ZELLORGANELLEN IN TIERISCHEN UND PFLANZLICHEN ZELLEN: EIGENSCHAFTEN, FUNKTIONEN - BIOLOGIE - 2025

Die Zellorganellen sind die Strukturen, aus denen die Zellen bestehen - als "kleine Körper" -, die metabolische, synthetische, strukturelle Funktionen der Produktion und des Energieverbrauchs erfüllen.

Diese Strukturen sind im Zellzytoplasma enthalten und im Allgemeinen bestehen alle eukaryotischen Zellen aus einem Grundsatz intrazellulärer Organellen. Diese können zwischen membranös (sie haben eine Plasmamembran) und nichtmembranös (ihnen fehlt eine Plasmamembran) unterschieden werden.

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Jede Organelle hat einen einzigartigen Satz von Proteinen, die sich im Allgemeinen auf der Membran oder in der Organelle befinden.

Es gibt Organellen, die für die Verteilung und den Transport von Proteinen (Lysosomen) verantwortlich sind, andere erfüllen metabolische und bioenergetische Funktionen (Chloroplasten, Mitochondrien und Peroxisomen), die Zellstruktur und -bewegung (Filamente und Mikrotubuli) und es gibt solche, die Teil der Oberfläche sind Zelle (Plasmamembran und Zellwand).

Prokaryontische Zellen haben keine membranösen Organellen, während in eukaryotischen Zellen beide Arten von Organellen vorkommen. Diese Strukturen können auch nach ihrer Funktion in der Zelle klassifiziert werden.

Organellen: häutig und nicht häutig

Membranorganellen

Diese Organellen haben eine Plasmamembran, mit der die innere Umgebung vom Zellzytoplasma getrennt werden kann. Die Membran hat vesikuläre und röhrenförmige Formen 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 Membranorganellen finden wir Folgendes:

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

-Raues endoplasmatisches Retikulum (RER), Ort, an dem die Proteinsynthese und Modifikation neu synthetisierter Proteine ​​stattfindet.

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

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

-Endosomen nehmen an der Endozytose teil und klassifizieren und leiten Proteine ​​an ihre endgültigen Ziele um.

-Lysosomen, enthalten Verdauungsenzyme und sind an der Phagozytose beteiligt.

-Transportieren Sie Vesikel, übersetzen Sie Material und nehmen Sie an Endozytose und Exozytose teil.

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

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

Nichtmembranöse Organellen

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

Unter den nichtmembranösen 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.

-Centrioli, zylindrische Strukturen, von denen die Basalkörper der Zilien abgeleitet sind.

-Ribosomen sind an der Proteinsynthese beteiligt und bestehen aus ribosomaler RNA (rRNA).

Organellen in tierischen Zellen

Tierzelle (Quelle: Animal_cell_structure_en.svg: LadyofHats (Mariana Ruiz) abgeleitete Arbeit: Mel 23 Vortrag über Wikimedia Commons)

Tiere üben tägliche Aktivitäten wie Schutz, Fütterung, Verdauung, Bewegung, Fortpflanzung und sogar Tod aus. Viele dieser Aktivitäten werden auch in den Zellen ausgeführt, aus denen diese Organismen bestehen, und werden von den zellulären Organellen ausgeführt, aus denen die Zelle besteht.

Im Allgemeinen haben alle Zellen in einem Organismus die gleiche Organisation und verwenden ähnliche Mechanismen, um alle ihre Aktivitäten auszuführen. Einige Zellen können sich jedoch so sehr auf eine oder mehrere Funktionen spezialisieren, dass sie sich von den anderen dadurch unterscheiden, dass sie eine größere Anzahl oder Größe bestimmter zellulärer Strukturen oder Regionen aufweisen.

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

Ader

Der Kern ist die größte Organelle in der Zelle und stellt das herausragendste Merkmal eukaryotischer Zellen dar, da er sie von prokaryotischen Zellen unterscheidet. Es ist gut begrenzt durch zwei Kernmembranen oder Hüllen, die Poren haben. Innerhalb des Kerns befindet sich die DNA in Form von Chromatin (kondensiert und lax) und der Nucleolus.

Kernmembranen ermöglichen die Isolierung des Inneren des Zellkerns des Zellzytoplasmas und dienen zusätzlich 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 Durchgang von Proteinen und RNAs, halten die innere Zusammensetzung des Kerns stabil und erfüllen auch Schlüsselrollen bei der Regulation der Genexpression.

