Zellorganellen in tierischen und pflanzlichen Zellen (Eigenschaften und Funktionen)

Die zellulären Organellen sind die inneren Strukturen der Zellen - in Form von "kleinen Organen" -, die strukturelle, metabolische, synthetische, Produktions- und Energieverbrauchsfunktionen ausführen.

Diese Strukturen sind im zellulären Zytoplasma enthalten, und im Allgemeinen bestehen alle eukaryotischen Zellen aus einem Basissatz intrazellulärer Organellen. Diese können zwischen membranös (vorhandene Plasmamembran) und nicht membranös (fehlende Plasmamembran) unterschieden werden.

Jede Organelle hat eine Reihe von exklusiven Proteinen, die normalerweise in der Membran oder in der Organelle zu finden sind.

Es gibt Organellen, die für die Verteilung und den Transport von Proteinen (Lysosomen) verantwortlich sind, andere übernehmen metabolische und bioenergetische Funktionen (Chloroplasten, Mitochondrien und Peroxisomen), Struktur und Zellbewegung (Filamente und Mikrotubuli) und sind diejenigen, die Teil der Oberfläche sind zellulär (Plasmamembran und Zellwand).

Prokaryontische Zellen haben keine membranartigen Organellen, während in eukaryontischen Zellen beide Arten von Organellen vorkommen. Diese Strukturen können auch nach der Funktion klassifiziert werden, die sie in der Zelle ausführen.

Organellen: häutig und nicht häutig

Membranorganellen

Diese Organellen haben eine Plasmamembran, die die Trennung der inneren Umgebung des Zellzytoplasmas ermöglicht. Die Membran weist vesikuläre und tubuläre Formen auf und kann wie im glatten endoplasmatischen Retikulum plissiert oder wie in den Mitochondrien in die Organelle gefaltet werden.

Diese Organisation der Plasmamembran in den Organellen ermöglicht es, ihre Oberfläche zu vergrößern und auch intrazelluläre Unterkompartimente zu bilden, in denen verschiedene Substanzen wie Proteine ​​gespeichert oder sekretiert werden.

Unter den Organellen mit Membran finden wir folgendes:

- Zellmembran, die die Zelle und andere zelluläre Organellen begrenzt.

- Raues endoplasmatisches Retikulum (RER), in dem die Proteinsynthese und -modifikation neu synthetisierter Proteine ​​stattfindet.

Glattes endoplasmatisches Retikulum (REL), in dem Lipide und Steroide synthetisiert werden.

- Golgi-Apparat, modifiziert und bereitet Proteine ​​und Lipide für den Transport vor.

-Endosomen, nehmen an der Endozytose teil und klassifizieren Proteine ​​und leiten sie zu ihren endgültigen Bestimmungsorten um.

-Lisosome enthalten Verdauungsenzyme und sind an der Phagozytose beteiligt.

- Transportmoleküle transportieren Material und beteiligen sich an Endozytose und Exozytose.

-Mitochondrien und Chloroplasten produzieren ATP, indem sie die Zelle mit Energie versorgen.

-Peroxisomen sind an der Produktion und dem Abbau von H ₂ O ₂ und Fettsäuren beteiligt.

Nicht-membranöse Organellen

Diese Organellen haben keine Plasmamembran, die sie begrenzt, und in ihnen sind die exklusiven Proteine ​​in den Polymeren, die Teil der Strukturelemente des Zytoskeletts sind, im Allgemeinen selbstorganisiert.

Unter den nicht-membranösen zytoplasmatischen Organellen finden wir:

-Mikrotubuli, die zusammen mit Aktin-Mikrofilamenten und Zwischenfilamenten das Zytoskelett bilden.

-Filamente sind Teil des Zytoskeletts und werden in Mikrofilamente und Zwischenfilamente eingeteilt.

-Centriolos, zylindrische Strukturen, aus denen sich die Grundkörper der Zilien ableiten.

-Ribosomen, die an der Proteinsynthese beteiligt sind und aus ribosomaler RNA (RNAr) bestehen.

Organellen in tierischen Zellen

Die Tiere üben tägliche Tätigkeiten zum Schutz, zur Fütterung, Verdauung, Bewegung, Fortpflanzung und sogar zum Tod aus. Viele dieser Aktivitäten werden auch in den Zellen ausgeführt, aus denen diese Organismen bestehen, und sie werden von den Zellorganellen gespielt, aus denen die Zelle besteht.

Im Allgemeinen haben alle Zellen eines Organismus die gleiche Organisation und verwenden ähnliche Mechanismen, um alle ihre Aktivitäten auszuführen. Einige Zellen können sich jedoch auf eine oder mehrere Funktionen spezialisieren, die sich von anderen unterscheiden, weil sie eine größere Anzahl oder Größe bestimmter Strukturen oder Zellregionen aufweisen.

