Organel

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
Celbiologie
De dierlijke cel
Animal Cell
Organellen van een dierlijke cel:
  1. Nucleolus
  2. Celkern
  3. Ribosoom (blauwe puntjes)
  4. Vesikel
  5. Ruw endoplasmatisch reticulum
  6. Golgicomplex
  7. Cytoskelet
  8. Glad endoplasmatisch reticulum
  9. Mitochondrion
  10. Vacuole
  11. Cytoplasma
  12. Lysosoom
  13. Centrosoom
  14. Celmembraan
Portaal  Portaalicoon  Biologie

Een organel is een gespecialiseerd onderdeel van een eukaryotische cel met een bepaalde functie.[1] Organellen zijn essentieel voor het laten verlopen van stofwisseling, het genereren van energie, het handhaven van structuur en instandhouding van het genetisch materiaal. Samenwerking tussen organellen ligt aan de basis van alle cellulaire activiteit.

Organellen van een cel kunnen vergeleken worden met organen binnen meercellige organismen. Door de ruimtelijke scheiding maken de organellen de diverse celprocessen mogelijk. Eukaryotische cellen worden dan ook "gecompartimenteerd" genoemd: ze bevatten membraan-omsloten compartimenten die zich naar bouw en functie van elkaar onderscheiden. Sommige celorganellen zijn opgebouwd uit membranen met een structuur die vergelijkbaar is met de celmembraan.[2]

De kwantiteit en vorm van organellen kan afhankelijk van het celtype sterk variëren. Dit is met name duidelijk bij cellen die gespecialiseerd zijn en een specifieke taak in het organisme vervullen. Plasmacellen bijvoorbeeld, die grote hoeveelheden antilichaammoleculen in de bloedbaan afscheiden, bevatten een uiterst omvangrijk endoplasmatisch reticulum, die nodig is voor de voortdurende eiwitsynthese. Organellen bevinden zich vaak op karakteristieke posities in het cytoplasma, zoals het golgiapparaat rond de celkern. De grootte, vorm, samenstelling en locatie van organellen zijn belangrijke aspecten die uiteindelijk bijdragen aan de functie van de cel als geheel.[1]

De meeste prokaryoten (bacteriën) beschikken niet over echte organellen. Er kunnen soms bacteriële microcompartimenten worden onderscheiden, zoals de carboxysomen in cyanobacteriën, die een functie hebben bij het vastleggen van CO2. Microcompartimenten kunnen beschouwd worden als primitieve organellen.[3]

Omschrijving[bewerken]

Er bestaan binnen de celbiologie verschillende definities van de term organel. Meestal wordt het synoniem gebruikt met celcompartiment (een ruimte die omgeven is door een lipide dubbellaag), maar sommige wetenschappers kiezen ervoor om de term te beperken tot alleen de celcompartimenten die hun eigen genetische materiaal bevatten.[4][5] Volgens deze definitie zijn alleen de mitochondriën en plastiden echte organellen. Mitochondriën en plastiden (zoals chloroplasten) onderscheiden zich van andere functionele celonderdelen doordat ze een eigen evolutionaire geschiedenis en daardoor hun eigen genetisch materiaal hebben ('chondroom', resp. 'plastoom'). Volgens de endosymbiontentheorie stammen ze oorspronkelijk af van prokaryoten die door middel van endosymbiose in een voorouderlijke eukaryote cel zijn gaan leven, en in de loop van de evolutie hun zelfstandigheid zijn verloren.[1]

Een vaker gebruikte, bredere definitie stelt dat een organel een functionele structuur is binnen een cel, al of niet door een membraan omgeven. Onder deze definitie vallen dus de membraan-ingesloten compartimenten (zoals het golgicomplex, de chloroplast), maar ook moleculaire complexen die geen membraan bevatten (zoals het ribosoom, de trilhaartjes, de nucleolus). Deze bredere definitie wordt in literatuur veel gebruikt en is algemeen geacepteerd.[6][7]

Eukaryotische organellen[bewerken]

Een cel van een eukaryoot organisme heeft een complexe interne structuur. Binnen de cel komen compartimenten voor, omgeven door membranen die vergelijkbaar zijn met de buitenste celmembraan. Bijna 50% van het totale volume van een eukaryotische cel wordt fysiek in beslag genomen door organellen.[1] De grootste organellen, zoals de celkern en vacuole, zijn over het algemeen duidelijk zichtbaar onder een traditionele lichtmicroscoop.