Das Zellgenom ist in diesen Organellen enthalten, weshalb es als Lagerhaus für die genetische Information der Zelle dient. Die RNA-Transkription und -Verarbeitung sowie die DNA-Replikation erfolgen innerhalb des Kerns, und nur die Translation erfolgt außerhalb dieser Organelle.

Plasma Membran

Kunststoffmembran

Die Plasma- oder Zellmembran ist eine Struktur, die aus zwei Schichten amphipathischer Lipide mit einem hydrophoben und einem hydrophilen Teil (Lipiddoppelschicht) und einigen Proteinen (integrale Membran und periphere) besteht. Diese Struktur ist dynamisch und an verschiedenen physiologischen und biochemischen Prozessen in Zellen beteiligt.

Die Plasmamembran ist dafür verantwortlich, das Zellinnere von der Umgebung isoliert zu halten. Es steuert den Durchgang aller Substanzen und Moleküle, die in die Zelle eintreten und diese verlassen, durch verschiedene Mechanismen wie einfache Diffusion (zugunsten eines Konzentrationsgradienten) und aktiven Transport, wenn Transportproteine ​​benötigt werden.

Raues endoplasmatisches Retikulum

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

Das raue endoplasmatische Retikulum (RER) hat eine große Anzahl von Ribosomen an seiner Außenfläche und enthält auch Vesikel, die sich bis zum Golgi-Apparat erstrecken. Es ist Teil des Proteinsynthesesystems der Zelle. Die synthetisierten Proteine ​​gelangen in die RER-Tanks, wo sie transformiert, akkumuliert und transportiert werden.

Sekretorische Zellen und Zellen mit einer großen Menge an Plasmamembran, wie z. B. Neuronen, haben ein gut entwickeltes raues endoplasmatisches Retikulum. Die Ribosomen, aus denen das RER besteht, sind für die Synthese von sekretorischen Proteinen und Proteinen verantwortlich, aus denen andere zelluläre Strukturen wie Lysosomen, Golgi-Apparate und Membranen bestehen.

Glattes endoplasmatisches Reticulum

Das glatte endoplasmatische Retikulum (REL) ist an der Lipidsynthese beteiligt und es fehlen membranassoziierte Ribosomen. Es besteht aus kurzen Röhrchen, die dazu neigen, eine röhrenförmige Struktur zu haben. Es kann vom RER getrennt oder eine Erweiterung davon sein.

Zellen, die mit der Lipidsynthese und der Steroidsekretion assoziiert sind, haben hochentwickelte RELs. Diese Organelle ist auch an den Prozessen der Entgiftung und Konjugation von Schadstoffen beteiligt, die in Leberzellen hoch entwickelt sind.

Sie haben Enzyme, die hydrophobe Verbindungen wie Pestizide und Karzinogene modifizieren und sie in wasserlösliche Produkte verwandeln, die leicht abgebaut werden können.

Golgi-Apparat

Im Golgi-Apparat werden die im endoplasmatischen Retikulum synthetisierten und modifizierten Proteine ​​empfangen. In dieser Organelle können diese Proteine ​​anderen Modifikationen unterzogen werden, um schließlich zu Lysosomen, Plasmamembranen oder zur Sekretion bestimmt zu werden. Glykoproteine ​​und Sphingomyelin werden im Golgi-Apparat synthetisiert.

Diese Organelle besteht aus einigen Arten von Beuteln, die von einer Membran umgeben sind, die als Zisternen bekannt ist, und sie weisen assoziierte Vesikel auf. Zellen, die Proteine ​​durch Exozytose sezernieren, und solche, die Membranen und membranassoziierte Proteine ​​synthetisieren, haben einen hochaktiven Golgi-Apparat.

Die Struktur und Funktion des Golgi-Apparats weist die Polarität auf. Der dem RER am nächsten gelegene Teil 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 stattfinden. 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 zu ihren endgültigen Zielen.

Lysosomen

Teil einer Zelle, einschließlich des Lysosoms

Lysosomen sind Organellen, die Enzyme enthalten, die Proteine, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate und Lipide abbauen können. Sie sind im Grunde das Verdauungssystem von Zellen, die biologische Polymere abbauen, die von außerhalb der Zelle eingefangen wurden, und die zelleigenen Produkte (Autophagie).

Obwohl sie je nach dem für die Verdauung gewonnenen Produkt in verschiedenen Formen und Größen vorliegen können, sind diese Organellen im Allgemeinen dichte kugelförmige Vakuolen.

Die durch Endozytose eingefangenen Partikel werden zu den Endosomen transportiert, die später 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

Grafische Darstellung eines Peroxisoms.
Quelle: Rock 'n Roll

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, indem} sie seine Zellkonzentration kontrolliert. Leber- und Nierenzellen weisen erhebliche Mengen an Peroxisomen auf, wobei dies die Hauptentgiftungszentren im Körper sind.

