ORGANELLE KOMÓRKOWE W KOMÓRKACH ZWIERZĘCYCH I ROŚLINNYCH: CHARAKTERYSTYKA, FUNKCJE - BIOLOGIA - 2026

W organelle komórkowe są struktury, które tworzą komórki - jako „małe ciała” - to wykonać, metabolicznych, syntetycznych, funkcje strukturalne produkcyjnego i zużycia energii.

Struktury te są zawarte w cytoplazmie komórkowej i ogólnie wszystkie komórki eukariotyczne składają się z podstawowego zestawu organelli wewnątrzkomórkowych. Można je rozróżnić na błoniaste (mają błonę plazmatyczną) i niemembranowe (brakuje im błony komórkowej).

Źródło: pixabay.com

Każda organella ma unikalny zestaw białek, które zwykle znajdują się na błonie lub wewnątrz organelli.

Istnieją organelle odpowiedzialne za dystrybucję i transport białek (lizosomy), inne pełnią funkcje metaboliczne i bioenergetyczne (chloroplasty, mitochondria i peroksysomy), budowy i ruchu komórek (włókna i mikrotubule), a są te, które są częścią powierzchni komórka (błona plazmatyczna i ściana komórkowa).

W komórkach prokariotycznych brak organelli błoniastych, natomiast w komórkach eukariotycznych można znaleźć organelle obu typów. Struktury te można również sklasyfikować zgodnie z ich funkcją w komórce.

Organelle: błoniaste i niebłoniaste

Błoniaste organelle

Te organelle mają błonę plazmatyczną, która umożliwia oddzielenie środowiska wewnętrznego od cytoplazmy komórki. Membrana ma kształt pęcherzykowy i rurkowaty i może być pofałdowana, jak w gładkiej siateczce endoplazmatycznej lub zwinięta do organelli, jak w mitochondriach.

Taka organizacja błony komórkowej w organellach pozwala na zwiększenie ich powierzchni, a także na tworzenie wewnątrzkomórkowych subkompartmentów, w których przechowywane lub wydzielane są różne substancje, takie jak białka.

Wśród organelli błonowych znajdujemy:

-Błonę komórkową, która ogranicza komórkę i inne organelle komórkowe.

- Retikulum endoplazmatyczne szorstkie (RER), miejsce, w którym zachodzi synteza i modyfikacja białek nowo syntetyzowanych.

- Retikulum endoplazmatyczne gładkie (REL), w którym syntetyzowane są lipidy i steroidy.

-Aparat Golgiego, modyfikuje i pakuje białka i lipidy do transportu.

-Endosomy uczestniczą w endocytozie, a także klasyfikują i przekierowują białka do ich ostatecznego miejsca przeznaczenia.

-Lizosomy, zawierają enzymy trawienne i uczestniczą w fagocytozie.

-Transport pęcherzyków, translację materiału i udział w endocytozie i egzocytozie.

-Mitochondria i chloroplasty wytwarzają ATP dostarczając komórce energię.

-Peroksysomy biorące udział w produkcji i degradacji H ₂ O ₂ i kwasów tłuszczowych.

Niemembranowe organelle

Te organelle nie mają błony plazmatycznej, która je definiuje, aw nich wyłączne białka na ogół samoorganizują się w polimery, które są częścią elementów strukturalnych cytoszkieletu.

Wśród niemembranicznych organelli cytoplazmatycznych znajdujemy:

-Mikrotubule, które stanowią cytoszkielet wraz z mikrofilamentami aktyny i filamentami pośrednimi.

-Filamenty są częścią cytoszkieletu i są podzielone na mikrofilamenty i włókna pośrednie.

-Centrioli, cylindryczne struktury, z których pochodzą podstawowe trzony rzęsek.

-Ribosomy biorą udział w syntezie białek i składają się z rybosomalnego RNA (rRNA).