Niet alle eukaryoten bevatten onderstaande organellen. In bijzondere gevallen kunnen binnen cellen organellen afwezig zijn die over het algemeen als universeel beschouwd worden onder eukaryoten. Een goed voorbeeld hiervan is de afwezigheid van mitochondriën in de parasitaire protist Entamoeba histolytica.[8] Er zijn ook uitzonderingen in structuur van individuele organellen: sommige chloroplasten bevatten bijvoorbeeld niet een dubbel chloroplastmembraan, maar een drie- of vierlagig membraan.[9] Ook het aantal organellen binnen een cel kan sterk variëren, afhankelijk van functie en ouderdom.

grote eukaryotische organellen

Organel Voornaamste functie Structuur Organisme Opmerking
Celkern bestuurt alle cellulaire activiteiten door genexpressie, onderhoud en vorming van DNA en RNA dubbel membraan-compartiment alle eukaryoten bevat het gehele genoom
Chloroplast (plastide) fotosynthese, vangt energie uit licht voor de synthese van organisch materiaal dubbel membraan-compartiment planten, protisten, enkele kleptoplasten heeft eigen DNA; waren oorspronkelijk fotosynthetiserende cyanobacteriën
Endoplasmatisch reticulum (ER) transport en stofwisseling van eiwitten (ruw ER), vorming vetzuren (glad ER) enkel membraan-compartiment alle eukaryoten ruw ER is een netwerk van platte lamellen; glad ER is meer draadachtig, verbonden aan cytoskelet
Flagel voortbeweging eiwit sommige eukaryoten
Golgi-apparaat sorteren, vouwen, verwerken en modificeren van eiwitten enkel membraan-compartiment alle eukaryoten cis-zijde (convex) dichtst bij ruw ER; trans-zijde (concaaf) verst weg van ruw ER
Mitochondrium maakt energie beschikbaar in de vorm van ATP door oxidatie van glucose dubbel membraan-compartiment meeste eukaryoten heeft eigen DNA; waren oorspronkelijk dissimilerende prokaryoten
Vacuole opslag, transport, ondersteunt homeostase enkel membraan-compartiment alle eukaryoten zeer groot in plantencellen, speelt een rol in totstandkoming turgor

Veel van bovenstaande organellen maken deel uit van het zogenoemde endomembraansysteem, een netwerk van membranen bestaande uit de celkern, het endoplasmatisch reticulum, het golgi-apparaat, de lysosomen en de verschillende vesikels en vacuolen. Het endomembraansysteem vervult vele essentiële cellulaire functies: de synthese van eiwitten, het transport van eiwitten (naar membranen, naar organellen of naar het extracellulair milieu), metabolisme en lokalisatie van lipiden en het wegruimen van schadelijke stoffen.[1]

Plastiden zijn een groep organellen in plantencellen en eukaryotische algen die een gemeenschappelijke voorouder delen. Er zijn, naast de welbekende chloroplast, verschillende andere plastiden te onderscheiden:

