Organel

Celbiologie
De dierlijke cel
Componenten van een dierlijke cel: Nucleolus Celkern Ribosoom (blauwe puntjes) Vesikel Ruw endoplasmatisch reticulum Golgicomplex Cytoskelet Glad endoplasmatisch reticulum Mitochondrion Vacuole Cytosol Lysosoom Centrosoom Celmembraan
Portaal    Biologie

Een organel is een onderdeel van een eukaryote cel, met een gespecialiseerde functie.^[1] Organellen zijn essentieel voor het laten verlopen van stofwisseling, het genereren van energie, het handhaven van de celstructuur, en voor de instandhouding van het genetisch materiaal in de cel. 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. Eukaryote cellen worden dan ook "gecompartimenteerd" genoemd: ze bevatten membraan-omsloten compartimenten die zich naar bouw en functie van elkaar onderscheiden. Niet alle organellen zijn door een membraan omgeven.

Organellen variëren in aantal en vorm. 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, nodig voor de voortdurende eiwitsynthese. 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.^[2]

Er bestaan binnen de celbiologie verschillende definities van de term organel. Meestal wordt het als synoniem gebruikt van celcompartiment, een ruimte in de cel die omgeven is door een lipide dubbellaag. Sommige wetenschappers beperken de term 'organel' tot die celcompartimenten, die hun eigen genetisch materiaal bevatten.^[3][4] 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, juist veel 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 en de chloroplast, maar ook moleculaire complexen die geen membraan bevatten, zoals het ribosoom, de trilhaartjes of de nucleolus. Deze bredere definitie wordt in de vakliteratuur veel gebruikt en is algemeen geaccepteerd.^[5][6]

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.^[7] Er zijn ook uitzonderingen in structuur van individuele organellen: sommige chloroplasten bevatten bijvoorbeeld niet een dubbel chloroplastmembraan, maar een drie- of vierlagig membraan.^[8] Ook het aantal organellen binnen een cel kan sterk variëren, afhankelijk van functie en ouderdom.

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 chloroplast, verschillende andere plastiden te onderscheiden:

• Chloroplast, groene plastiden bij groewieren en landplanten
  • Phaeoplast, bruine gemodificeerde chloroplast van bruinwieren
  • Rhodoplast, rode gemodificeerde chloroplast van roodwieren
  • Dinoplast: gemodificeerde chloroplast van dinoflagellaten
  • Apicoplast: gemodificeerde chloroplast van Apicomplexa
• Chromoplast, gekleurde plastiden die biopigmenten opslaan en vormen,
• Leukoplast, kleurloze plastiden die een functie hebben bij het omzetten van glucose in zetmeel,
• Amyloplast, kleurloze plastiden die zetmeel opslaan,
• Etioplast, kleurloze plastiden die door lichtgebrek uit proplastide ontstaan,
• Gerontoplast, uit chloroplast ontstane plastiden in vergelende bladeren

Andere bijbehorende structuren:

• Cytosol, de grondvloeistof van het cytoplasma
• Nucleosoom, complex van DNA en histonen
• Microtubuli, buisvormige eiwitketens
• Plasmamembraan, om de cel heen

Prokaryoten hebben, in vergelijking met eukaryote cellen, een uiterst eenvoudige bouw. In het verleden ging men ervan uit dat prokaryoten geen echte organellen bezitten, maar met de komst van sterkere microscopen en verbeterde biochemische technieken, zijn er steeds meer details van de prokaryote cel aan het licht gekomen.^[11]

Een onderzoek uit 1973 toonde aan dat sommige prokaryoten beschikken over een inwendig microcompartiment, genaamd het carboxysoom.^[12] Deze compartimenten hebben een diameter van 100–200 nm en zijn omgeven door een "schil" van eiwitten.^[2] 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.^[13] Daarnaast werden celkern-achtige structuren gevonden in Planctomycetes, eveneens door een lipide membraan omgeven.^[14]

• Celbiologie
• Endomembraansysteem

Zie de categorie Organelles van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.