CELIČNE ORGANELE V ŽIVALSKIH IN RASTLINSKIH CELICAH: ZNAČILNOSTI, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

V organele celice so strukture, ki sestavljajo celice - kot "majhnih teles" - ki jih opravljajo, presnovnih, sintetični, strukturne funkcije proizvodnjo in porabo energije.

Te strukture so vsebovane v celični citoplazmi in na splošno so vse evkariontske celice sestavljene iz osnovnega niza znotrajceličnih organelov. Te lahko ločimo med membrano (imajo plazemsko membrano) in nemembransko (nimajo plazemske membrane).

Vir: pixabay.com

Vsaka organela ima edinstven nabor beljakovin, ki jih običajno najdemo na membrani ali znotraj organele.

Obstajajo organele, ki so odgovorne za distribucijo in transport beljakovin (lizosomi), drugi izvajajo presnovne in bioenergetske funkcije (kloroplasti, mitohondriji in peroksizomi), celične strukture in gibanja (nitke in mikrotubuli), obstajajo pa tudi tisti, ki so del površine celica (plazemska membrana in celična stena).

Prokariontske celice nimajo membranskih organelov, medtem ko v evkariontskih celicah najdemo obe vrsti organelov. Te strukture lahko razvrstimo tudi glede na njihovo funkcijo v celici.

Organele: membranske in nesmeščene

Membranous organelles

Ti organeli imajo plazemsko membrano, ki omogoča ločitev notranjega okolja od celične citoplazme. Membrana ima vezikularne in cevaste oblike in se lahko nagiba kot v gladkem endoplazmatskem retikuluu ali zloži v organelo kot v mitohondrijih.

Taka organizacija plazemskih membran v organelah omogoča povečanje njihove površine in tudi oblikovanje medceličnih podddelkov, kjer se hranijo ali izločajo različne snovi, kot so beljakovine.

Med membranskimi organeli najdemo naslednje:

-Celična membrana, ki omejuje celične in druge celične organele.

-Grub endoplazemski retikulum (RER), kjer poteka sinteza beljakovin in modifikacija na novo sintetiziranih beljakovin.

-Gladek endoplazemski retikulum (REL), kjer se sintetizirajo lipidi in steroidi.

-Golgi aparat, spreminja in pakira beljakovine in lipide za transport.

-Endosomi, sodelujejo pri endocitozi ter razvrščajo in preusmerijo beljakovine na končne cilje.

-Lizosomi, vsebujejo prebavne encime in sodelujejo pri fagocitozi.

-Prevozite vezikle, prevajajte material in sodelujte pri endocitozi in eksocitozi.

-Mitohondriji in kloroplasti proizvajajo ATP, ki celici zagotavlja energijo.

-Peroxisomes, vključenih v proizvodnjo in degradacijo H ₂ O ₂ in maščobnih kislin.

Neemembranski organeli

Ti organeli nimajo plazemskih membran, ki bi jih razmejili, v njih pa se izključno beljakovine na splošno samo sestavijo v polimere, ki so del strukturnih elementov citoskeleta.

Med neemberanskimi citoplazemskimi organeli najdemo:

-Mikrotule, ki tvorijo citoskelet skupaj z aktinskimi mikrofilamenti in vmesnimi nitkami.

-Filamenti, so del citoskeleta in so razvrščeni v mikrofilamente in vmesne nitke.

-Centrioli, valjaste strukture, iz katerih izhajajo bazalna telesa cilija.

-Ribosomi so vključeni v sintezo beljakovin in so sestavljeni iz ribosomske RNA (rRNA).

Organele v živalskih celicah

Živalska celica (Vir: Animal_cell_structure_en.svg: LadyofHats (Mariana Ruiz) izpeljano delo: Mel 23 pogovor prek Wikimedia Commons)

Živali vsakodnevno izvajajo zaščito, hranjenje, prebavo, gibanje, razmnoževanje in celo smrt. Mnoge od teh dejavnosti se izvajajo tudi znotraj celic, ki sestavljajo te organizme, izvajajo pa jih celične organele, ki sestavljajo celico.

Na splošno imajo vse celice v organizmu isto organizacijo in za izvajanje vseh svojih dejavnosti uporabljajo podobne mehanizme. Vendar se lahko nekatere celice toliko specializirajo za eno ali več funkcij, da se od drugih razlikujejo po večjem številu ali velikosti določenih celičnih struktur ali regij.

V celicah lahko ločimo dve glavni regiji ali predelke: jedro, ki je najvidnejša organela evkariontskih celic, in citoplazmo, ki vsebuje druge organele in nekaj vključkov v citoplazemski matriki (na primer topila in organske molekule).