Organelle w komórkach zwierzęcych

Animal cell (Źródło: Animal_cell_structure_en.svg: LadyofHats (Mariana Ruiz), praca pochodna: Mel 23 talk via Wikimedia Commons)

Zwierzęta wykonują codzienne czynności związane z ochroną, karmieniem, trawieniem, ruchem, rozmnażaniem, a nawet śmiercią. Wiele z tych działań jest również wykonywanych w komórkach tworzących te organizmy i jest wykonywanych przez organelle komórkowe tworzące komórkę.

Ogólnie wszystkie komórki organizmu mają tę samą organizację i wykorzystują podobne mechanizmy do wykonywania wszystkich swoich czynności. Jednak niektóre komórki mogą tak bardzo specjalizować się w jednej lub większej liczbie funkcji, że różnią się od innych większą liczbą lub rozmiarem pewnych struktur lub regionów komórkowych.

W komórkach można rozróżnić dwa główne regiony lub przedziały: jądro, które jest najbardziej widoczną organellą komórek eukariotycznych oraz cytoplazmę, która zawiera inne organelle i niektóre inkluzje w macierzy cytoplazmatycznej (takie jak substancje rozpuszczone i cząsteczki organiczne).

Rdzeń

Jądro jest największą organellą w komórce i reprezentuje najwybitniejszą cechę komórek eukariotycznych, odróżniając je od komórek prokariotycznych. Jest dobrze oddzielony dwiema błonami jądrowymi lub powłokami, które mają pory. W jądrze znajduje się DNA w postaci chromatyny (skondensowanej i luźnej) oraz jąderko.

Błony jądrowe pozwalają na izolację wnętrza jądra cytoplazmy komórki, oprócz tego, że służą jako struktura i podpora wspomnianych organelli. Ta koperta składa się z zewnętrznej i wewnętrznej membrany. Zadaniem otoczki jądrowej jest zapobieganie przechodzeniu cząsteczek między wnętrzem jądra a cytoplazmą.

Kompleksy porów w błonach jądrowych umożliwiają wybiórcze przejście białek i RNA, utrzymując stabilny wewnętrzny skład jądra, a także odgrywając kluczowe role w regulacji ekspresji genów.

Genom komórki jest zawarty w tych organellach, dlatego służy jako magazyn informacji genetycznej komórki. Transkrypcja i przetwarzanie RNA oraz replikacja DNA zachodzą w jądrze, a poza tym organelli zachodzi jedynie translacja.

Błona plazmowa

Plastikowa membrana

Błona plazmatyczna lub komórkowa to struktura złożona z dwóch warstw amfipatycznych lipidów, z częścią hydrofobową i hydrofilową (dwuwarstwę lipidową) oraz niektórych białek (błona integralna i obwodowa). Struktura ta jest dynamiczna i bierze udział w różnych procesach fizjologicznych i biochemicznych w komórkach.

Błona plazmatyczna jest odpowiedzialna za izolację wnętrza komórki od otaczającego środowiska. Kontroluje przechodzenie wszystkich substancji i cząsteczek, które wchodzą i wychodzą z komórki poprzez różne mechanizmy, takie jak prosta dyfuzja (na korzyść gradientu stężeń) i aktywny transport, w którym wymagane są białka transportowe.

Szorstka siateczka śródplazmatyczna

Retikulum endoplazmatyczne składa się z sieci kanalików i woreczków (cystern) otoczonych błoną rozciągającą się od jądra (zewnętrzna błona jądrowa). Jest także jednym z największych organelli w komórkach.

Szorstka retikulum endoplazmatyczne (RER) ma dużą liczbę rybosomów na swojej zewnętrznej powierzchni, a także zawiera pęcherzyki, które rozciągają się do aparatu Golgiego. Wchodzi w skład systemu syntezy białek komórki. Zsyntetyzowane białka trafiają do zbiorników RER, gdzie są przekształcane, gromadzone i transportowane.

