestavy makromolekul, které provádějí konkrétní a specializované funkce, ale postrádají membránové hranice. Mnoho z nich je označováno jako „proteinové organely“, protože jejich hlavní struktura je tvořena bílkovinami. Mezi takové buněčné struktury patří:
- velké RNA a proteinové komplexy: ribozom , spliceozom , klenba
- velké proteinové komplexy : proteazomu , DNA polymeráza III , RNA polymerázy II holoenzymu , symetrické virové kapsidy , komplex GroEL a Groes ; komplexy membránových proteinů: porosom , fotosystém I , ATP syntáza
- velké komplexy DNA a proteinů: nukleosom
- centriolové a mikrotubulové organizační centrum (MTOC)
- cytoskelet
- bičík
- nukleolus
- stresová granule
- granule zárodečných buněk
- neuronální transportní granule
Mechanismy, kterými takové organely, které nejsou vázány na membránu, vytvářejí a zachovávají si svou prostorovou integritu, byly přirovnány k separaci fází kapalina-kapalina .
Eukaryotické organely
Eukaryotické buňky jsou strukturně složité a podle definice jsou částečně organizovány vnitřními oddíly, které jsou samy uzavřeny lipidovými membránami, které připomínají vnější buněčnou membránu . Větší organely, jako je jádro a vakuoly , jsou dobře viditelné světelným mikroskopem . Byli mezi prvními biologickými objevy provedenými po vynálezu mikroskopu .
Ne všechny eukaryotické buňky mají všechny níže uvedené organely. Výjimečné organismy mají buňky, které neobsahují některé organely, které by jinak mohly být považovány za univerzální pro eukaryoty (jako jsou mitochondrie). Existují také příležitostné výjimky z počtu membrán obklopujících organely, uvedených v níže uvedených tabulkách (např. Některé, které jsou uvedeny jako dvojité membrány, se někdy vyskytují s jednoduchými nebo trojitými membránami). Kromě toho se počet jednotlivých organel každého typu nacházejících se v dané buňce liší v závislosti na funkci této buňky.
Organelle | Hlavní funkce | Struktura | Organismy | Poznámky |
---|---|---|---|---|
buněčná membrána | odděluje vnitřek všech buněk od vnějšího prostředí (extracelulární prostor), který chrání buňku před jejím prostředím. | dvourozměrná kapalina | všechny eukaryoty | |
buněčná stěna | Buněčná stěna je tuhá struktura složená z celulózy, která poskytuje buňce tvar, pomáhá udržovat organely uvnitř buňky a nenechává buňku prasknout osmotickým tlakem. | rozličný | rostliny, prvoky, vzácné kleptoplastické organismy | |
chloroplast ( plastid ) | fotosyntéza , zachycuje energii ze slunečního světla | přihrádka s dvojitou membránou | rostliny, prvoky, vzácné kleptoplastické organismy | má vlastní DNA; předpokládá se, že je pohlcen eukaryotickou buňkou předků (endosymbióza) |
endoplazmatické retikulum | translace a skládání nových proteinů (hrubé endoplazmatické retikulum), exprese lipidů (hladké endoplazmatické retikulum) | přihrádka s jednou membránou | všechny eukaryoty | hrubé endoplazmatické retikulum je pokryto ribozomy, má záhyby, které jsou ploché váčky; hladké endoplazmatické retikulum má záhyby, které jsou trubkovité |
bičík | pohyb, smyslový | protein | nějaké eukaryoty | |
Golgiho aparát | třídění, balení, zpracování a modifikace proteinů | přihrádka s jednou membránou | všechny eukaryoty | cis-face (konvexní) nejbližší hrubému endoplazmatickému retikulu; trans-face (konkávní) nejdále od hrubého endoplazmatického retikula |
mitochondrie | produkce energie z oxidace glukózových látek a uvolňování adenosintrifosfátu | přihrádka s dvojitou membránou | většina eukaryot | tvořící prvek chondriomu ; má vlastní DNA; teoreticky byly pohlceny eukaryotickou buňkou předků (endosymbióza) |
jádro | Údržba DNA, řídí všechny činnosti buňky, transkripci RNA | přihrádka s dvojitou membránou | všechny eukaryoty | obsahuje velkou část genomu |
vakuola | skladování, doprava, pomáhá udržovat homeostázu | přihrádka s jednou membránou | eukaryota |
Mitochondrie a plastidy, včetně chloroplastů, mají dvojité membrány a vlastní DNA . Podle endosymbiotické teorie se předpokládá, že pocházejí z neúplně spotřebovaných nebo napadajících prokaryotických organismů .
