Τα οργανίδια είναι μικροσκοπικές δομές που εκτελούν πολύ συγκεκριμένες λειτουργίες μέσα στα κύτταρα. Ο όρος είναι μια αναφορά σε όργανα, παρομοιάζοντας τον τρόπο λειτουργίας αυτών των δομών στα κύτταρα με τον τρόπο που λειτουργούν τα όργανα στο σώμα. Ένας αριθμός διαφορετικών οργανιδίων μπορεί να βρεθεί μέσα σε διάφορους τύπους φυτικών, ζωικών και βακτηριακών κυττάρων. Το καθένα έχει τη δική του σημαντική αποστολή, όπως η παραγωγή ενέργειας ή η παραγωγή πρωτεϊνών.
Τύποι
Αυτές οι δομές έχουν ένα ευρύ φάσμα λειτουργιών, οι περισσότερες από τις οποίες είναι εργασίες που είναι κρίσιμες για τη ζωή του κυττάρου. Οι πιο σημαντικές δομές είναι ο πυρήνας, το ενδοπλασματικό δίκτυο (ER), η συσκευή Golgi, τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες. Καθένα από αυτά τείνει να βρίσκεται σε συγκεκριμένες περιοχές των κυττάρων. Τυπικά, ο πυρήνας βρίσκεται κοντά στο κέντρο, με το ER και το Golgi να βρίσκονται κοντά και τα υπόλοιπα οργανίδια εξαπλώνονται μέσα στο κύτταρο.
Ο τύπος και ο αριθμός των οργανιδίων που υπάρχουν μέσα σε ένα κύτταρο ποικίλλει, ανάλογα με τον σκοπό του κυττάρου. Για παράδειγμα, σχεδόν όλα τα φυτικά και ζωικά κύτταρα περιέχουν έναν πυρήνα, με αξιοσημείωτη εξαίρεση τα ώριμα ερυθρά αιμοσφαίρια, τα οποία δεν περιέχουν οργανίδια ή γενετικό υλικό. Ένα άλλο παράδειγμα είναι ότι τα μυϊκά κύτταρα έχουν συνήθως πολύ περισσότερα μιτοχόνδρια από άλλους τύπους κυττάρων, επειδή απαιτείται περισσότερη ενέργεια για να διατηρηθεί η αποτελεσματική λειτουργία των μυϊκών κυττάρων.
Structure
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι ο γενικός λόγος που εξελίχθηκαν τα οργανίδια είναι ότι τα κύτταρα επωφελούνται από την απομόνωση των πολλών πολύπλοκων χημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν μέσα τους. Μέσα στα φυτικά και ζωικά κύτταρα, το καθένα είναι εγκλεισμένο στη δική του μεμβράνη, η οποία βοηθά τη μονάδα να λειτουργεί. Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα αυτής της προστασίας είναι ότι, μέσα σε μια μονάδα που περικλείεται από μεμβράνη, χημικές συνθήκες όπως το pH μπορούν να τροποποιηθούν χωρίς να επηρεαστεί ολόκληρο το κύτταρο. Ομοίως, τα περιεχόμενα του καθενός απομονώνονται από αυτό που συμβαίνει μέσα στο κύτταρο γενικά.
Ορισμένα οργανίδια είναι τόσο μεγάλα που το σχήμα και η επιφάνειά τους μπορούν να φανούν κάτω από ένα μικροσκόπιο φωτός. Αυτά περιλαμβάνουν τα μιτοχόνδρια και το Golgi, καθώς και τον κυτταρικό πυρήνα. Ωστόσο, απαιτείται ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο για να τα δει κανείς πιο προσεκτικά. Μόλις αυτές οι δομές μπορούσαν να εξεταστούν μέσω ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, οι ερευνητές άρχισαν να καταλαβαίνουν πώς λειτουργούσαν.
Παραγωγή ενέργειας
Τα μιτοχόνδρια είναι υπεύθυνα για την παροχή των κυττάρων με χρησιμοποιήσιμη ενέργεια. Βρίσκονται στους πιο πολύπλοκους οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένων των μυκήτων και των φυτών καθώς και των ζώων. Η κύρια λειτουργία αυτών των δομών είναι να παράγουν ένα μόριο που ονομάζεται τριφωσφορική αδενοσίνη ή ATP, το οποίο είναι η κύρια πηγή ενέργειας στα κύτταρα των ζώων και των μυκήτων και μια δευτερεύουσα πηγή για τα φυτά. Τα μιτοχόνδρια έχουν επίσης πρόσθετες λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένης της ρύθμισης του μεταβολισμού των κυττάρων και της αποθήκευσης ασβεστίου.
