CELLULAIRE ORGANELLEN IN DIEREN- EN PLANTENCELLEN: KENMERKEN, FUNCTIES - BIOLOGIE - 2026

De celorganellen zijn de structuren waaruit de cellen bestaan ​​- als "kleine lichamen" - ze vervullen metabolische, synthetische, structurele functies van productie en energieverbruik.

Deze structuren bevinden zich in het celcytoplasma en in het algemeen zijn alle eukaryote cellen samengesteld uit een basisset van intracellulaire organellen. Deze kunnen worden onderscheiden tussen membraanachtig (ze hebben een plasmamembraan) en niet-membraanachtig (ze missen een plasmamembraan).

Bron: pixabay.com

Elk organel heeft een unieke set eiwitten die meestal op het membraan of in het organel worden aangetroffen.

Er zijn organellen die verantwoordelijk zijn voor de distributie en het transport van eiwitten (lysosomen), andere voeren metabolische en bio-energetische functies uit (chloroplasten, mitochondriën en peroxisomen), celstructuur en beweging (filamenten en microtubuli), en er zijn er die deel uitmaken van het oppervlak. cel (plasmamembraan en celwand).

Prokaryote cellen missen vliezige organellen, terwijl we in eukaryote cellen beide soorten organellen kunnen vinden. Deze structuren kunnen ook worden geclassificeerd op basis van hun functie in de cel.

Organellen: vliezig en niet-vliezig

Membraneuze organellen

Deze organellen hebben een plasmamembraan waardoor de interne omgeving kan worden gescheiden van het celcytoplasma. Het membraan heeft vesiculaire en buisvormige vormen en kan worden geplooid zoals in het gladde endoplasmatisch reticulum of in het organel gevouwen zoals in de mitochondriën.

Deze organisatie van het plasmamembraan in organellen maakt het mogelijk om hun oppervlak te vergroten en ook intracellulaire subcompartimenten te vormen waar verschillende stoffen zoals eiwitten worden opgeslagen of uitgescheiden.

Onder de membraanorganellen vinden we het volgende:

-Celmembraan, dat de cel en andere cellulaire organellen begrenst.

-Ruw endoplasmatisch reticulum (RER), plaats waar eiwitsynthese en modificatie van nieuw gesynthetiseerde eiwitten plaatsvindt.

-Glad endoplasmatisch reticulum (REL), waar lipiden en steroïden worden gesynthetiseerd.

-Golgi-apparaat, modificeert en verpakt eiwitten en lipiden voor transport.

-Endosomen, nemen deel aan endocytose en classificeren en leiden ook eiwitten naar hun eindbestemmingen.

-Lysosomen, bevatten spijsverteringsenzymen en nemen deel aan fagocytose.

-Vesicles vervoeren, materiaal vertalen en deelnemen aan endocytose en exocytose.

-Mitochondriën en chloroplasten produceren ATP en voorzien de cel van energie.

-Peroxisomen, betrokken bij de productie en afbraak van H ₂ O ₂ en vetzuren.

Niet-membraane organellen

Deze organellen hebben geen plasmamembraan dat ze begrenst, en daarin assembleren de exclusieve eiwitten over het algemeen zelf tot de polymeren die deel uitmaken van de structurele elementen van het cytoskelet.

Onder de niet-membraane cytoplasmatische organellen vinden we:

-Microtubuli, die samen met actine microfilamenten en intermediaire filamenten het cytoskelet vormen.

-Filamenten, maken deel uit van het cytoskelet en worden ingedeeld in microfilamenten en intermediaire filamenten.

-Centrioli, cilindrische structuren waaruit de basale lichamen van de cilia voortkomen.

-Ribosomen, zijn betrokken bij eiwitsynthese en zijn samengesteld uit ribosomaal RNA (rRNA).