Komórki wydzielnicze i komórki z dużą ilością błony komórkowej, takie jak neurony, mają dobrze rozwiniętą szorstką siateczkę endoplazmatyczną. Rybosomy tworzące RER są odpowiedzialne za syntezę białek wydzielniczych i białek, które tworzą inne struktury komórkowe, takie jak lizosomy, aparat Golgiego i błony.

Retikulum endoplazmatyczne gładkie

Retikulum endoplazmatyczne gładkie (REL) bierze udział w syntezie lipidów i nie ma rybosomów związanych z błonami. Składa się z krótkich kanalików, które mają zwykle rurową strukturę. Może być oddzielony od RER lub być jego przedłużeniem.

Komórki związane z syntezą lipidów i wydzielaniem steroidów mają wysoce rozwinięte REL. Ta organellum bierze również udział w procesach odtruwania i koniugacji szkodliwych substancji, które są silnie rozwinięte w komórkach wątroby.

Posiadają enzymy, które modyfikują związki hydrofobowe, takie jak pestycydy i czynniki rakotwórcze, zamieniając je w produkty rozpuszczalne w wodzie, które łatwo ulegają degradacji.

Aparat Golgiego

Do aparatu Golgiego trafiają białka syntetyzowane i modyfikowane w retikulum endoplazmatycznym. W tych organellach białka te mogą podlegać innym modyfikacjom, aby ostatecznie zostać przetransportowane do lizosomów, błon plazmatycznych lub w celu wydzielenia. Glikoproteiny i sfingomielina są syntetyzowane w aparacie Golgiego.

Te organelle składają się z niektórych rodzajów worków otoczonych błoną zwaną cysternami i zawierają powiązane pęcherzyki. Komórki, które wydzielają białka w wyniku egzocytozy oraz te, które syntetyzują błonę i białka związane z błoną mają wysoce aktywny aparat Golgiego.

Struktura i funkcja aparatu Golgiego przedstawia biegunowość. Część najbliższa RER nazywana jest siecią cis-Golgiego (CGN) i ma wypukły kształt. Białka z retikulum endoplazmatycznego docierają do tego regionu i są transportowane w organelli.

Stos Golgiego stanowi środkowy obszar organelli i jest miejscem, w którym zachodzą metaboliczne działania tej struktury. Region dojrzewania kompleksu Golgiego jest znany jako sieć trans-Golgiego (TGN), ma wklęsły kształt i jest punktem organizacji i dystrybucji białek do ich ostatecznych miejsc docelowych.

Lizosomy

Część komórki, w tym lizosom

Lizosomy to organelle zawierające enzymy zdolne do degradacji białek, kwasów nukleinowych, węglowodanów i lipidów. Zasadniczo są to układ pokarmowy komórek, degradujący biologiczne polimery wychwycone z zewnątrz komórki i produkty własne komórki (autofagia).

Chociaż mogą mieć różne kształty i rozmiary, w zależności od produktu wychwyconego do trawienia, te organelle są na ogół gęstymi kulistymi wakuolami.

Cząsteczki wychwycone przez endocytozę są transportowane do endosomów, które później dojrzewają do lizosomów w wyniku agregacji kwaśnych hydrolaz z aparatu Golgiego. Te hydrolazy są odpowiedzialne za degradację białek, kwasów nukleinowych, polisacharydów i lipidów.

Peroksysomy

Graficzne przedstawienie peroksysomu.
Źródło: Rock 'n Roll

Peroksysomy to małe organelle (mikrociała) z prostą błoną plazmatyczną, które zawierają enzymy utleniające (peroksydazy). W wyniku reakcji utleniania przeprowadzanej przez te enzymy powstaje nadtlenek wodoru (H ₂ O ₂ ).

W tych organellach katalaza jest odpowiedzialna za regulację i trawienie H ₂ O _{2 poprzez} kontrolowanie jego stężenia komórkowego. Komórki wątroby i nerek zawierają znaczne ilości peroksysomów, które są głównymi ośrodkami detoksykacji organizmu.

