Органели в клетката: определение, видове и функции

В клетъчната биология органел е част от клетката, която изпълнява определена задача.

Органелите обикновено имат собствена плазмена мембрана около себе си. Повечето органели на клетката се намират в цитоплазмата.

Наименованието органел идва от идеята, че тези структури са за клетките това, което е органът за тялото.

В еукариотните клетки има много видове органели. Преди се смяташе, че прокариотите нямат органели, но сега са открити някои примери. Те не са организирани като органелите на еукариотите и не са ограничени от плазмени мембрани. Те се наричат бактериални микроотделения.

Какво представляват органелите?

Органелите са специализирани структурни и функционални единици в клетката, които изпълняват конкретни биохимични и физиологични задачи. Те могат да бъдат ограничени от мембрана (мембранно-ограничени органели) или да са немембранни комплекси от протеини и рибонуклеинови частици. Някои органели са динамични — образуват се, сливат се и променят формата си в отговор на нуждите на клетката.

Видове органели при еукариотни клетки

• Ядро — съдържа генетичната информация (ДНК) и е мястото на транскрипция. Ядрената обвивка е двойна мембрана с пори за транспорт на РНК и протеини.
• Митохондрии — централи за производство на енергия (АТФ) чрез клетъчно дишане. Имат двойна мембрана и собствена ДНК; според теорията за ендосимбиоза произлизат от предшественици на бактерии.
• Хлоропласти (в растителни клетки и водорасли) — извършват фотосинтеза и също имат собствена ДНК и мембранна структура (тилакоиди).
• Ендоплазмен ретикулум (ЕР) — груб (с рибозоми) и гладък; участва в синтеза на протеини, липиди, метаболизма на въглехидрати и детоксикация.
• Комплекс на Голджи — модифицира, сортирa и опакова протеини и липиди за секретиране или за доставка до други органели.
• Лизозоми — съдържат хидролитични ензими за разграждане на макромолекули и старите органели; важни за автофагията и цитоплазмената хомеостаза.
• Пероксизоми — съдържат ензими за разграждане на пероксиди и метаболизъм на липиди (например бета-окисляване на мастни киселини).
• Вакуоли — големи в растителните клетки за съхранение, поддържане на тургор и детоксикация; животинските клетки могат да имат по-малки везикули.
• Рибозоми — места за синтез на протеини; не са мембранно ограничени и могат да са свободни в цитозола или свързани с ЕР.
• Цитоскелет — мрежа от микротубули, актинови филаменти и междинни филаменти, която поддържа форма, осигурява вътреклетъчен транспорт и участва в деленето на клетката.
• Центросома и центриоли — организират микротубулите и играят роля в клетъчното делене при животни.

Функции на органелите — какво вършат

• Производство и съхранение на енергия (митохондрии, хлоропласти).
• Синтез и модификация на молекули — протеини, липиди, въглехидрати (ЕР, рибозоми, комплекс на Голджи).
• Разграждане и ресайклиране на материали (лизозоми, пероксизоми, вакуоли).
• Съхранение на вещества и регулация на вътреклетъчното налягане (вакуоли при растения).
• Структурна поддръжка и транспорт — цитоскелетът и моторните протеини осъществяват движение и везикулен транспорт.
• Защита и детоксикация (пероксизоми, гладък ЕР).
• Регулация на генетичната експресия и клетъчния цикъл (ядро).

Органели при прокариоти

Прокариотите (бактерии и археи) нямат класически мембранно-ограничени органели като еукариотите, но могат да притежават организирани структури, наречени бактериални микроотделения или микрокомпартменти. Примери:

• Карбоксисоми — участват в концентрирането на CO2 и подобряват функцията на ензима RuBisCO при фототрофни бактерии.
• Газови везикули — при някои водорасли и бактерии регулират плаваемостта.
• Други белтъчни компартменти, които локализират специфични метаболитни пътища.

Тези структури обикновено не са ограничени от фосфолипидна мембрана, а от белтъчна обвивка или подреждане.

Произход и динамика

Ендосимбиотичната теория обяснява произхода на митохондриите и хлоропластите като потомци на свободноживеещи бактерии, погълнати от предшественици на еукариотните клетки. Много органели взаимодействат чрез везикули и мембранни контакти; клетъчната организация е динамична и се променя в отговор на сигналите и метаболитните нужди.

Методи за изучаване и клинично значение

• Изследват се чрез оптично и електронно микроскопиране, флуоресцентни маркери и молекулярни методи.
• Нарушения в органелните функции водят до болести: например митохондриални болести (енергийни дефицити) и лизозомни заболявания (складиране на метаболити).

Обобщено, органелите са ключови за специализацията и ефективността на клетките — те осигуряват разделение на труда, регулират метаболитни пътища и позволяват сложни биологични процеси, необходими за живота на многоклетъчните и едноклетъчните организми.

Въпроси и отговори

В: Какво е органел?

В: Къде са разположени повечето органели на клетката?

В: Какъв е произходът на термина "органел"?

В: Има ли различни видове органели в еукариотните клетки?

В: Прокариотите имат ли свой собствен тип органели?

Търсене по буква