Organellen in dierlijke cellen

Dierencel (Bron: Animal_cell_structure_en.svg: LadyofHats (Mariana Ruiz) afgeleid werk: Mel 23 talk via Wikimedia Commons)

Dieren voeren dagelijkse activiteiten uit van bescherming, voeding, spijsvertering, beweging, voortplanting en zelfs de dood. Veel van deze activiteiten worden ook uitgevoerd in de cellen waaruit deze organismen bestaan, en worden uitgevoerd door de cellulaire organellen waaruit de cel bestaat.

Over het algemeen hebben alle cellen in een organisme dezelfde organisatie en gebruiken ze vergelijkbare mechanismen om al hun activiteiten uit te voeren. Sommige cellen kunnen zich echter zo specialiseren in een of meer functies dat ze verschillen van de andere doordat ze een groter aantal of grotere celstructuren of regio's hebben.

Binnen cellen kunnen twee hoofdgebieden of compartimenten worden onderscheiden: de kern, het meest prominente organel van eukaryote cellen, en het cytoplasma dat de andere organellen en enkele insluitsels in de cytoplasmatische matrix bevat (zoals opgeloste stoffen en organische moleculen).

Kern

De kern is het grootste organel in de cel en vertegenwoordigt het meest opvallende kenmerk van eukaryote cellen, wat hen onderscheidt van prokaryote cellen. Het wordt goed begrensd door twee nucleaire membranen of enveloppen met poriën. Binnen de kern bevindt zich het DNA in de vorm van chromatine (gecondenseerd en laks) en de nucleolus.

Nucleaire membranen maken het mogelijk om het inwendige van de kern van het celcytoplasma te isoleren, naast dat ze dienen als de structuur en ondersteuning van het organel. Deze envelop is gemaakt van een buiten- en een binnenmembraan. De functie van de nucleaire envelop is om de doorgang van moleculen tussen het nucleaire interieur en het cytoplasma te voorkomen.

De poriëncomplexen in de kernmembranen maken de selectieve doorgang van eiwitten en RNA's mogelijk, waardoor de interne samenstelling van de kern stabiel blijft en ook een sleutelrol vervult bij de regulatie van genexpressie.

Het cellulaire genoom bevindt zich in deze organellen en dient daarom als opslagplaats voor de genetische informatie van de cel. RNA-transcriptie en -verwerking en DNA-replicatie vinden plaats binnen de kern en alleen translatie vindt plaats buiten dit organel.

Plasma membraan

Kunststof membraan

Het plasma- of celmembraan is een structuur die bestaat uit twee lagen amfipatische lipiden, met een hydrofoob en een hydrofiel deel (lipidedubbellaag) en enkele eiwitten (integraal membraan en perifeer). Deze structuur is dynamisch en neemt deel aan verschillende fysiologische en biochemische processen in cellen.

Het plasmamembraan is verantwoordelijk voor het geïsoleerd houden van het celinterieur van de omgeving. Het controleert de doorgang van alle stoffen en moleculen die de cel binnenkomen en verlaten via verschillende mechanismen, zoals eenvoudige diffusie (ten gunste van een concentratiegradiënt) en actief transport, waarbij transporteiwitten nodig zijn.

Ruw endoplasmatisch reticulum

Het endoplasmatisch reticulum bestaat uit een netwerk van tubuli en zakjes (stortbakken) die zijn omgeven door een membraan dat zich uitstrekt vanaf de kern (buitenste kernmembraan). Het is ook een van de grootste organellen in cellen.

Het ruwe endoplasmatisch reticulum (RER) heeft een groot aantal ribosomen op het buitenoppervlak en bevat ook blaasjes die zich uitstrekken tot het Golgi-apparaat. Het maakt deel uit van het eiwitsynthesesysteem van de cel. De gesynthetiseerde eiwitten gaan naar de RER-tanks waar ze worden getransformeerd, verzameld en getransporteerd.

Uitscheidende cellen en cellen met een grote hoeveelheid plasmamembraan, zoals neuronen, hebben een goed ontwikkeld ruw endoplasmatisch reticulum. De ribosomen waaruit het RER bestaat, zijn verantwoordelijk voor de synthese van secretoire eiwitten en eiwitten die andere cellulaire structuren vormen, zoals lysosomen, het Golgi-apparaat en membranen.

