Organeller är små strukturer som utför mycket specifika funktioner i celler. Termen är en referens till organ, som liknar hur dessa strukturer fungerar i celler med hur organ fungerar i kroppen. Ett antal olika organeller kan hittas inuti olika typer av växt-, djur- och bakterieceller. Var och en har sin egen viktiga uppgift, som att producera energi eller att tillverka proteiner.
Typer
Dessa strukturer har ett brett utbud av funktioner, varav de flesta är uppgifter som är kritiska för cellens liv. De viktigaste strukturerna är kärnan, det endoplasmatiska retikulumet (ER), Golgi-apparaten, mitokondrier och kloroplaster. Var och en av dessa tenderar att vara lokaliserade i specifika områden av celler. Vanligtvis är kärnan belägen nära centrum, med ER och Golgi i närheten, och de återstående organellerna sprids inom cellen.
Typen och antalet organeller som finns i en cell varierar beroende på cellens syfte. Till exempel innehåller nästan alla växt- och djurceller en kärna, med det anmärkningsvärda undantaget för mogna röda blodkroppar, som inte innehåller några organeller eller genetiskt material. Ett annat exempel är att muskelceller vanligtvis har många fler mitokondrier än andra celltyper, eftersom det krävs mer energi för att muskelcellerna ska fungera effektivt.
Structure
Forskare tror att den övergripande orsaken till att organeller utvecklades är att cellerna drar nytta av att isolera de många komplexa kemiska reaktioner som sker inom dem. Inom växt- och djurceller är var och en innesluten i sitt eget membran, vilket hjälper enheten att fungera. En av de främsta fördelarna med detta skydd är att inom en membransluten enhet kan kemiska förhållanden som pH modifieras utan att hela cellen påverkas. På liknande sätt isoleras innehållet i var och en från vad som sker inom cellen i stort.
Vissa organeller är så stora att deras form och yta kan ses i ett ljusmikroskop. Dessa inkluderar mitokondrier och Golgi, såväl som cellkärnan. Ett elektronmikroskop krävs dock för att se dem närmare. Det var inte förrän dessa strukturer kunde undersökas via elektronmikroskopi som forskare började förstå hur de fungerade.
Energiproduktion
Mitokondrier är ansvariga för att förse celler med användbar energi. De finns i de flesta komplexa organismer, inklusive svampar och växter samt djur. Huvudfunktionen hos dessa strukturer är att producera en molekyl som kallas adenosintrifosfat, eller ATP, som är den huvudsakliga energikällan i djur- och svampceller, och en sekundär källa för växter. Mitokondrier har också ytterligare funktioner, inklusive reglering av cellmetabolism och kalciumlagring.
Vissa organeller finns bara inom en specifik typ av organism. Det mest kända exemplet är kloroplaster, som bara finns i cellerna hos växter och alger. Kloroplaster använder solljus för att producera glukos genom processen som kallas fotosyntes. Ett annat exempel är karboxisomen, som bara finns hos vissa bakteriearter. Karboxysomer tillåter bakterierna att omvandla kol till organiska molekyler som de kan använda för energi.
Proteinproduktion och DNA-interaktioner
Många organeller kan kommunicera med varandra, antingen på grund av sin närhet eller via kemisk signalering. Till exempel ansluter det endoplasmatiska retikulum till Golgi-apparaten, och båda dessa enheter är involverade i produktionen av nya proteiner. Nya proteiner tillverkas i det endoplasmatiska retikulumet och flyttar därifrån till Golgi, där de modifieras och förpackas för transport till andra platser i cellen.
Ett annat exempel på denna kommunikation är den som sker mellan kärnan i en cell och de andra organellerna i den. Även om kärnan och det DNA som den innehåller inte fysiskt ansluter till andra cellstrukturer, kommunicerar den med resten av cellen genom proteinsignalmolekyler. Membranet som omsluter kärnan styr vad som kan komma in i och lämna strukturen, genom att begränsa trafiken till speciella proteiner som kan interagera med DNA-strängar.
Sjukdomar
Precis som de större organen kan påverkas av hälsoproblem, kan enskilda organeller också utsättas för medicinska tillstånd och medfödda störningar. Dessa strukturer är så viktiga för cellfunktionen att sjukdomar som påverkar dem ofta orsakar allvarliga symtom och i vissa fall är dödliga. Dysfunktion kan ha omfattande och oväntade resultat.
Endoplasmatisk retikulumdysfunktion har varit inblandad i tillstånd som cystisk fibros och i Alzheimers, Huntingtons och Parkinsons sjukdomar. I varje fall tros cellulär dysfunktion som sätter stress på akuten bidra till de symtom som utvecklas. Sjukdomar som påverkar Golgi inkluderar medfödda störningar som orsakar leversjukdomar, psykisk funktionsnedsättning och anfall, och de orsakar vanligtvis döden innan ett barn fyller två år.
En stor familj av tillstånd som kallas mitokondriella störningar kan orsaka allt från matsmältningsproblem till blindhet, beroende på den specifika karaktären av sjukdomen som en person påverkas av. Dessa tillstånd kan vara svåra att behandla, eftersom de vanligtvis involverar medfödda defekter som orsakar skador på alla inblandade organeller över en given celltyp.