Innerhalb der Zellen können zwei Hauptregionen oder -kompartimente unterschieden werden: der Kern, der die bekannteste Organelle von eukaryontischen Zellen ist, und das Zytoplasma, das die anderen Organellen und einige Einschlüsse in der zytoplasmatischen Matrix enthält (wie gelöste Stoffe und organische Moleküle).

Core

Der Zellkern ist die größte Organelle in der Zelle und stellt das herausragendste Merkmal eukaryotischer Zellen dar, das sie von prokaryotischen Zellen unterscheidet. Es ist durch zwei Membranen oder Kernhüllen mit Poren gut abgegrenzt. Innerhalb des Kerns befindet sich DNA in Form von Chromatin (kondensiert und locker) und der Nucleolus.

Kernmembranen ermöglichen es, das Innere des Zellkerns des zellulären Zytoplasmas zu isolieren und dienen darüber hinaus als Struktur und Träger der Organelle. Diese Hülle besteht aus einer äußeren und einer inneren Membran. Die Funktion der Kernhülle besteht darin, den Durchgang von Molekülen zwischen dem Kerninneren und dem Zytoplasma zu verhindern.

Die Porenkomplexe in den Kernmembranen ermöglichen den selektiven Durchtritt von Proteinen und RNAs, halten die innere Zusammensetzung des Kerns stabil und spielen auch eine Schlüsselrolle bei der Regulation der Genexpression.

In diesen Organellen ist das Zellgenom enthalten, weshalb es als Speicher der genetischen Information der Zelle dient. Die RNA-Transkription und -Verarbeitung sowie die DNA-Replikation erfolgen innerhalb des Kerns und nur die Translation findet außerhalb dieser Organelle statt.

Plasmamembran

Das Plasma oder die Zellmembran besteht aus zwei Schichten amphipathischer Lipide mit einem hydrophoben und einem hydrophilen Teil (Lipiddoppelschicht) und einigen Proteinen (Membran und periphere Integrale). Diese Struktur ist dynamisch und nimmt an verschiedenen physiologischen und biochemischen Prozessen von Zellen teil.

Die Plasmamembran ist dafür verantwortlich, das Zellinnere des umgebenden Mediums isoliert zu halten. Es kontrolliert den Durchgang aller Substanzen und Moleküle, die über verschiedene Mechanismen in die Zelle gelangen und diese verlassen, wie beispielsweise die einfache Diffusion (zugunsten eines Konzentrationsgradienten) und den aktiven Transport, bei dem Transportproteine ​​benötigt werden.

Grobes endoplasmatisches Retikulum

Das endoplasmatische Retikulum besteht aus einem Netzwerk von Röhrchen und Beuteln (Zisternen), die von einer Membran umgeben sind, die sich vom Kern (äußere Kernmembran) aus erstreckt. Es ist auch eine der größten Organellen von Zellen.

Das raue endoplasmatische Retikulum (RER) weist eine große Anzahl von Ribosomen auf seiner äußeren Oberfläche auf und enthält auch Vesikel, die sich bis zum Golgi-Apparat erstrecken. Es bildet das Proteinsynthesesystem der Zelle. Die synthetisierten Proteine ​​gelangen in die RER-Zisternen, wo sie transformiert, akkumuliert und transportiert werden.

Sekretorische Zellen und solche mit einer großen Menge Plasmamembran, wie Neuronen, weisen ein gut entwickeltes raues endoplasmatisches Retikulum auf. Die Ribosomen, aus denen die RER besteht, sind für die Synthese von Sekretionsproteinen und Proteinen verantwortlich, die andere zelluläre Strukturen wie Lysosomen, Golgi-Apparate und Membranen bilden.

Glattes endoplasmatisches Retikulum

Das glatte endoplasmatische Retikulum (REL) ist an der Synthese von Lipiden beteiligt und weist keine mit der Membran assoziierten Ribosomen auf. Es besteht aus kurzen Röhrchen, die dazu neigen, eine Röhrchenstruktur zu haben. Es kann von der RER getrennt oder eine Erweiterung davon sein.

Zellen, die mit Lipidsynthese und Steroidsekretion assoziiert sind, haben ein hoch entwickeltes REL. Diese Organelle greift auch in die Prozesse der Entgiftung und Konjugation von Schadstoffen ein, die in den Leberzellen hoch entwickelt sind.

Sie haben Enzyme, die hydrophobe Verbindungen wie Pestizide und krebserzeugende Substanzen modifizieren und in wasserlösliche Produkte umwandeln, die leicht abgebaut werden können.

Golgi-Apparat

Im Golgi-Apparat werden Proteine ​​aufgenommen, die im endoplasmatischen Retikulum synthetisiert und modifiziert wurden. In dieser Organelle können diese Proteine ​​andere Modifikationen erfahren, um schließlich zu Lysosomen, Plasmamembranen oder zur Sekretion bestimmt zu werden. Die Glykoproteine ​​und Sphingomyelin werden im Golgi-Apparat synthetisiert.