Jedro

Jedro je največja organela v celici in predstavlja najbolj izstopajočo značilnost evkariontskih celic, saj je tisto, kar jih razlikuje od prokariotskih celic. Dobro ga ločujeta dve jedrski membrani ali ovojnici, ki imata pore. Znotraj jedra je DNK v obliki kromatina (kondenziranega in ohlapnega) in nukleola.

Jedrske membrane omogočajo izoliranje notranjosti jedra citoplazme celic, poleg tega pa služijo kot struktura in podpora omenjene organele. Ta ovojnica je sestavljena iz zunanje in notranje membrane. Funkcija jedrske ovojnice je preprečiti prehod molekul med jedrsko notranjostjo in citoplazmo.

Kompleksi pora v jedrskih membranah omogočajo selektivni prehod beljakovin in RNK, ohranjajo notranjo sestavo jedra stabilno in hkrati izpolnjujejo ključne vloge pri regulaciji izražanja genov.

Celični genom je v teh organelah, zato služi kot shramba za genske informacije celice. Prepisovanje in predelava RNK ter podvajanje DNK se dogajajo znotraj jedra, zunaj tega organele pa se zgodi samo prevod.

Plazemska membrana

Plastična membrana

Plazemska ali celična membrana je struktura, sestavljena iz dveh plasti amfipatskih lipidov, s hidrofobnim in hidrofilnim delom (lipidni dvoplast) ter nekaterimi proteini (integralna membrana in periferna). Ta struktura je dinamična in sodeluje v različnih fizioloških in biokemičnih procesih v celicah.

Plazemska membrana je odgovorna za ohranjanje notranjosti celice izolirano od okoliškega okolja. Nadzira prehod vseh snovi in ​​molekul, ki vstopajo v celico in iz nje izstopajo z različnimi mehanizmi, kot sta preprosta difuzija (v korist koncentracijskega gradienta) in aktivni transport, kjer so potrebni transportni proteini.

Grob endoplazemski retikulum

Endoplazemski retikulum je sestavljen iz mreže tubulov in vrečk (cistern), ki jih obdaja membrana, ki sega od jedra (zunanja jedrska membrana). Je tudi eden največjih organelov v celicah.

Grobi endoplazemski retikulum (RER) ima na svoji zunanji površini veliko število ribosomov in vsebuje tudi vezikle, ki segajo do Golgijevega aparata. Je del sistema za sintezo beljakovin v celici. Sintetizirani proteini prehajajo v rezervoarje RER, kjer se transformirajo, kopičijo in prevažajo.

Sekretorne celice in celice z veliko količino plazemske membrane, na primer nevroni, imajo dobro razvit grobi endoplazemski retikulum. Ribosomi, ki sestavljajo RER, so odgovorni za sintezo sekretornih beljakovin in beljakovin, ki sestavljajo druge celične strukture, kot so lizosomi, Golgijev aparat in membrane.

Gladki endoplazemski retikulum

Gladki endoplazemski retikulum (REL) je vključen v sintezo lipidov in nima membransko povezanih ribosomov. Sestavljajo ga kratki cevasti, ki imajo nagnjeno cevasto strukturo. Lahko je ločen od RER-ja ali pa je podaljšek.

Celice, povezane s sintezo lipidov in izločanjem steroidov, imajo zelo razvite REL. Ta organela sodeluje tudi v procesih razstrupljanja in konjugacije škodljivih snovi, saj je v jetrnih celicah zelo razvita.

Imajo encime, ki spreminjajo hidrofobne spojine, kot so pesticidi in rakotvorni snovi, in jih pretvorijo v vodotopne izdelke, ki se zlahka razgradijo.

Golgijev aparat

V Golgijev aparat sprejemajo beljakovine, sintetizirane in spremenjene v endoplazmatskem retikulu. V tej organeli se lahko ti proteini podvržejo drugim spremembam, da se končno prenesejo v lizosome, plazemske membrane ali namenjene za izločanje. Glikoproteini in sfingomijelin se sintetizirajo v aparatu Golgi.

Organelo sestavljajo nekatere vrste vrečk, obdanih z membrano, imenovano cisterne, in predstavljajo povezane vezikule. Celice, ki izločajo beljakovine z eksocitozo, in tiste, ki sintetizirajo membranske in membransko povezane proteine, imajo visoko aktivni Golgijev aparat.

Struktura in delovanje Golgijevega aparata predstavlja polarnost. Del, ki je najbližje RER-ju, se imenuje mreža cis-Golgi (CGN) in ima konveksno obliko. Beljakovine iz endoplazemskega retikuluma vstopijo v to regijo in se transportirajo znotraj organele.