Glad endoplasmatisch reticulum

Het gladde endoplasmatisch reticulum (REL) is betrokken bij lipidesynthese en mist membraangeassocieerde ribosomen. Het is gemaakt van korte buisjes die de neiging hebben om een ​​buisvormige structuur te hebben. Het kan los staan ​​van het RER of er een uitbreiding van zijn.

Cellen die zijn geassocieerd met lipidesynthese en steroïde-uitscheiding hebben sterk ontwikkelde REL's. Dit organel is ook betrokken bij de processen van ontgifting en conjugatie van schadelijke stoffen, omdat het sterk ontwikkeld is in levercellen.

Ze hebben enzymen die hydrofobe verbindingen zoals pesticiden en kankerverwekkende stoffen wijzigen, waardoor ze in water oplosbare producten worden die gemakkelijk worden afgebroken.

Golgi-apparaat

In het Golgi-apparaat worden de eiwitten die in het endoplasmatisch reticulum zijn gesynthetiseerd en gemodificeerd, ontvangen. In dit organel kunnen deze eiwitten andere modificaties ondergaan om uiteindelijk te worden getransporteerd naar lysosomen, plasmamembranen of bestemd voor secretie. Glycoproteïnen en sfingomyeline worden gesynthetiseerd in het Golgi-apparaat.

Dit organel bestaat uit sommige soorten zakken omgeven door een membraan dat bekend staat als stortbakken, en ze vertonen bijbehorende blaasjes. Cellen die eiwitten uitscheiden door exocytose en cellen die membraan- en membraangeassocieerde eiwitten synthetiseren, hebben een zeer actief Golgi-apparaat.

De structuur en functie van het Golgi-apparaat vertoont polariteit. Het gedeelte dat het dichtst bij de RER ligt, wordt het cis-Golgi-netwerk (CGN) genoemd en heeft een convexe vorm. Eiwitten uit het endoplasmatisch reticulum komen dit gebied binnen om binnen het organel te worden getransporteerd.

De Golgi-stapel vormt het middelste gebied van het organel en is waar de metabolische activiteiten van die structuur plaatsvinden. Het rijpingsgebied van het Golgi-complex staat bekend als het trans-Golgi-netwerk (TGN), het heeft een concave vorm en is het punt van organisatie en distributie van eiwitten naar hun eindbestemmingen.

Lysosomen

Een deel van een cel, inclusief het lysosoom

Lysosomen zijn organellen die enzymen bevatten die eiwitten, nucleïnezuren, koolhydraten en lipiden kunnen afbreken. Ze zijn in feite het spijsverteringssysteem van cellen, waarbij biologische polymeren worden afgebroken die van de buitenkant van de cel zijn gevangen en de eigen producten van de cel (autofagie).

Hoewel ze in verschillende vormen en maten kunnen voorkomen, zijn deze organellen, afhankelijk van het product dat voor de spijsvertering wordt opgevangen, over het algemeen dichte bolvormige vacuolen.

Deeltjes die door endocytose worden opgevangen, worden naar endosomen getransporteerd, die later uitgroeien tot lysosomen door de aggregatie van zure hydrolasen uit het Golgi-apparaat. Deze hydrolasen zijn verantwoordelijk voor het afbreken van eiwitten, nucleïnezuren, polysacchariden en lipiden.

Peroxisomen

Grafische weergave van een peroxisoom.
Bron: Rock 'n Roll

Peroxisomen zijn kleine organellen (microlichamen) met een eenvoudig plasmamembraan, die oxidatieve enzymen (peroxidasen) bevatten. De oxidatiereactie die door deze enzymen wordt uitgevoerd, produceert waterstofperoxide (H ₂ O ₂ ).

In deze organellen is catalase verantwoordelijk voor het reguleren en verteren van H ₂ O _{2 door} de cellulaire concentratie ervan te regelen. Lever- en niercellen hebben aanzienlijke hoeveelheden peroxisomen, dit zijn de belangrijkste ontgiftingscentra in het lichaam.