Organela/makromolekula | Hlavní funkce | Struktura | Organismy |
---|---|---|---|
akrosom | pomáhá spermatu splynout s vajíčkem | přihrádka s jednou membránou | většina zvířat |
autofagosom | váček, který sekvestruje cytoplazmatický materiál a organely k degradaci | přihrádka s dvojitou membránou | všechny eukaryoty |
centriole | kotva pro cytoskelet , organizuje buněčné dělení vytvořením vřetenových vláken | Mikrotubulový protein | zvířata |
cilium | pohyb v nebo z vnějšího média; „kritická vývojová signální dráha“. | Mikrotubulový protein | zvířata, prvoky, málo rostlin |
cnidocyst | píchání | stočený dutý tubul | cnidariáni |
aparát na oči | detekuje světlo, což phototaxis probíhat | zelené řasy a další jednobuněčné fotosyntetické organismy, jako jsou euglenidy | |
glykosom | provádí glykolýzu | přihrádka s jednou membránou | Některé prvoci , například trypanozomy . |
glyoxysom | přeměna tuku na cukry | přihrádka s jednou membránou | rostliny |
hydrogenosom | výroba energie a vodíku | přihrádka s dvojitou membránou | několik jednobuněčných eukaryot |
lysozom | rozklad velkých molekul (např. bílkovin + polysacharidů) | přihrádka s jednou membránou | zvířata |
melanosome | skladování pigmentu | přihrádka s jednou membránou | zvířata |
mitozom | pravděpodobně hraje roli při sestavování klastru železo-síra (Fe-S) | přihrádka s dvojitou membránou | několik jednobuněčných eukaryot, kterým chybí mitochondrie |
myofibril | kontrakce myocytů | svázaná vlákna | zvířata |
nukleolus | pre-ribozomální produkce | protein-DNA-RNA | většina eukaryot |
ocelloid | detekuje světlo a případně tvary, což phototaxis probíhat | přihrádka s dvojitou membránou | členové čeledi Warnowiaceae |
závorka | není charakterizován | není charakterizován | houby |
peroxizom | rozklad metabolického peroxidu vodíku | přihrádka s jednou membránou | všechny eukaryoty |
porosome | sekreční portál | přihrádka s jednou membránou | všechny eukaryoty |
proteazom | degradace nepotřebných nebo poškozených proteinů proteolýzou | velmi velký proteinový komplex | všechny eukaryoty, všechny archea a některé bakterie |
ribozom (80S) | translace RNA do proteinů | RNA protein | všechny eukaryoty |
stresová granule | úložiště mRNA | bez membrán
( komplexy mRNP ) |
většina eukaryot |
TIGER doména | mRNA kódující proteiny | bez membrán | většina organismů |
váček | doprava materiálu | přihrádka s jednou membránou | všechny eukaryoty |
Další související struktury:
Prokaryotické organely
Prokaryoty nejsou tak strukturálně složité jako eukaryoty a kdysi se předpokládalo, že mají malou vnitřní organizaci a postrádají buněčné oddíly a vnitřní membrány ; ale pomalu se objevují detaily o prokaryotických vnitřních strukturách, které tyto předpoklady vyvracejí. Časný falešný obrat byla myšlenka vyvinutá v 70. letech, že bakterie mohou obsahovat záhyby buněčné membrány nazývané mezozomy , ale později se ukázalo, že jde o artefakty produkované chemikáliemi používanými k přípravě buněk pro elektronovou mikroskopii .
Přibývá však důkazů o rozdělování alespoň u některých prokaryot. Nedávný výzkum ukázal, že alespoň některá prokaryota mají mikrokompartmenty , například karboxysomy . Tyto subcelulární kompartmenty mají průměr 100–200 nm a jsou uzavřeny skořápkou proteinů. Ještě více zarážející je popis membráně vázaný magnetosomes v bakteriích, hlásil v roce 2006.
Bakteriální kmen Planctomycetes odhalil řadu funkcí rozdělování. Buněčný plán Planctomycetes zahrnuje intracytoplazmatické membrány, které oddělují cytoplazmu na paryphoplasmu (vnější prostor bez ribozomů) a pirellulosom (nebo riboplasm, vnitřní prostor obsahující ribozomy). Membránově vázané anammoxozomy byly objeveny v pěti rodech Planctomycetes „anammox“, které provádějí anaerobní oxidaci amoniaku . U druhu Planctomycetes Gemmata obscuriglobus byla popsána struktura podobná jádru obklopená lipidovými membránami.
Kompartmentalizace je rysem prokaryotických fotosyntetických struktur. Fialové bakterie mají „chromatofory“ , což jsou reakční centra nacházející se při invaginacích buněčné membrány. Zelené bakterie síry mají chlorosomy , což jsou komplexy fotosyntetických antén , které se nacházejí vázané na buněčné membrány. Sinice mají vnitřní tylakoidní membrány pro fotosyntézu závislou na světle ; studie ukázaly, že buněčná membrána a thylakoidové membrány nejsou navzájem spojité.
Organela/makromolekula | Hlavní funkce | Struktura | Organismy |
---|---|---|---|
anammoxosome | anaerobní oxidace amoniaku | ladderanová lipidová membrána | Bakterie " Candidatus " v Planctomycetes |
karboxysome | fixace uhlíku | bakteriální mikroprostor s proteinovým obalem | nějaké bakterie |
chlorosom | fotosyntéza | lehký sběrný komplex připojený k buněčné membráně | zelené sirné bakterie |
bičík | pohyb ve vnějším médiu | proteinové vlákno | nějaké prokaryoty |
magnetosom | magnetická orientace | anorganický krystal, lipidová membrána | magnetotaktické bakterie |
nukleoid | Udržování DNA, transkripce na RNA | Protein DNA | prokaryoty |
pilus | Adheze k jiným buňkám pro konjugaci nebo k pevnému substrátu pro vytvoření pohyblivých sil. | vlasový přívěsek trčící (i když částečně zapuštěný do) plazmatické membrány | prokaryotické buňky |
plazmid | Výměna DNA | kruhová DNA | nějaké bakterie |
ribozom (70S) | translace RNA do proteinů | RNA protein | bakterie a archea |
tylakoidní membrány | fotosyntéza | proteiny a pigmenty fotosystému | většinou sinice |
Viz také
- Hypotéza CoRR
- Ejectosome
- Endosymbiotická teorie
- Organelní biogeneze
- Obchodování s membránovými vezikulami
- Rozhraní hostitel-patogen
Reference
externí odkazy
Knihovní zdroje o Organelle |
- Média související s Organelles na Wikimedia Commons
- Projekt Tree of Life: Eukaryotes
- Organelle databáze