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

Mitochondrien

Mitochondrien. Entnommen und bearbeitet von: LadyofHats.

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

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

Mitochondrien sind dadurch gekennzeichnet, dass sie ihre eigene DNA enthalten und für tRNA, rRNA und einige mitochondriale Proteine ​​kodieren können. Die meisten mitochondrialen Proteine ​​werden auf den Ribosomen translatiert und durch die Einwirkung spezifischer Signale in die Mitochondrien transportiert.

Die Assemblierung von Mitochondrien umfasst Proteine, die von ihrem eigenen Genom codiert werden, andere Proteine, die im Kerngenom codiert sind, und Proteine, die aus dem Cytosol importiert werden. Die Anzahl dieser Organellen nimmt während der Interphase 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 übereinanderliegenden Untereinheiten, die Proteine ​​und RNA enthalten. Sie spielen eine wichtige Rolle beim Aufbau von Polypeptidketten während der Translation.

Ribosomen können frei im Zytoplasma gefunden oder mit dem endoplasmatischen Retikulum assoziiert werden. Durch ihre aktive Teilnahme an der Proteinsynthese werden sie durch mRNA in Ketten von bis zu fünf Ribosomen gebunden, die als Polyribosomen bezeichnet werden. Auf Proteinsynthese spezialisierte Zellen haben große Mengen dieser Organellen.

Organellen in Pflanzenzellen

Morphoanatomie einer Pflanzenzelle (Quelle: Ævar Arnfjörð Bjarmason / Galerie über Wikimedia Commons)

Die meisten der zuvor beschriebenen Organellen (Kern, endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat, Ribosomen, Plasmamembran und Peroxisomen) befinden sich als Teil von Pflanzenzellen, wo sie im Wesentlichen die gleichen Funktionen wie in tierischen Zellen erfüllen.

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

Zellwand

Die Zellwand ist ein Glucoprotein-Netzwerk, das in praktisch allen Pflanzenzellen vorhanden ist. Es spielt eine wichtige Rolle beim zellulären Austausch von Substanzen und Molekülen und 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 das Einsetzen der Zellplatte, einer Partition, die durch die Fusion von Golgi-Vesikeln im Zentrum der mitotischen Figur gebildet wird.

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

Vakuolen

Vakuolen sind eine der größten in Pflanzenzellen vorhandenen Organellen. Sie sind von einer einfachen Membran umgeben und haben die Form von Säcken, in denen Wasser gespeichert und Substanzen wie Stärken und Fette oder Abfallstoffe und Salze reserviert werden. Sie bestehen aus hydrolytischen Enzymen.

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

Plastiden

Plastiden sind Organellen, die von einer Doppelmembran umgeben sind. Sie werden in Chloroplasten, Amyloplasten, Chromoplasten, Oleoplasten, Proteinoplasten, Proplasten und Ätioplasten eingeteilt.

Diese Organellen sind halbautonom, da sie ihr eigenes Genom enthalten, das als Nukleoid in der Organellenmatrix oder im Stroma bekannt ist, sowie eine Replikations-, Transkriptions- und Translationsmaschinerie.

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 Organellen in Zellen und kommen in verschiedenen Regionen vor. Sie sind in grünen Blättern und Geweben vorhanden, die Chlorophyll enthalten. Sie greifen in die Erfassung von Sonnenenergie und die Fixierung von atmosphärischem Kohlenstoff im Photosyntheseprozess ein.

-Amyloplasten werden in Reservegeweben gefunden. Ihnen fehlt Chlorophyll und sie sind voller Stärke, dienen als Speicher für diese und nehmen auch an der gravitropen Wahrnehmung in der Wurzelkappe teil.

-Die Chromoplasten speichern Pigmente, sogenannte Carotine, die mit den orangen und gelben Färbungen von Herbstblättern, Blüten und Früchten assoziiert sind.

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

-Proplastidien sind kleine Plastiden, die in meristematischen Zellen von Wurzeln und Stängeln vorkommen. Ihre Funktion ist nicht sehr klar, obwohl angenommen wird, dass sie Vorläufer der anderen Plastiden sind. Die Reformation der Proplastiden ist mit der Re-Differenzierung einiger reifer Plastiden verbunden.

-Die Ätioplasten kommen in Keimblättern von Pflanzen vor, die im Dunkeln wachsen. Wenn sie Licht ausgesetzt werden, differenzieren sie sich schnell zu Chloroplasten.

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