Back to chapter

4.3:

Eukaryotisch compartimenteren

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Eukaryotic Compartmentalization

Languages

Share

– [Verteller] Eukaryotische cellen bevatten talrijke interne compartimenten, membraan-gebonden organellen, waardoor zeer specifieke functies kunnen plaatsvinden in micro-omgevingen, beschermd tegen zowel het cytoplasmatische interieur als de extracellulaire omgeving. Bijvoorbeeld, de kern vereist gereguleerde omstandigheden voor een nauwkeurige regeling van de genen in de kern. Daardoor is het omgeven door een dubbele membraan, het kernomhulsel, met poriën om te controleren welke moleculen kunnen in en uittreden, zoals mRNAs. Bovendien hebben sommige eiwitten een oxidatieve omgeving nodig en moeten ze worden geïsoleerd uit het cytosol, dat reductief is. Hierdoor produceren de ribosomen deze eiwitten binnen het endoplasmatische reticulum, waar ze ook kritische wijzigingen kunnen ondergaan. De daaropvolgende bewegingen vinden zelfs plaats in kleine chemische microkosmossen, vesikels genaamd, terwijl ze op weg zijn naar hun eindbestemming. Andere organellen, zoals peroxisomen, bieden bescherming tegen hun eigen schadelijke bijproducten, zoals waterstofperoxide, door enzymen die giftige verbindingen omzetten in onschadelijke moleculen, zoals water, op te slaan. Evenzo scheiden lysosomen enzymen, maar om een andere reden, om spijsverteringsreacties te beschermen die een veel lagere pH-waarde vereisen dan waaruit cytoplasma bestaat. Mitochondriën hebben ook zure gedeelten tussen hun twee membranen, die helpen energie te produceren. In het algemeen ondersteunt eukaryotisch compartimentering handelingen die anders onverenigbaar zouden zijn als ze tegelijkertijd worden uitgevoerd, zonder enige vorm van insluiting.

4.3:

Eukaryotisch compartimenteren

Een van de kenmerken waarmee eukaryotische cellen onderscheiden kunnen worden is de aanwezigheid van membraangebonden organellen – zoals de kern en mitochondriën – die bepaalde functies vervullen. Biologische membranen laten slechts een klein aantal stoffen door waardoor het membraan van een organel een compartiment met een gecontroleerde omgeving creëert. Deze micro-omgevingen verschillen vaak van het omringende cytosol en zijn afgestemd op de specifieke functies van het organel.

Lysosomen – organellen in dierlijke cellen die moleculen en celafval verteren – hebben bijvoorbeeld zuurdere omgeving dan het omringende cytosol, omdat de enzymen een lagere pH nodig hebben om reacties te katalyseren. De pH in mitochondriën wordt ook gereguleerd en helpt bij het uitoefenen van hun functie om energie te produceren.

Sommige eiwitten hebben een oxidatieve omgeving nodig voor een goede vouwing en om goed te kunnen functioneren, maar helaas is het cytosol over het algemeen reductief. Deze eiwitten worden daarom geproduceerd door ribosomen in het endoplasmatisch reticulum (ER), waar het milieu geschikter is. Eiwitten worden vervolgens vaak de cel in getransporteerd door membraangebonden blaasjes.

Het genetisch materiaal van eukaryotische cellen is opgeslagen in de kern, die omringd is door een dubbel membraan dat de nucleaire envelop wordt genoemd. Kleine poriën in de envelop bepalen welke moleculen of ionen de kern binnen kunnen komen of de kern kunnen verlaten. Messenger-RNA (mRNA) verlaat bijvoorbeeld de kern via deze poriën om de genetische instructies uit DNA naar de ribosomen te vervoeren, waar ze vervolgens vertaald kunnen worden in eiwitten.

Organellen kunnen ook een cel beschermen doordat ze gevaarlijke stoffen bevatten waarmee ze stoffen kunnen neutraliseren. Peroxisomen voeren bijvoorbeeld oxidatiereacties waarbij waterstofperoxide wordt geproduceerd – wat giftig is voor cellen – maar ze bevatten ook enzymen die dit om kunnen zetten in zuurstof en water, wat niet schadelijk is voor de cel. De compartimentering in eukaryotische cellen zorgt ervoor dat verschillende functies uitgevoerd kunnen worden die anders niet mogelijk zouden zijn vanwege de pH van de omgeving of door de productie van schadelijke bijproducten.

Suggested Reading

Gabaldón, Toni, and Alexandros A. Pittis. “Origin and Evolution of Metabolic Sub-Cellular Compartmentalization in Eukaryotes.” Biochimie 119 (December 2015): 262–68. [Source]