Diese Organelle besteht aus einigen membranumhüllten Beutelsorten, die als Zisternen bekannt sind, und ihnen sind Vesikel zugeordnet. Zellen, die Proteine ​​durch Exozytose ausscheiden, und solche, die Membranen und mit Membranen assoziierte Proteine ​​synthetisieren, haben sehr aktive Golgi-Geräte.

Die Struktur und Funktion des Golgi-Apparats ist polar. Der Teil, der dem RER am nächsten liegt, wird als cis-Golgi-Netzwerk (CGN) bezeichnet und hat eine konvexe Form. Proteine ​​aus dem endoplasmatischen Retikulum gelangen in diese Region, um innerhalb der Organelle transportiert zu werden.

Der Golgi-Stapel bildet die mittlere Region der Organelle und ist der Ort, an dem die Stoffwechselaktivitäten dieser Struktur ausgeführt werden. Die Reifungsregion des Golgi-Komplexes ist als trans-Golgi-Netzwerk (TGN) bekannt, hat eine konkave Form und ist der Ort der Organisation und Verteilung von Proteinen in Richtung ihrer Endziele.

Lysosomen

Lysosomen sind Organellen, die Enzyme enthalten, die Proteine, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate und Lipide abbauen können. Sie sind im Grunde das Verdauungssystem von Zellen, das biologische Polymere abbaut, die von außen von den Zellen aufgenommen werden, und die Produkte der Zellen (Autophagie).

Obwohl sie je nach Aufschlussprodukt unterschiedliche Formen und Größen aufweisen können, handelt es sich bei diesen Organellen im Allgemeinen um dichte kugelförmige Vakuolen.

Die durch Endozytose eingefangenen Partikel werden zu den Endosomen transportiert, die anschließend durch Aggregation von Säurehydrolasen aus dem Golgi-Apparat zu Lysosomen reifen. Diese Hydrolasen sind für den Abbau von Proteinen, Nukleinsäuren, Polysacchariden und Lipiden verantwortlich.

Peroxisomen

Peroxisomen sind kleine Organellen (Mikrokörper) mit einer einfachen Plasmamembran, die oxidative Enzyme (Peroxidasen) enthalten. Die von diesen Enzymen durchgeführte Oxidationsreaktion erzeugt Wasserstoffperoxid (H ₂ O ₂ ).

In diesen Organellen ist Katalase für die Regulierung und Verdauung von H ₂ O _{2 verantwortlich und} kontrolliert dessen Zellkonzentration. Die Leber- und Nierenzellen haben wichtige Mengen an Peroxisomen, die die Hauptentgiftungszentren des Organismus darstellen.

Die Anzahl der in einer Zelle enthaltenen Peroxisomen wird als Reaktion auf die Ernährung, auf den Konsum bestimmter Medikamente und auf verschiedene hormonelle Reize reguliert.

Mitochondrien

Zellen, die erhebliche Mengen an Energie verbrauchen und erzeugen (wie gestreifte Muskelzellen), weisen reichlich Mitochondrien auf. Diese Organellen spielen eine entscheidende Rolle bei der Produktion von Stoffwechselenergie in Zellen.

Sie sind verantwortlich für die Erzeugung von Energie in Form von ATP aus dem Abbau von Kohlenhydraten und Fettsäuren durch den Prozess der oxidativen Phosphorylierung. Sie können auch als mobile Energieerzeuger bezeichnet werden, die sich in der Zelle bewegen können und die erforderliche Energie liefern.

Mitochondrien zeichnen sich durch ihre eigene DNA aus und können RNAt, rRNA und einige mitochondriale Proteine ​​kodieren. Die meisten mitochondrialen Proteine ​​werden in Ribosomen übersetzt und durch die Wirkung spezifischer Signale in die Mitochondrien transportiert.

Die Assemblierung von Mitochondrien umfasst Proteine, die von ihrem eigenen Genom kodiert werden, andere Proteine, die im Kerngenom kodiert werden, und Proteine, die aus dem Cytosol importiert werden. Die Anzahl dieser Organellen nimmt während der Grenzfläche durch Teilung zu, obwohl diese Teilungen nicht mit dem Zellzyklus synchronisiert sind.

Ribosomen

Ribosomen sind kleine Organellen, die an der Proteinsynthese beteiligt sind. Diese bestehen aus zwei übereinander angeordneten Untereinheiten, die Proteine ​​und RNA enthalten. Sie spielen eine wichtige Rolle beim Aufbau von Polypeptidketten während der Translation.