Kopica Golgi predstavlja srednje območje organele in je tam metabolična aktivnost te strukture. Zorenje v kompleksu Golgi je znano kot trans-Golgijeva mreža (TGN), ima konkavno obliko in je točka organizacije in razporeditve beljakovin proti njihovim končnim namembnim krajem.

Lizosomi

Del celice, vključno z lizosomom

Lizosomi so organele, ki vsebujejo encime, ki lahko razgradijo beljakovine, nukleinske kisline, ogljikove hidrate in lipide. V osnovi so prebavni sistem celic, ki razgradijo biološke polimere, zajete z zunanje strani celice, in lastne produkte celice (avtofagija).

Čeprav lahko pridejo v različnih oblikah in velikostih, odvisno od izdelka, zajetega za prebavo, so te organele na splošno goste kroglaste vakuole.

Delci, ujeti z endocitozo, se prenašajo v endosome, ki pozneje zorijo v lizosome z agregacijo kislih hidrolaz iz Golgijevega aparata. Te hidrolaze so odgovorne za razgradnjo beljakovin, nukleinskih kislin, polisaharidov in lipidov.

Peroksizomi

Grafični prikaz peroksisoma.
Vir: Rock 'n Roll

Peroksizomi so majhne organele (mikrotelesa) s preprosto plazemsko membrano, ki vsebujejo oksidativne encime (peroksidaze). Reakcija oksidacije, ki jo izvajajo ti encimi, povzroči vodikov peroksid (H ₂ O ₂ ).

Katalaza je v teh organelah odgovorna za uravnavanje in prebavo H ₂ O _{2 z} nadzorom njene celične koncentracije. V jetrnih in ledvičnih celicah je veliko peroksisomov, ki so glavni centri za razstrupljanje v telesu.

Število peroksisomov, ki jih vsebuje celica, je urejeno glede na prehrano, uživanje nekaterih zdravil in kot odziv na različne hormonske dražljaje.

Mitohondrije

Mitohondrije. Vzeto in urejeno iz: LadyofHats.

Celice, ki porabijo in ustvarjajo velike količine energije (na primer progaste mišične celice), imajo obilne količine mitohondrijev. Ti organeli igrajo kritično vlogo pri proizvodnji presnovne energije v celicah.

Odgovorni so za proizvodnjo energije v obliki ATP iz razgradnje ogljikovih hidratov in maščobnih kislin, in sicer skozi proces oksidativne fosforilacije. Lahko jih opišemo tudi kot mobilne generatorje, ki se lahko premikajo po celici in zagotavljajo potrebno energijo.

Za mitohondrije je značilno, da vsebujejo lastno DNK in lahko kodirajo tRNA, rRNA in nekatere mitohondrijske proteine. Večina mitohondrijskih beljakovin se prevede na ribosome in z delovanjem specifičnih signalov prenese v mitohondrije.

Sestavljanje mitohondrijev vključuje beljakovine, kodirane z njihovim lastnim genomom, druge beljakovine, kodirane v jedrskem genomu, in beljakovine, uvožene iz citosola. Število teh organelov narašča z delitvijo med interfazo, čeprav te delitve niso sinhronizirane s celicnim ciklom.

Ribosomi

Ribosomi so majhne organele, ki sodelujejo pri sintezi beljakovin. Ti so sestavljeni iz dveh podenot, ki sta ena nad drugo, ki vsebujeta beljakovine in RNA. Imajo pomembno vlogo pri gradnji polipeptidnih verig med prevajanjem.

Ribosome je mogoče najti v citoplazmi ali jih povezati z endoplazemskim retikulumom. Z aktivnim sodelovanjem v sintezi beljakovin jih veže mRNA v verigah do petih ribosomov, imenovanih poliribosomi. Celice, specializirane za sintezo beljakovin, vsebujejo velike količine teh organelov.

Organele v rastlinskih celicah

Morfoanatomija rastlinske celice (Vir: Ævar Arnfjörð Bjarmason / galerija prek Wikimedia Commons)

Večina prej opisanih organelov (jedro, endoplazemski retikulum, Golgijev aparat, ribosomi, plazemska membrana in peroksisomi) najdemo kot del rastlinskih celic, kjer v osnovi opravljajo enake funkcije kot v živalskih celicah.

Glavne organele v rastlinskih celicah, ki jih razlikujejo od drugih organizmov, so plastide, vakuole in celična stena. Te organele so obdane s citoplazemsko membrano.

Celična stena

Celična stena je mreža glukoproteinov, ki obstaja v praktično vseh rastlinskih celicah. Ima pomembno vlogo pri celični izmenjavi snovi in ​​molekul ter v kroženju vode na različnih razdaljah.

