Organellen

Organellen sind spezialisierte Strukturen innerhalb von Zellen, die durch Membranen abgegrenzt oder als nicht-membranäre Kompartimente organisiert sind und bestimmte Lebensprozesse ausführen. Bei Eukaryoten ermöglichen sie eine räumliche Trennung von Stoffwechselwegen, eine differenzierte Regulation und eine gesteigerte Effizienz der Zellaktivität. In Prokaryoten, denen ein Zellkern fehlt, werden ähnliche Funktionen eher durch Proteinkomplexe und Molekülstrukturen erfüllt; der Begriff Organellen bezieht sich jedoch überwiegend auf membranumschlossene Strukturen in Zellen mit Zellkern.

Membranöse Organellen umfassen den Zellkern (Nucleus) mit Kernhülle und Nukleolus, Mitochondrien, Chloroplasten (nur in Pflanzen, Algen und einigen Pilzen), sowie das endoplasmatische Retikulum, den Golgi-Apparat, Lysosomen, Endosomen und Peroxisomen. Diese Organellen bilden oft ein Endomembransystem und ermöglichen räumlich getrennte Prozesse wie Transkription, Translation, Proteinsortierung, Lipid- und Kohlenhydratstoffwechsel sowie Abbauvorgänge.

Nicht-membranöse Organellen umfassen Ribosomen, das Zytoskelett mit Mikrotubuli und Mikrofilamenten sowie Nukleolus, Proteasomen und Zentrosomen (bei Tieren). Diese Strukturen sind an der Proteinsynthese, dem intrazellulären Transport, der Zellorganisation und dem Abbau von Proteinen beteiligt, ohne von Membranen abgeschirmt zu sein.

Einige Organellen besitzen eigene Erbinformationen und Replikationsmechanismen. Mitochondrien und Chloroplasten enthalten kreisförmige DNA, ribosomale Untereinheiten und eine Doppelmembran, was auf einen endosymbiotischen Ursprung zurückgeht. Neben dieser Verwandtschaft tragen sie entscheidend zur Energiegewinnung und zur Assimilation von Lichtenergie (Chloroplasten) bei.

Die Funktion der Organellen ist durch Wechselwirkungen zwischen ihnen gekennzeichnet. Proteine werden im Nukleus transkribiert, im ER translatiert, im Golgi verarbeitet und in Vesikeln an Bestimmungsorte transportiert. Abbauprozesse finden in Lysosomen bzw. Proteasomen statt. Die Organellengemeinschaft ermöglicht so eine koordinierte Zellbiologie.