Het aantal peroxisomen in een cel wordt gereguleerd als reactie op dieet, consumptie van bepaalde medicijnen en als reactie op verschillende hormonale stimuli.

Mitochondriën

Mitochondriën. Genomen en bewerkt uit: LadyofHats.

Cellen die aanzienlijke hoeveelheden energie verbruiken en genereren (zoals dwarsgestreepte spiercellen) hebben overvloedige hoeveelheden mitochondriën. Deze organellen spelen een cruciale rol bij de productie van metabolische energie in cellen.

Ze zijn verantwoordelijk voor de productie van energie in de vorm van ATP uit de afbraak van koolhydraten en vetzuren, via het oxidatieve fosforyleringsproces. Ze kunnen ook worden omschreven als mobiele stroomgeneratoren die door de cel kunnen bewegen en de nodige energie leveren.

Mitochondriën worden gekenmerkt doordat ze hun eigen DNA bevatten en kunnen coderen voor tRNA, rRNA en sommige mitochondriale eiwitten. De meeste mitochondriale eiwitten worden op de ribosomen getransporteerd en door de werking van specifieke signalen naar de mitochondriën getransporteerd.

De assemblage van mitochondriën omvat eiwitten die worden gecodeerd door hun eigen genoom, andere eiwitten die worden gecodeerd in het nucleaire genoom en eiwitten die uit het cytosol worden geïmporteerd. Het aantal van deze organellen neemt toe door deling tijdens interfase, hoewel deze delingen niet synchroon lopen met de celcyclus.

Ribosomen

Ribosomen zijn kleine organellen die deelnemen aan de eiwitsynthese. Deze bestaan ​​uit twee subeenheden die op elkaar zijn geplaatst en die eiwitten en RNA bevatten. Ze spelen een belangrijke rol bij de constructie van polypeptideketens tijdens translatie.

Ribosomen kunnen vrij worden gevonden in het cytoplasma of worden geassocieerd met het endoplasmatisch reticulum. Door actief deel te nemen aan eiwitsynthese, worden ze gebonden door mRNA in ketens van maximaal vijf ribosomen, polyribosomen genaamd. Cellen die gespecialiseerd zijn in eiwitsynthese hebben grote hoeveelheden van deze organellen.

Organellen in plantencellen

Morfoanatomie van een plantencel (Bron: Ævar Arnfjörð Bjarmason / galerie via Wikimedia Commons)

De meeste van de eerder beschreven organellen (kern, endoplasmatisch reticulum, Golgi-apparaat, ribosomen, plasmamembraan en peroxisomen) worden aangetroffen als onderdeel van plantencellen, waar ze in wezen dezelfde functies vervullen als in dierlijke cellen.

De belangrijkste organellen in plantencellen die ze onderscheiden van andere organismen, zijn de plastiden, vacuolen en de celwand. Deze organellen zijn omgeven door een cytoplasmatisch membraan.

Cellulaire muur

De celwand is een glucoproteïnenetwerk dat in praktisch alle plantencellen voorkomt. Het speelt een belangrijke rol bij de cellulaire uitwisseling van stoffen en moleculen en bij de circulatie van water op verschillende afstanden.

Deze structuur is samengesteld uit cellulose, hemicellulosen, pectines, lignine, suberine, fenolische polymeren, ionen, water en verschillende structurele en enzymatische eiwitten. Dit organel vindt zijn oorsprong in cytokinese door het inbrengen van de celplaat, een partitie gevormd door de fusie van Golgi-blaasjes in het midden van de mitotische figuur.

Complexe celwandpolysacchariden worden gesynthetiseerd in het Golgi-apparaat. De celwand, ook bekend als de extracellulaire matrix (ECM), biedt niet alleen stevigheid en gedefinieerde vormen aan de cel, maar neemt ook deel aan processen zoals celgroei, differentiatie en morfogenese, en reacties op omgevingsstimuli.

