Organel

Organel terimi hücre biyolojisi alanında bir hücre içinde belirli işlevleri yerine getiren özelleşmiş bileşenleri ifade eder. Bu terim, bu yapıların insan vücudundaki organlara benzediği, ancak daha küçük ölçekte olduğu kavramından türetilmiştir. Organeller iki ana gruba ayrılabilir: kendi lipid çift tabakaları içinde olanlar (membrana bağlı organeller olarak adlandırılır) ve çevreleyen lipid çift tabakaları olmayan farklı fonksiyonel birimler olanlar (membrana bağlı olmayan organeller olarak adlandırılır).

Organeller hücreler içinde çeşitli temel rollere hizmet eder ve mikroskopik inceleme yoluyla gözlemlenebilir ve tanımlanabilirler. Ayrıca, hücre fraksiyonlaması olarak bilinen bir süreç kullanılarak izole edilebilir ve saflaştırılabilirler. Organeller, bir zarla çevrili gerçek bir çekirdek içeren bir hücre türü olan ökaryotik hücrelerde özellikle çeşitlidir. Ökaryotik hücrelerde bulunan organellere örnek olarak endomembran sisteminin bileşenleri (nükleer zarf, endoplazmik retikulum ve Golgi aparatı gibi) ile mitokondri ve plastidler gibi yapılar verilebilir.

Gerçek bir çekirdeğe sahip olmayan prokaryotik hücrelerin, ökaryotik hücrelerle aynı zara bağlı organellere sahip olmadığını belirtmek gerekir. Bununla birlikte, bazı prokaryotik hücreler, prokaryotik bağlamda ilkel organeller olarak kabul edilen protein kaplı mikro bölmeler içerir. Bazı prokaryotlarda zara bağlı başka yapıların da bulunduğuna dair kanıtlar vardır. Ayrıca, motoruyla birlikte hücre dışına uzanan prokaryotik flagellum ve büyük ölçüde hücre dışı pilus gibi bileşenler, ökaryotik organellerden farklılıklarına rağmen genellikle organel olarak adlandırılır.

Biyoloji alanında organlar, bir organizma içindeki farklı işlevsel birimler olarak tanımlanır. Bu kavram, bu organlar ile tek tek hücrelerde bulunan mikroskobik alt yapılar arasında bir analoji kurmaktadır. İlginç bir şekilde, ilk biyoloji metinleri genellikle bu iki organizasyon seviyesi arasındaki net ayrımı göz ardı etmiştir.

1830'larda Félix Dujardin, Ehrenberg tarafından önerilen ve mikroorganizmaların daha küçük ölçekte de olsa çok hücreli hayvanlara benzer organlara sahip olduğunu öne süren hakim teoriye karşı çıkmıştır.

Hücresel yapıları tanımlamak için "organ" teriminin küçültülmüş bir formunu ortaya koyma kredisi, 1884 yılında bunu yapan Alman zoolog Karl August Möbius'a aittir. Hücreler içindeki bu minyatür yapıları ifade etmek için "organula" (çoğul: "organula") terimini kullanmıştır. Möbius bu seçimini, çok hücreli organizmalarda bulunan karmaşık organların aksine, bu "organella"ların tek bir hücrenin yalnızca farklı şekillerdeki bileşenleri olduğunu açıklayarak gerekçelendirmiştir.

Daha geniş tanım, organelleri bir hücre içinde, tipik olarak bir veya iki lipid çift tabakası ile çevrili, zara bağlı yapılar olarak kabul eder. Bununla birlikte, bir hücrede bu zara bağlı kritere uymayan bazı işlevsel birimler de ribozomlar dahil olmak üzere organel olarak adlandırılır. Bu durum, zara bağlı ve zara bağlı olmayan organeller arasında bir ayrıma yol açmıştır. Genellikle büyük biyomoleküler kompleksler olarak adlandırılan zara bağlı olmayan organeller, belirli işlevlere sahip büyük makromolekül topluluklarıdır, ancak zar sınırlarından yoksundurlar. Bunlara örnek olarak ribozomlar ve spliceozomlar gibi büyük RNA ve protein kompleksleri, proteazomlar ve DNA polimeraz III holoenzimleri gibi büyük protein kompleksleri ve bazı membran protein kompleksleri verilebilir. Ek olarak, nükleozomlar, sentriyoller, mikrotübül düzenleyici merkezler gibi büyük DNA ve protein kompleksleri ve hücre iskeleti, flagellum, nükleolus, stres granülleri, germ hücre granülleri ve nöronal taşıma granülleri gibi diğer hücresel yapılar da membrana bağlı olmayan organeller olarak kabul edilir. Bu organellerin oluşumu ve bakımı genellikle sıvı-sıvı faz ayrımı adı verilen bir süreçle karşılaştırılır.

