Organelle - Organelle

W biologii komórki An organelli jest wyspecjalizowanym podjednostki zwykle w komórce , która ma funkcję konkretnego. Nazwa organelli pochodzi od idei, że struktury te są częściami komórek, jak narządy są do organizmu , stąd organelli, przyrostek -elle bycia zdrobnienie . Organelle są albo oddzielnie zamknięte we własnych dwuwarstwach lipidowych (zwanych również organellami związanymi z błoną), albo są przestrzennie odrębnymi jednostkami funkcjonalnymi bez otaczającej dwuwarstwy lipidowej (organelle niezwiązane z błoną). Chociaż większość organelle są jednostki funkcjonalne w komórkach, niektóre jednostki funkcjonalne, które rozciągają się na zewnątrz komórek, są często określane jako organelle takie jak rzęsek , w wici i archaellum oraz trichocysty .

Organelle są identyfikowane pod mikroskopem i mogą być również oczyszczane przez frakcjonowanie komórek . Istnieje wiele rodzajów organelli, szczególnie w komórkach eukariotycznych . Obejmują one struktury tworzące wewnętrzny system błonowy (takie jak otoczka jądrowa , retikulum endoplazmatyczne i aparat Golgiego ) oraz inne struktury, takie jak mitochondria i plastydy . Podczas gdy prokariota nie posiadają organelli eukariotycznych, niektóre zawierają mikrokompartmenty bakteryjne otoczone białkiem , które, jak się uważa, działają jak prymitywne organelle prokariotyczne ; istnieją również dowody na inne struktury ograniczone błoną. Również o wici prokariotycznej, która wystaje poza komórkę, oraz o jej motorze, jak również o pilusie w dużej mierze zewnątrzkomórkowym , często mówi się o organellach.

Historia i terminologia

Komórka biologiczna
Schemat komórki zwierzęcej
Składniki typowej komórki zwierzęcej: Jądro Jądro Rybosom (kropki jako część 5) Pęcherzyk Szorstka siateczka śródplazmatyczna Aparat Golgiego (lub ciało Golgiego) Cytoszkielet Retikulum endoplazmatyczne gładkie Mitochondrium Vacuole Cytozol (płyn zawierający organelle ; z którym zawiera cytoplazmę ) Lizosom Centrosom Błona komórkowa

W biologii narządy definiuje się jako zamknięte jednostki funkcjonalne w organizmie . Analogia narządów ciała do mikroskopijnych podbudowy komórkowych jest oczywista, ponieważ nawet z wczesnych prac, autorzy opracowania odpowiednich podręczników rzadko na rozróżnieniu pomiędzy nimi.

W latach 30. XIX wieku Félix Dujardin obalił teorię Ehrenberga, która mówiła, że ​​mikroorganizmy mają te same organy zwierząt wielokomórkowych, tylko niewielkie.

Zapisane jako pierwszy użyć zdrobnienie od narządu (czyli niewiele narząd) do struktur komórkowych był niemiecki zoolog Karl August Möbiusa (1884), który użył terminu organula (liczba mnoga od organulum , zdrobnienie od łacińskiego organum ). W przypisie, który został opublikowany jako sprostowanie w kolejnym numerze czasopisma, uzasadnił swoją sugestię, aby organy organizmów jednokomórkowych nazwać „organellami”, ponieważ są to tylko różnie ukształtowane części jednej komórki, w przeciwieństwie do organów wielokomórkowych organizmów wielokomórkowych. .

Rodzaje

Podczas gdy większość biologów komórkowych uważa, że ​​termin organelle jest synonimem przedziału komórkowego , przestrzeni często ograniczonej przez jedną lub dwie dwuwarstwy lipidowe, niektórzy biolodzy komórkowi decydują się na ograniczenie tego terminu, aby obejmował tylko te przedziały komórkowe, które zawierają kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA), który powstał z dawniej autonomicznych organizmów mikroskopowych nabytych przez endosymbiozę .

Zgodnie z tą definicją, istniałyby tylko dwie szerokie klasy organelli (tj. te, które zawierają własne DNA i pochodzą od bakterii endosymbiotycznych ):

• mitochondria (u prawie wszystkich eukariontów)
• plastydy (np. w roślinach, glonach i niektórych protistach).

Sugeruje się również, że inne organelle mają pochodzenie endosymbiotyczne, ale nie zawierają własnego DNA (zwłaszcza wici – patrz ewolucja wici ).

Drugą, mniej restrykcyjną definicją organelli jest to, że są to struktury związane z błoną. Jednak nawet stosując tę ​​definicję, niektóre części komórki, które okazały się odrębnymi jednostkami funkcjonalnymi, nie kwalifikują się jako organelle. Dlatego też stosowanie organelli w odniesieniu do struktur niezwiązanych z błoną, takich jak rybosomy, jest powszechne i akceptowane. Doprowadziło to wielu tekstów do wyznaczenia między błoną a non-błony organelli związany. Organelle niezwiązane z błoną, zwane również dużymi kompleksami biomolekularnymi , to duże zespoły makrocząsteczek, które pełnią określone i wyspecjalizowane funkcje, ale nie mają granic błonowych. Wiele z nich określa się mianem „organelli białkowych”, ponieważ ich główna struktura składa się z białek. Takie struktury komórkowe obejmują:

• duże kompleksy RNA i białkowe: rybosom , spliceosom , sklepienie
• duże kompleksy białkowe : proteasomu , polimerazy DNA III holoenzymu , polimeraza RNA II holoenzymu symetryczna wirusowych kapsydów , kompleks GroEL i groes ; kompleksy białek błonowych: porosomy , fotosystem I , syntaza ATP
• duże kompleksy DNA i białka: nukleosom
• centrum centrioli i organizacji mikrotubul (MTOC)
• cytoszkielet
• rozłóg
• jąderko
• granulka stresu
• granulka komórek zarodkowych
• granulka transportu neuronalnego

Mechanizmy tworzenia i zachowania integralności przestrzennej takich organelli niezwiązanych z błoną zostały porównane do rozdziału faz ciecz-ciecz .