kleine eukaryotische organellen en celcomponenten

Organel /
eiwitcomplex
Voornaamste functie Structuur Organismen
Autofagosoom blaasje dat materiaal in het cytoplasma verzamelt voor afbraak dubbel membraan-compartiment alle eukaryoten
Centriool aangrijpinspunt voor cytoskelet, regelt celdeling door vorming spoelfiguur ketens van tubuline dieren
Glycosoom glycolyse: de splitsing van glucose in pyrodruivenzuur enkel membraan-compartiment Sommige protozoa, zoals Trypanosomen
Glyoxysoom omzetting van vetten in suikers enkel membraan-compartiment planten
Hydrogenosoom maakt energie beschikbaar in anaërobe omstandigheden dubbel membraan-compartiment Enkele eencelligen
Lysosoom afbraak en afvoer van grote moleculen (zoals eiwitten en polysachariden) enkel membraan-compartiment dieren
Melanosoom synhtese en opslag van biologisch pigment enkel membraan-compartiment dieren
Myofibril contractie van spiercellen gebundelde filamenten dieren
Nucleolus vorming van ribosomen eiwitten, DNA en RNA meeste eukaryoten
Peroxisoom afbraak van metabool waterstofperoxide enkel membraan-compartiment alle eukaryoten
Proteasoom afbraak van onnodige of beschadigde eiwitten door middel van proteolyse zeer groot eiwitcomplex alle eukaryoten, alle archaea en sommige bacteriën
Pyrenoïde Assimilatie van koolstof, vermijding fotorespiratie eiwit-compartiment vele microalgen en enkele hauwmossen
Ribosoom eiwitproductie: vertaling van mRNA-code in een aminozuurvolgorde Ribosomaal RNA en ribosomale eiwitten alle eukaryoten
Trilhaar voortbeweging van stoffen in extracellulair milieu; celcommunicatie.[10] microtubuli dieren, protisten, enkele planten
Vesikel transport en stofwisseling van afval en voedingsdeeltjes enkel membraan-compartiment alle eukaryoten

Andere bijbehorende structuren:

Prokaryotische organellen[bewerken]

(A) Elektronenmicroscopische opname van Halothiobacillus neapolitanus, pijlen geven de carboxysomen aan.
(B) Opname van geïsoleerde carboyxsomen uit H. neapolitanus. Schaalbalk is 100 nm.[11]

Prokaryoten hebben in tegenstelling tot eukaryotische cellen een uiterst eenvoudige bouw. In het verleden ging men ervan uit dat dat prokaryoten geen functionele structuren in hun cytoplasma droegen, maar met de komst van sterkere microscopen en betere preparatietechnieken zijn meer en meer details van de prokaryotische cel aan het licht gekomen.[12]

In een onderzoek uit 1973 werd aangetoond dat sommige prokaryoten beschikken over een inwendig microcompartiment genaamd het carboxysoom.[13] Deze compartimenten hebben een diameter van 100–200 nm en zijn omgeven door een "schil" van eiwitten.[3] Nog verrassender was de ontdekking van het magnetosoom in 2006, een prokaryotisch organel dat door een membraan is omgeven en een rol speelt bij oriëntatie met behulp van magneetvelden.[14] Daarnaast werden celkern-achtige structuren gevonden in Planctomycetes, eveneens door een lipide membraan omgeven.[15]

prokaryotische organellen en celcomponenten

Organel / eiwitcomplex Voornaamste functie Structuur Organismen
Carboxysoom Assimilatie van koolstof, vermijding fotorespiratie eiwit-compartiment sommige bacteriën
Chlorosoom fotosynthese lichtopvangsysteem groene zwavelbacteriën
Flagel voortbeweging eiwitketens sommige prokaryoten en eukaryoten
Magnetosoom magnetoceptie voor oriëntatie anorganische kristallen, enkel-membraan magnetotactische bacteriën
Nucleoïde opslag en onderhoud van DNA, vorming van RNA DNA-eiwitten alle prokaryoten
Pilus Adhesie voor conjugatie van DNA een haarachtige structuur aan het membraanoppervlak met name gramnegatieve bacteriën
Plasmide uitwisseling van DNA ringvormig DNA sommige bacteriën
Ribosoom eiwitproductie: vertaling van mRNA-code in een aminozuurvolgorde rRNA en r-eiwitten bacteriën en archaea
Thylakoïde fotosynthese fotosysteemeiwitten en pigmenten voornamelijk cyanobacteriën

Zie ook[bewerken]