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 gespecialiseerd onderdeel van een eukaryotische cel met een bepaalde functie. 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. 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.

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.

Omschrijving

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. 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.

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 geaccepteerd.

Eukaryotische organellen

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. 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. Er zijn ook uitzonderingen in structuur van individuele organellen: sommige chloroplasten bevatten bijvoorbeeld niet een dubbel chloroplastmembraan, maar een drie- of vierlagig membraan. 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.

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:

• 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

Prokaryotische organellen

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

Prokaryoten hebben in tegenstelling tot eukaryotische cellen een uiterst eenvoudige bouw. In het verleden ging men ervan uit dat dat prokaryoten geen echte organellen bezitten, maar met de komst van sterkere microscopen en verbeterde biochemische technieken zijn meer en meer details van de prokaryotische cel aan het licht gekomen.

In een onderzoek uit 1973 werd aangetoond dat sommige prokaryoten beschikken over een inwendig microcompartiment genaamd het carboxysoom. Deze compartimenten hebben een diameter van 100–200 nm en zijn omgeven door een "schil" van eiwitten. 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. Daarnaast werden celkern-achtige structuren gevonden in Planctomycetes, eveneens door een lipide membraan omgeven.

Zie ook

• Celbiologie
• Cytoskelet
• Endomembraansysteem

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