Organelle eukariotyczne

Komórki eukariotyczne są strukturalnie złożone iz definicji zorganizowane częściowo przez wewnętrzne przedziały, które same są otoczone błonami lipidowymi, które przypominają najbardziej zewnętrzną błonę komórkową . Większe organelle, takie jak jądro i wakuole , są łatwo widoczne pod mikroskopem świetlnym . Były to jedne z pierwszych odkryć biologicznych dokonanych po wynalezieniu mikroskopu .

Nie wszystkie komórki eukariotyczne mają każdą z wymienionych poniżej organelli. Wyjątkowe organizmy mają komórki, które nie zawierają niektórych organelli, które w innym przypadku można by uznać za uniwersalne dla eukariontów (takich jak mitochondria). Istnieją również sporadyczne wyjątki od liczby błon otaczających organelle, wymienionych w poniższych tabelach (np. niektóre, które są wymienione jako dwumembranowe, są czasami spotykane z błonami pojedynczymi lub potrójnymi). Ponadto liczba pojedynczych organelli każdego typu znajdujących się w danej komórce zmienia się w zależności od funkcji tej komórki.

Mitochondria i plastydy, w tym chloroplasty, mają podwójne błony i własne DNA . Zgodnie z teorią endosymbiotyczną uważa się , że pochodzą one z niecałkowicie skonsumowanych lub atakujących organizmy prokariotyczne .

Inne powiązane struktury:

• cytozol
• System błon
• nukleosom
• mikrotubule

Organelle prokariotyczne

(A) Mikrografia elektronowa komórek Halothiobacillus neapolitanus , strzałki podkreślają karboksysomy . (B) Obraz nienaruszonych karboksysomów wyizolowanych z H. neapolitanus . Słupki skali mają długość 100 nm.

Struktura Candidatus Brocadia anammoxidans , ukazująca anammoksosom i błonę wewnątrzcytoplazmatyczną

Prokarionty nie są tak złożone strukturalnie jak eukarionty i kiedyś uważano, że mają małą organizację wewnętrzną i brak przedziałów komórkowych i błon wewnętrznych ; ale powoli pojawiają się szczegóły dotyczące wewnętrznych struktur prokariotycznych, które obalają te założenia. Wczesnym fałszywym zwrotem był pomysł rozwinięty w latach 70., że bakterie mogą zawierać fałdy błony komórkowej zwane mezosomami , ale później okazało się, że są to artefakty wytwarzane przez substancje chemiczne używane do przygotowania komórek do mikroskopii elektronowej .

Jednak istnieje coraz więcej dowodów na kompartmentalizację przynajmniej niektórych prokariotów. Najnowsze badania wykazały, że przynajmniej niektóre komórki prokariotyczne mają microcompartments , takie jak karboksysomy . Te przedziały subkomórkowe mają średnicę 100–200 nm i są otoczone otoczką z białek. Jeszcze bardziej uderzający jest opis magnetosomów związanych z błoną u bakterii, zgłoszony w 2006 roku.

Gromada bakteryjna Planctomycetes wykazała szereg cech kompartmentalizacji. Plan komórkowy Planctomycetes obejmuje błony wewnątrzcytoplazmatyczne, które rozdzielają cytoplazmę na paryplazmę (zewnętrzną przestrzeń wolną od rybosomów) i pirelulosom (lub ryboplazmę, wewnętrzną przestrzeń zawierającą rybosom). Związane z błoną anammoksosomy odkryto w pięciu rodzajach Planctomycetes „anammox”, które przeprowadzają beztlenowe utlenianie amonu . U gatunku Planctomycetes Gemmata obscuriglobus opisano strukturę podobną do jądra otoczoną błonami lipidowymi.

Kompartmentalizacja jest cechą prokariotycznych struktur fotosyntetycznych . Fioletowe bakterie mają „chromatofory” , które są centrami reakcji występującymi w wgłębieniach błony komórkowej. Zielone bakterie siarkowe mają chlorosomy , które są fotosyntetycznymi kompleksami antenowymi , które są związane z błonami komórkowymi. Cyjanobakterie mają wewnętrzne błony tylakoidowe do fotosyntezy zależnej od światła ; badania wykazały, że błona komórkowa i błony tylakoidów nie są ze sobą ciągłe.

Zobacz też

• Hipoteza CoRR
• Wyrzucany
• Teoria endosymbiotyczna
• Biogeneza organelli
• Handel pęcherzykami błonowymi
• Interfejs gospodarz-patogen

Bibliografia

Zewnętrzne linki

• Multimedia związane z organelle w Wikimedia Commons
• Projekt Drzewo Życia: Eukarionty
• Bazy danych organelli