Ökaryotik hücreler yapısal olarak karmaşıktır ve tanımlama gereği, dıştaki hücre zarına benzeyen lipid zarlarla çevrili iç bölmelerle kısmen organize edilmiştir. Çekirdek ve vakuol gibi daha büyük organeller, ışık mikroskobu ile kolayca görülebilir. Mikroskopun icadından sonraki ilk biyolojik keşifler arasındaydılar.

Tüm ökaryotik hücreler aşağıda listelenen tüm organellere sahip değildir. Özel organizmalar, ökaryotlara özgü olarak düşünülebilecek bazı organelleri (örneğin, mitokondri) içermeyen hücrelere sahiptir. Ayrıca, tablolarda listelenen organellerin etrafındaki zarların sayısında da nadir istisnalar bulunmaktadır. Bunun yanı sıra, bir hücrede bulunan her türlü organelin bireysel sayısı, o hücrenin işlevine bağlı olarak değişir.

Prokaryotlar yapısal olarak ökaryotlar kadar karmaşık değildir. Bir zamanlar iç organizasyonları olmadığına, hücre bölmesi ve iç membranlardan yoksun olduklarına inanılıyordu, fakat zamanla prokaryotların iç yapıları hakkında bu varsayımları çürüten detaylar ortaya çıkmıştır. 1970'lerde geliştirilen yanıltıcı bir fikir, bakterilerin hücre zarı kıvrımları olan mesozomları içerebileceği fikriydi, ancak bunların daha sonra hücreleri elektron mikroskobuna hazırlamak için kullanılan kimyasallar tarafından üretilen hatalar olduğu gösterilmiştir.

Ancak, en azından bazı prokaryotlarda bölümleştirmenin olduğuna dair artan kanıtlar vardır. Son araştırmalar, en azından bazı prokaryotların, karboksizom gibi mikro bölmelere sahip olduğunu ortaya koymuştur. Bu alt hücre bölümleri 100-200 nm çapında olup, proteinlerin oluşturduğu bir kabukla çevrilidir. Daha da çarpıcı olanı, 2006'da bakterilerde zarla sınırlı magnetozomların tanımlanmasıdır.

Bakteri filumu Planctomycetota, birçok bölümleştirme özelliği göstermiştir. Planctomycetota hücre planı, sitoplazmayı parifoplazm (dış ribozom içermeyen alan) ve pirellulozom (veya riboplazm, içerisinde ribozom bulunduran alan) olmak üzere ikiye ayıran sitoplazm içi zarları içerir. Bu organizasyon, birçok sitoplazm içi membranla, bir endoplazmik retikulum benzeri bir yapı oluşturarak hücre içi bölümleşmeyi daha da ileri götürmektedir.

Geleneksel prokaryot/ökaryot sınıflandırması, moleküler biyolojideki ilerlemeler ışığında zorlanmaktadır. Ökaryot hücreler, kökenlerinde bir veya daha fazla prokaryot hücreyi içeren endosimbiyozis olaylarına dayanarak evrimleşmiştir. Bu, prokaryotların iç bölümleştirmeye sahip olduğuna dair kanıtların, ökaryotik hücre organizasyonunun kökenleri hakkında yeni fikirler sunabileceği anlamına gelir. Bu bağlamda, prokaryotlarda gözlemlenen bölümleştirme biçimleri, eukaryogenezis (ökaryotların evrimsel kökeni) sürecini daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir.