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
Animal Cell.svg
Složky typické zvířecí buňky:
  1. Nucleolus
  2. Jádro
  3. Ribozom (tečky jako součást 5)
  4. Váček
  5. Hrubé endoplazmatické retikulum
  6. Golgiho aparát (nebo Golgiho tělo)
  7. Cytoskeleton
  8. Hladké endoplazmatické retikulum
  9. Mitochondrion
  10. Vakuol
  11. Cytosol (tekutina, která obsahuje organely ; s nimiž se skládá cytoplazma )
  12. Lysosome
  13. Centrosome
  14. Buněčná membrána

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:

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.

Hlavní eukaryotické organely
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 .

Drobné eukaryotické organely a buněčné složky
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

(A) Elektronový mikrofotografie buněk Halothiobacillus neapolitanus , šipky zvýrazňují karboxysomy . (B) Obrázek neporušených karboxysomů izolovaných z H. neapolitanus . Měřítka jsou 100 nm.
Struktura Candidatus Brocadia anammoxidans , ukazující anammoxozom a intracytoplazmatickou membránu

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.

Prokaryotické organely a buněčné složky
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

Reference

externí odkazy