Ορισμένα οργανίδια βρίσκονται μόνο σε έναν συγκεκριμένο τύπο οργανισμού. Το πιο γνωστό παράδειγμα είναι οι χλωροπλάστες, οι οποίοι βρίσκονται μόνο στα κύτταρα των φυτών και των φυκιών. Οι χλωροπλάστες χρησιμοποιούν το ηλιακό φως για να παράγουν γλυκόζη μέσω της διαδικασίας που είναι γνωστή ως φωτοσύνθεση. Ένα άλλο παράδειγμα είναι το καρβοξυσώμα, το οποίο βρίσκεται μόνο σε ορισμένα βακτηριακά είδη. Τα καρβοξυσώματα επιτρέπουν στα βακτήρια να μετατρέψουν τον άνθρακα σε οργανικά μόρια που μπορούν να χρησιμοποιήσουν για ενέργεια.
Παραγωγή πρωτεϊνών και αλληλεπιδράσεις DNA
Πολλά οργανίδια είναι σε θέση να επικοινωνούν μεταξύ τους, είτε λόγω της εγγύτητάς τους, είτε μέσω χημικής σηματοδότησης. Για παράδειγμα, το ενδοπλασματικό δίκτυο συνδέεται με τη συσκευή Golgi και και οι δύο αυτές μονάδες εμπλέκονται στην παραγωγή νέων πρωτεϊνών. Νέες πρωτεΐνες παράγονται στο ενδοπλασματικό δίκτυο και από εκεί μετακινούνται στο Golgi, όπου τροποποιούνται και συσκευάζονται για μεταφορά σε άλλες θέσεις του κυττάρου.
Ένα άλλο παράδειγμα αυτής της επικοινωνίας είναι αυτό που συμβαίνει μεταξύ του πυρήνα ενός κυττάρου και των άλλων οργανιδίων μέσα σε αυτό. Αν και ο πυρήνας και το DNA που περιέχει δεν συνδέονται φυσικά με άλλες κυτταρικές δομές, επικοινωνεί με το υπόλοιπο κύτταρο μέσω μορίων σηματοδότησης πρωτεΐνης. Η μεμβράνη που περιβάλλει τον πυρήνα ελέγχει τι μπορεί να εισέλθει και να εξέλθει από τη δομή, περιορίζοντας την κυκλοφορία σε ειδικές πρωτεΐνες που είναι σε θέση να αλληλεπιδράσουν με κλώνους DNA.
Ασθένειες
Ακριβώς όπως τα μεγαλύτερα όργανα μπορεί να επηρεαστούν από προβλήματα υγείας, τα μεμονωμένα οργανίδια μπορεί επίσης να υπόκεινται σε ιατρικές παθήσεις και συγγενείς διαταραχές. Αυτές οι δομές είναι τόσο απαραίτητες για τη λειτουργία των κυττάρων που οι ασθένειες που τις επηρεάζουν συχνά προκαλούν σοβαρά συμπτώματα και, σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι θανατηφόρα. Η δυσλειτουργία μπορεί να έχει εκτεταμένα και απροσδόκητα αποτελέσματα.
Η δυσλειτουργία του ενδοπλασματικού δικτύου έχει εμπλακεί σε καταστάσεις όπως η κυστική ίνωση και οι ασθένειες Alzheimer, Huntington και Parkinson. Σε κάθε περίπτωση, η κυτταρική δυσλειτουργία που ασκεί πίεση στο ER πιστεύεται ότι συμβάλλει στα συμπτώματα που αναπτύσσονται. Οι ασθένειες που επηρεάζουν το Golgi περιλαμβάνουν συγγενείς διαταραχές που προκαλούν ηπατική νόσο, νοητική αναπηρία και επιληπτικές κρίσεις και συνήθως προκαλούν θάνατο πριν το παιδί φτάσει τα δύο χρόνια.
Μια μεγάλη οικογένεια καταστάσεων γνωστών ως μιτοχονδριακές διαταραχές μπορεί να προκαλέσει τα πάντα, από πεπτικά προβλήματα έως τύφλωση, ανάλογα με τη συγκεκριμένη φύση της διαταραχής από την οποία επηρεάζεται ένα άτομο. Αυτές οι καταστάσεις μπορεί να είναι δύσκολο να αντιμετωπιστούν, καθώς συνήθως περιλαμβάνουν συγγενή ελαττώματα που προκαλούν βλάβη σε όλα τα οργανίδια που εμπλέκονται σε έναν δεδομένο τύπο κυττάρου.