Vacuoles

Vacuolen zijn een van de grootste organellen die aanwezig zijn in plantencellen. Ze zijn omgeven door een eenvoudig membraan en hebben de vorm van zakken, waarin water en reservestoffen zoals zetmeel en vetten of afvalstoffen en zouten worden opgeslagen. Ze zijn samengesteld uit hydrolytische enzymen.

Ze komen tussen in de processen van exocytose en endocytose. Eiwitten die uit het Golgi-apparaat worden getransporteerd, komen binnen in vacuolen, die de functie van lysosomen aannemen. Ze nemen ook deel aan het handhaven van de turgordruk en het osmotische evenwicht.

Plastiden

Plastiden zijn organellen omgeven door een dubbel membraan. Ze worden ingedeeld in chloroplasten, amyloplasten, chromoplasten, oleinoplasten, proteïnoplasten, proplasten en etioplasten.

Deze organellen zijn semi-autonoom, omdat ze hun eigen genoom bevatten dat bekend staat als een nucleoïde in de organelmatrix of stroma, evenals een replicatie-, transcriptie- en translatiemachine.

Plastiden vervullen verschillende functies in plantencellen, zoals de synthese van stoffen en de opslag van voedingsstoffen en pigmenten.

Soorten plastiden

Chloroplasten worden beschouwd als de belangrijkste plastiden. Ze behoren tot de grootste organellen in cellen en worden in verschillende regio's ervan aangetroffen. Ze zijn aanwezig in groene bladeren en weefsels, die chlorofyl bevatten. Ze grijpen in bij het opvangen van zonne-energie en het fixeren van atmosferische koolstof in het fotosyntheseproces.

-Amyloplasten worden aangetroffen in reserveweefsels. Ze missen chlorofyl en zitten vol zetmeel, dienen als opslag voor deze en nemen ook deel aan de gravitrope waarneming in de wortelkap.

-De chromoplasten slaan pigmenten op die carotenen worden genoemd en die worden geassocieerd met de oranje en gele verkleuring van herfstbladeren, bloemen en fruit.

-Oleinoplasten slaan oliën op, terwijl proteïnoplasten eiwitten opslaan.

-Proplastidia zijn kleine plastiden die worden aangetroffen in meristeemcellen van wortels en stengels. Hun functie is niet erg duidelijk, hoewel wordt aangenomen dat ze voorlopers zijn van de andere plastiden. De hervorming van de proplastiden houdt verband met de her-differentiatie van sommige volwassen plastiden.

-De etioplasten worden aangetroffen in zaadlobben van planten die in het donker worden gekweekt. Bij blootstelling aan licht differentiëren ze zich snel tot chloroplasten.

Referenties

1. Alberts, B., en Bray, D. (2006). Inleiding tot celbiologie. Panamerican Medical Ed.
2. Briar, C., Gabriel, C., Lasserson, D., & Sharrack, B. (2004). De essentie van het zenuwstelsel. Elsevier,
3. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). De cel. (blz. 397-402). Marban.
4. Flores, RC (2004). Biologie 1. Redactioneel Progreso.
5. Jiménez García, L. J & H. Merchand Larios. (2003). Cellulaire en moleculaire biologie. Mexico. Redactioneel Pearson Education.
6. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2003). Moleculaire celbiologie. Vijfde editie. New York: WH Freeman.
7. Magloire, K. (2012). Het AP Biology-examen kraken. Princeton recensie.
8. Pierce, BA (2009). Genetica: een conceptuele benadering. Panamerican Medical Ed.
9. Ross, MH, Pawlina, W. (2006). Histologie. Redactioneel Médica Panamericana.
10. Sandoval, E. (2005). Technieken toegepast op de studie van de anatomie van planten (Deel 38). UNAM.
11. Scheffler, I. (2008). Mitochondriën. Tweede druk. Wiley
12. Starr, C., Taggart, R., Evers, C., & Starr, L. (2015). Biologie: de eenheid en diversiteit van het leven. Nelson Onderwijs.
13. Stille, D. (2006). Dierlijke cellen: kleinste eenheden van leven. Wetenschap verkennen.
14. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Inleiding tot microbiologie. Panamerican Medical Ed.