Organellid: definitsioon, funktsioonid ja tüübid rakkudes

Organellid: selge ülevaade definitsioonist, funktsioonidest ja tüüpidest rakkudes — eukarüootide ja prokarüootide erinevused, tähtsus ja näited.

Rakubioloogias on organell raku osa, mis täidab kindlat ülesannet.

Organellide ümber on tavaliselt oma plasmamembraan. Enamik raku organelle on tsütoplasmas.

Organellide nimetus tuleneb ideest, et need struktuurid on rakkude jaoks sama, mis organid on keha jaoks.

Eukarüootilistes rakkudes on palju erinevaid organelle. Varem arvati, et prokarüootidel ei ole organelle, kuid nüüdseks on leitud mõned näited. Need ei ole organellidega organiseeritud nagu eukarüootide organellid ja neid ei piira plasmamembraanid. Neid nimetatakse bakteriaalseteks mikroosakondadeks.

Mis on organell ja miks see oluline on?

Organell on rakus paiknev spetsialiseerunud struktuur, mis täidab konkreetset bioloogilist ülesannet (näiteks energia tootmine, valkude süntees või jääkainete lagundamine). Organellide olemasolu võimaldab raku sisemiste protsesside ruumilist jaotus ning suurendab efektiivsust ja reguleeritavust.

Põhifunktsioonid

• Energia tootmine: mõnede organellide peamine ülesanne on energia genereerimine (näiteks mitokondrid eukarüootides).
• Geneetilise materjali kaitse ja koordineerimine: tuum säilitab DNA-d ja juhib geeni ekspressiooni.
• Valkude süntees ja töötlemine: ribosoomid sünteesivad valke, endoplasmaatilise retiikulumi ja Golgi-aparaadi süsteem töötleb ja suunab neid edasi.
• Lagundamine ja detoksifikatsioon: lüsosoomid ja peroksüsoomid lagundavad keemilisi jäätmeid ja mürke.
• Fotosüntees: kloroplastid taimerakkudes muundavad valguse keemiliseks energiaks.

Tüüpilised organellid eukarüootsetes rakkudes

• Tuum: sisaldab kromosoome, on ümbritsetud tuumamembraaniga, millel on tuumapoorid valkude ja RNA transpordiks.
• Mitokondrid: toodavad ATP-d oksüdatiivse fosforüülimise teel; neil on kaks membraani ja oma DNA, mis viitab endosümbioositeooriale.
• Kloroplastid: leitavad ainult fotosünteesivatest rakkudest (taimed, vetikad); sisaldavad klorofülli ja samuti oma DNA-d.
• Sile ja kare endoplasmaatiline retiikulum (ER): kare ER on seotud valkude sünteesi ja modifitseerimisega, sile ER lipiidide sünteesi ning detoksifikatsiooniga.
• Golgi-aparaat: sorteerib, modifitseerib ja pakendab valke ning lipiide sekretoriteks või organellideks.
• Lüsosoomid: sisaldavad ensüüme, mis lagundavad makromolekule ja vanu organelle (autofaagia).
• Peroksüsoomid: lagundavad happehapet ja osalevad lipiidide ainevahetuses.
• Tühimikud/vakuoolid: eriti suured taimerakkudes; hoiavad vett, toitaineid ja lagunemisprodukte ning annavad rakule struktuurset tuge.
• Ribosoomid: ei ole membraaniga ümbritsetud; need koostavad valke mRNA järgi ja võivad rakkudes esineda vabalt või kinnitunult ER-ile.
• Sedstroogid, tuumakesed ja mikrotuubulid: osalevad raku struktuuri hoidmisel, liikuvuses ja raku jagunemisel.

Organellid prokarüootides

Varasem teadmine oli, et prokarüootidel organelle ei ole, kuid nüüd on tuvastatud mitmesuguseid sisemist ruumilist eristust võimaldavaid struktuure. Need ei ole enamasti ümbritsetud tsellulaarse membraaniga nagu eukarüootidega organellid, kuid täidavad eraldatud funktsioone:

• Bakteriaalsed mikroosakonnad (BMC): proteiinkoorikuga ümbritsetud ühikud, mis võivad kontsentreerida teatud ensüüme ja metaboliite (nt karboksüsoomid CO2 fikseerimisel).
• Magnetosoomid: biomineraliseeritud magnetiidid, mis aitavad mõnel bakteril orienteeruda magnetväljas.
• Membranaalsed invaginatsioonid: mõned prokarüoodid moodustavad sisemist membraansüsteemi spetsiifiliste metabolismiprotsesside (näiteks fotosüntees või respiratsioon) jaoks.

Organellide päritolu ja dünaamilisus

Paljud organellid on dünaamilised: need võivad lõheneda, moodustada ühendusi, liikuda rakus ja vahetada materiaale membraanide kaudu. Näiteks mitokondrid ja kloroplastid võivad iseseisvalt paljuneda.
Endosümbioositeooria seletab, kuidas mitokondrid ja kloroplastid võisid tekkida: eelajaloolised eukarüoodid võtsid omaks bakterid, mis muutusid sümbiootilisteks organellideks. Selle toe annab nende omanäoline DNA ja suhteline iseseisvus.

Kui suured on organellid ja kuidas neid uuritakse?

Organellide suurused varieeruvad nanomeetritest (ribosoomid ~20–30 nm) kuni paarikümne mikromeetrini (suur vesiik teatud taimerakkudes). Organellide uurimisel kasutatakse erinevaid meetodeid: valgusmikroskoopia (sh fluorestsents), elektronmikroskoopia, molekulaarbioloogilised meetodid ja rakkude fraktsioneerimine biokeemiliste analüüside jaoks.

Oluline märkus rakufunktsiooni mõistmisel

Organellide koostöö ja suhtlus on raku normaalseks talitluseks hädavajalik. Valgud ja lipiidid suunatakse õigesse organelli spetsiifiliste signaalisüsteemide abil; kui sihtimine ebaõnnestub, võib see põhjustada raku talitluse häireid ja haigusi.

Kokkuvõte: organellid on spetsialiseerunud raku osad, mis jagavad rakkude keerukaid ülesandeid, võimaldades raku efektiivset ja reguleeritud tööd. Eukarüootidel on mitmekesine komplekt membraaniga piiratud organelle, prokarüootides esinevad aga teistsugused, sageli proteiinidest või membraanidest moodustunud mikrostruktuurid.

Küsimused ja vastused

K: Mis on organell?

K: Kus asub enamik raku organellidest?

K: Millest tuleneb mõiste "organell"?

K: Kas eukarüootilistes rakkudes on eri tüüpi organelle?

K: Kas prokarüootidel on oma tüüpi organellid?

Otsing