Liczba peroksysomów zawartych w komórce jest regulowana w odpowiedzi na dietę, spożycie niektórych leków oraz w odpowiedzi na różne bodźce hormonalne.

Mitochondria

Mitochondria. Zrobione i zredagowane z: LadyofHats.

Komórki, które zużywają i wytwarzają znaczne ilości energii (takie jak komórki mięśni poprzecznie prążkowanych) mają obfite ilości mitochondriów. Te organelle odgrywają kluczową rolę w produkcji energii metabolicznej w komórkach.

Odpowiadają za produkcję energii w postaci ATP z degradacji węglowodanów i kwasów tłuszczowych, poprzez proces fosforylacji oksydacyjnej. Można je również opisać jako mobilne generatory prądu zdolne do poruszania się po ogniwie, dostarczające niezbędnej energii.

Mitochondria charakteryzują się tym, że zawierają własne DNA i mogą kodować tRNA, rRNA i niektóre białka mitochondrialne. Większość białek mitochondrialnych ulega translacji na rybosomach i jest transportowana do mitochondriów w wyniku działania określonych sygnałów.

Tworzenie mitochondriów obejmuje białka kodowane przez ich własny genom, inne białka kodowane w genomie jądrowym oraz białka importowane z cytozolu. Liczba tych organelli wzrasta w wyniku podziału podczas interfazy, chociaż podziały te nie są zsynchronizowane z cyklem komórkowym.

Rybosomy

Rybosomy to małe organelle biorące udział w syntezie białek. Składają się one z dwóch podjednostek nałożonych jedna na drugą, zawierających białka i RNA. Odgrywają ważną rolę w budowie łańcuchów polipeptydowych podczas translacji.

Rybosomy można znaleźć w cytoplazmie jako wolne lub związane z retikulum endoplazmatycznym. Aktywnie uczestnicząc w syntezie białek, są one wiązane przez mRNA w łańcuchy do pięciu rybosomów zwanych poliryboosomami. Komórki wyspecjalizowane w syntezie białek zawierają duże ilości tych organelli.

Organelle w komórkach roślinnych

Morphoanatomy of a plant cell (Źródło: Ævar Arnfjörð Bjarmason / galeria za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Większość opisanych wcześniej organelli (jądro, retikulum endoplazmatyczne, aparat Golgiego, rybosomy, błona plazmatyczna i peroksysomy) znajduje się w komórkach roślinnych, gdzie pełnią zasadniczo te same funkcje, co w komórkach zwierzęcych.

Głównymi organellami w komórkach roślinnych, które odróżniają je od innych organizmów, są plastydy, wakuole i ściana komórkowa. Te organelle są otoczone błoną cytoplazmatyczną.

Ściana komórkowa

Ściana komórkowa to sieć glukoproteinowa występująca praktycznie we wszystkich komórkach roślinnych. Odgrywa ważną rolę w komórkowej wymianie substancji i cząsteczek oraz w cyrkulacji wody na różne odległości.

Struktura ta składa się z celulozy, hemiceluloz, pektyn, ligniny, suberyny, polimerów fenolowych, jonów, wody oraz różnych białek strukturalnych i enzymatycznych. Te organelle powstają w cytokinezy przez wstawienie płytki komórkowej, która jest przegrodą utworzoną przez połączenie pęcherzyków Golgiego w środku figury mitotycznej.

W aparacie Golgiego syntetyzuje się złożone polisacharydy ściany komórkowej. Ściana komórkowa, zwana także macierzą zewnątrzkomórkową (ECM), nie tylko zapewnia komórce twardość i określone kształty, ale także uczestniczy w procesach, takich jak wzrost, różnicowanie i morfogeneza komórek oraz odpowiedzi na bodźce środowiskowe.

