Jede Zelle in Ihrem Körper enthält Organellen (Strukturen, die bestimmte Funktionen haben). Genau wie bei den Organen im Körper trägt jede Organelle auf ihre eigene Weise dazu bei, dass die Zelle als Ganzes gut funktioniert. Der Zellkern, die Mitochondrien und die Chloroplasten sind allesamt Organellen.
Trotz ihrer zentralen Bedeutung für die Zellfunktion (und damit für alles Leben) wurden die Organellen erst nach der Erfindung des Transmissionselektronenmikroskops näher untersucht, wodurch sie erstmals im Detail sichtbar wurden.
Kernorganellen
Kernorganellen finden sich in praktisch allen eukaryontischen Zellen. Sie führen essentielle Funktionen aus, die für das Überleben der Zellen notwendig sind – Energie gewinnen, neue Proteine herstellen, Abfallstoffe loswerden und so weiter. Zu den Kernorganellen gehören der Zellkern, die Mitochondrien, das endoplasmatische Retikulum und einige andere. Das primäre Zilium (von dem kürzlich gezeigt wurde, dass es den Zellen hilft, ihre Umgebung wahrzunehmen) könnte auch ein Kernorganell sein, da es in den meisten Zellen vorhanden zu sein scheint.
Unterschiedliche Zelltypen haben unterschiedliche Mengen an einigen Organellen. Zum Beispiel neigen Zellen, die viel Energie verbrauchen, dazu, eine große Anzahl von Mitochondrien zu enthalten (die Organelle, die für die Energiegewinnung aus der Nahrung verantwortlich ist). Deshalb sind sehr aktive Muskelzellen oft voll von Mitochondrien.
Spezialisierte Organellen
Einige Zelltypen haben ihre eigenen spezialisierten Organellen, die Funktionen ausführen, die nicht von allen Zellen benötigt werden. Hier sind nur einige der spezialisierten Organellen, von denen wir wissen:
- Chloroplasten finden sich in Pflanzenzellen und anderen Organismen, die Photosynthese betreiben (z.B. Algen). Sie sind der Ort, an dem die Photosynthese stattfindet.
- Speichergranula finden sich in Zellen, die viel Material zur Sekretion (Abgabe aus der Zelle) produzieren. Zum Beispiel enthalten einige Zellen der Bauchspeicheldrüse (die Insulin für die Freisetzung in den Blutkreislauf produzieren) eine große Anzahl von Speicherkörnchen, die Insulin speichern, bis die Zelle ein Signal zur Freisetzung erhält.
- Mikrovilli sind winzige fingerartige Ausstülpungen auf der Oberfläche einer Zelle. Ihre Hauptfunktion ist es, die Oberfläche des Teils der Zelle, in dem sie sich befinden, zu vergrößern. Zellen in der Darmwand haben viele Mikrovilli, damit sie so viele Nährstoffe wie möglich aus dem Darm aufnehmen können.
Lage, Lage, Lage
In den Zellen neigen Organellen dazu, sich in der Nähe der Stelle zu sammeln, an der sie ihre Aufgabe erfüllen. In Spermazellen zum Beispiel sind die Mitochondrien um die Basis des Schwanzes konzentriert, wo sie Energie für das schnelle „Schwimmen“ des Spermas zur Eizelle während der Befruchtung liefern. In Darmwandzellen sind die Mikrovilli auf der dem Darmraum zugewandten Seite der Zelle gruppiert, so dass die Zellen ihre Oberfläche für die Aufnahme von Nährstoffen maximieren.
Zooming in on organelles
Mikroskope sind entscheidend für das Verständnis der Organellen. Tatsächlich wüssten wir ohne Mikroskope nicht einmal, dass Organellen existieren! Die meisten Organellen sind jedoch mit dem Lichtmikroskop nicht deutlich sichtbar, und diejenigen, die man sehen kann (wie der Zellkern, die Mitochondrien und die Golgi), können nicht im Detail untersucht werden, weil ihre Größe nahe an der Auflösungsgrenze des Lichtmikroskops liegt. Die detaillierte Struktur der Organellen wurde erst nach der Entwicklung des Transmissionselektronenmikroskops (TEM) deutlich, das es ermöglichte, einzelne Organellen mit hoher Auflösung zu betrachten.
Die detaillierte Information über die Struktur der Organellen war sehr wichtig für das Verständnis ihrer Funktionsweise. Zum Beispiel zeigte das TEM, dass Mitochondrien zwei Membranen enthalten und dass die innere in der äußeren stark gefaltet ist. Dies half den Wissenschaftlern zu verstehen, wie Mitochondrien Energie aus der Nahrung gewinnen.