Ribosomen sind im Zytoplasma frei oder mit dem endoplasmatischen Retikulum assoziiert. Durch die aktive Teilnahme an der Proteinsynthese werden sie durch mRNA in Ketten von bis zu fünf Ribosomen, sogenannten Polyribosomen, verknüpft. Auf die Proteinsynthese spezialisierte Zellen weisen große Mengen dieser Organellen auf.

Organellen in Pflanzenzellen

Die meisten der zuvor beschriebenen Organellen (Zellkern, endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat, Ribosomen, Plasmamembran und Peroxisomen) sind Teil von Pflanzenzellen, in denen sie grundsätzlich die gleichen Funktionen erfüllen wie in tierischen Zellen.

Die Hauptorganellen in Pflanzenzellen, die sie von anderen Organismen unterscheiden, sind Plastiden, Vakuolen und die Zellwand. Diese Organellen sind von einer cytoplasmatischen Membran umgeben.

Zellwand

Die Zellwand ist ein in nahezu allen Pflanzenzellen vorhandenes glukoproteisches Netzwerk. Es spielt eine wichtige Rolle beim zellulären Austausch von Substanzen und Molekülen sowie bei der Zirkulation von Wasser in unterschiedlichen Entfernungen.

Diese Struktur besteht aus Cellulose, Hemicellulosen, Pektinen, Lignin, Suberin, phenolischen Polymeren, Ionen, Wasser und verschiedenen strukturellen und enzymatischen Proteinen. Diese Organelle entsteht in der Zytokinese durch Insertion der Zellplatte, einer Partition, die durch die Fusion von Golgi-Vesikeln im Zentrum der mitotischen Figur gebildet wird.

Die komplexen Polysaccharide der Zellwand werden im Golgi-Apparat synthetisiert. Die Zellwand, auch als extrazelluläre Matrix (ECM) bekannt, verleiht der Zelle nicht nur Härte und definierte Formen, sondern ist auch an Prozessen wie Zellwachstum, Differenzierung und Morphogenese sowie Reaktionen auf Umweltreize beteiligt.

Vacuolas

Vakuolen sind eine der größten in Pflanzenzellen vorhandenen Organellen. Sie sind von einer einfachen Membran umgeben und wie Säcke geformt, die Wasser und Reservesubstanzen wie Stärke und Fette oder Abfallstoffe und Salze speichern. Sie bestehen aus hydrolytischen Enzymen.

Sie greifen in die Prozesse der Exozytose und Endozytose ein. Die vom Golgi-Apparat transportierten Proteine ​​gelangen in die Vakuolen, die die Funktion von Lysosomen übernehmen. Sie sind auch an der Aufrechterhaltung des Turgordrucks und des osmotischen Gleichgewichts beteiligt.

Plastiden

Die Plastiden sind Organellen, die von einer Doppelmembran umgeben sind. Sie werden in Chloroplasten, Amyloplasten, Chromoplasten, Oleinoplasten, Proteinoplasten, Proplástidos und Etioplasten eingeteilt.

Diese Organellen sind semi-autonom, da sie ein eigenes Genom enthalten, das als Nukleoid in der Matrix der Organelle oder des Stromas bekannt ist, sowie einen Mechanismus zur Replikation, Transkription und Translation.

Plastiden erfüllen in Pflanzenzellen verschiedene Funktionen, wie die Synthese von Substanzen und die Speicherung von Nährstoffen und Pigmenten.

Arten von Plastiden

Chloroplasten gelten als die wichtigsten Plastiden. Sie gehören zu den größten Zellorganellen und kommen in verschiedenen Regionen vor. Sie kommen in grünen Blättern und Geweben vor, die Chlorophyll enthalten. Beteiligt an der Gewinnung von Sonnenenergie und der Fixierung von atmosphärischem Kohlenstoff bei der Photosynthese.

-Die Amyloplasten befinden sich in Reservegeweben. Ihnen fehlt Chlorophyll und sie sind voller Stärke, dienen als Speicher für diese und sie sind auch in der Wurzelkappe an der gravitropen Wahrnehmung beteiligt.

-Chromoplasten speichern Pigmente, sogenannte Carotine, die mit der orangen und gelben Färbung von Herbstblättern, Blüten und Früchten assoziiert sind.

- Oleinoplasten speichern Öle, während Proteinoplasten Proteine ​​speichern.

-Die Proplastidien sind kleine Plastidien, die in meristematischen Zellen der Wurzeln und Stämme gefunden werden. Ihre Funktion ist nicht sehr klar, obwohl angenommen wird, dass sie Vorläufer der anderen Plastiden sind. Die Reformation der Proplastidie ist mit der Re-Differenzierung einiger reifer Plastiden verbunden.

-Die Ätioplasten befinden sich in Keimblättern von Pflanzen, die im Dunkeln wachsen. Unter Lichteinwirkung differenzieren sie sich schnell zu Chloroplasten.