Vacuoles

Wakuole to jedne z największych organelli obecnych w komórkach roślinnych. Są one otoczone prostą membraną i mają kształt worków, które służą do przechowywania wody i substancji rezerwowych, takich jak skrobie i tłuszcze lub substancje odpadowe i sole. Zbudowane są z enzymów hydrolitycznych.

Ingerują w procesy egzocytozy i endocytozy. Białka transportowane z aparatu Golgiego trafiają do wakuoli, które pełnią funkcję lizosomów. Uczestniczą również w utrzymaniu ciśnienia turgoru i równowagi osmotycznej.

Plastydy

Plastydy to organelle otoczone podwójną membraną. Są one podzielone na chloroplasty, amyloplasty, chromoplasty, oleinoplasty, proteinoplasty, proplasty i etioplasty.

Te organelle są pół-autonomiczne, ponieważ zawierają swój własny genom zwany nukleoidem w macierzy organelli lub zrębie, a także mechanizm replikacji, transkrypcji i translacji.

Plastydy pełnią różne funkcje w komórkach roślin, takie jak synteza substancji oraz magazynowanie składników odżywczych i barwników.

Rodzaje plastydów

Chloroplasty są uważane za najważniejsze plastydy. Są jednymi z największych organelli w komórkach i znajdują się w różnych regionach w jej obrębie. Występują w zielonych liściach i tkankach, zawierają chlorofil. Interweniują w wychwytywaniu energii słonecznej i wiązaniu węgla atmosferycznego w procesie fotosyntezy.

-Amyloplasty znajdują się w tkankach rezerwowych. Brakuje im chlorofilu i są pełne skrobi, która służy jako magazyn dla nich, a także uczestniczy w percepcji grawitropowej w kapeluszu korzeniowym.

- Chromoplasty przechowują pigmenty zwane karotenami, które są związane z pomarańczowym i żółtym zabarwieniem jesiennych liści, kwiatów i owoców.

-Oleinoplasty przechowują oleje, podczas gdy proteinoplasty przechowują białka.

-Proplastidia to małe plastydy występujące w komórkach merystematycznych korzeni i łodyg. Ich funkcja nie jest zbyt jasna, chociaż uważa się, że są prekursorami innych plastydów. Reformacja proplastidów jest związana z ponownym zróżnicowaniem niektórych dojrzałych plastydów.

-Etioplasty znajdują się w liścieniach roślin uprawianych w ciemności. Pod wpływem światła szybko różnicują się w chloroplasty.

Bibliografia

1. Alberts, B., & Bray, D. (2006). Wprowadzenie do biologii komórki. Panamerican Medical Ed.
2. Briar, C., Gabriel, C., Lasserson, D. i Sharrack, B. (2004). Niezbędne w układzie nerwowym. Elsevier,
3. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). Komórka. (str. 397-402). Marban.
4. Flores, RC (2004). Biologia 1. Redakcja Progreso.
5. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Biologia komórkowa i molekularna. Meksyk. Od redakcji Pearson Education.
6. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2003). Biologia komórki molekularnej. Piąta edycja. Nowy Jork: WH Freeman.
7. Magloire, K. (2012). Łamanie egzaminu z biologii AP. Recenzja Princeton.
8. Pierce, BA (2009). Genetyka: podejście koncepcyjne. Panamerican Medical Ed.
9. Ross, MH, Pawlina, W. (2006). Histologia. Artykuł redakcyjny Médica Panamericana.
10. Sandoval, E. (2005). Techniki zastosowane w badaniach anatomii roślin (tom 38). UNAM.
11. Scheffler, I. (2008). Mitochondria. Druga edycja. Wiley
12. Starr, C., Taggart, R., Evers, C. i Starr, L. (2015). Biologia: jedność i różnorodność życia. Edukacja Nelsona.
13. Stille, D. (2006). Komórki zwierzęce: najmniejsze jednostki życia. Odkrywanie nauki.
14. Tortora, GJ, Funke, BR i Case, CL (2007). Wprowadzenie do mikrobiologii. Panamerican Medical Ed.