Ta struktura je sestavljena iz celuloze, hemiceluloz, pektinov, lignina, suberina, fenolnih polimerov, ionov, vode ter različnih strukturnih in encimskih beljakovin. Ta organela izvira iz citokineze z vstavitvijo celične plošče, ki je particija, ki jo tvori fuzija Golgijevih veziklov v središču mitotske figure.

Kompleksni polisaharidi celične stene se sintetizirajo v Golgijevem aparatu. Celična stena, znana tudi kot zunajcelični matriks (ECM), ne daje le žilavosti in definiranim oblikam, temveč tudi sodeluje v procesih, kot so rast celic, diferenciacija in morfogeneza ter odzivi na okoljske dražljaje.

Vakuoli

Vakuole so ena največjih organelov v rastlinskih celicah. Obdani so s preprosto membrano in so oblikovani kot vreče, v katerih se shranjujejo vode in rezervne snovi, kot so škrob in maščobe ali odpadne snovi in ​​soli. Sestavljeni so iz hidroliznih encimov.

Vmešavajo se v procese eksocitoze in endocitoze. Beljakovine, ki se prevažajo iz Golgijevega aparata, vstopajo v vakuole, ki prevzamejo funkcijo lizosomov. Sodelujejo tudi pri ohranjanju turgorjevega tlaka in osmotskega ravnovesja.

Plastidi

Plastidi so organele, obdane z dvojno membrano. Razvrščamo jih v kloroplaste, amiloplaste, kromoplaste, oleinoplaste, proteinoplaste, proplaste in etioplaste.

Ti organeli so pol-avtonomni, saj vsebujejo lasten genom, znan kot nukleoid v matriku ali stromo organele, ter stroje za kopiranje, prepisovanje in prevajanje.

Plastidi izpolnjujejo različne funkcije v rastlinskih celicah, kot so sinteza snovi in ​​skladiščenje hranil in pigmentov.

Vrste plastid

Kloroplasti veljajo za najpomembnejše plastide. Spadajo med največje organele v celicah in jih najdemo v različnih regijah znotraj nje. Prisotni so v zelenih listih in tkivih, vsebujejo klorofil. Posegajo pri zajemanju sončne energije in fiksaciji atmosferskega ogljika v procesu fotosinteze.

-Amiloplasti se nahajajo v rezervnih tkivih. Manjkajo jim klorofila in so polni škroba, ki služijo kot skladišče le-teh in sodelujejo pri gravitropnem zaznavanju v koreninski kapici.

-Hromoplasti hranijo pigmente, imenovane karoteni, ki so povezani z oranžno in rumeno obarvanostjo jesenskih listov, cvetov in plodov.

-Oleinoplasti hranijo olja, medtem ko proteinoplasti hranijo beljakovine.

-Proplastidija so majhni plastidi, ki jih najdemo v meristematskih celicah korenin in stebel. Njihova funkcija ni zelo jasna, čeprav velja, da so predhodniki ostalih plastid. Reformacija proplastidov je povezana s ponovno diferenciacijo nekaterih zrelih plastid.

-Etioplasti najdemo v kotiledonih rastlin, gojenih v temi. Če so izpostavljeni svetlobi, se hitro diferencirajo v kloroplaste.

Reference

1. Alberts, B., & Bray, D. (2006). Uvod v celično biologijo. Panamerican Medical Ed.
2. Briar, C., Gabriel, C., Lasserson, D., & Sharrack, B. (2004). Osnove živčnega sistema. Elsevier,
3. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). Celica. (str. 397-402). Marban.
4. Flores, RC (2004). Biologija 1. Uredništvo Progreso.
5. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Celična in molekularna biologija. Mehika. Uredništvo Pearson Education.
6. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2003). Molekularna celična biologija. Peta izdaja. New York: WH Freeman.
7. Magloire, K. (2012). Razbijanje izpita iz biologije za AP. Princeton Review.
8. Pierce, BA (2009). Genetika: konceptualni pristop. Panamerican Medical Ed.
9. Ross, MH, Pawlina, W. (2006). Histologija. Uredništvo Médica Panamericana.
10. Sandoval, E. (2005). Tehnike, uporabljene pri študiji anatomije rastlin (Vol. 38). UNAM.
11. Scheffler, I. (2008). Mitohondrije. Druga izdaja Wiley
12. Starr, C., Taggart, R., Evers, C., & Starr, L. (2015). Biologija: Edinost in raznolikost življenja. Nelson Education.
13. Stille, D. (2006). Živalske celice: najmanjše enote življenja. Raziskovanje znanosti.
14. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Uvod v mikrobiologijo. Panamerican Medical Ed.