Gli organelli sono minuscole strutture che svolgono funzioni molto specifiche all’interno delle cellule. Il termine è un riferimento agli organi, paragonando il modo in cui queste strutture operano nelle cellule al modo in cui gli organi funzionano nel corpo. All’interno di vari tipi di cellule vegetali, animali e batteriche si possono trovare diversi organelli. Ognuno ha il suo compito importante, come produrre energia o produrre proteine.
Azioni
Queste strutture hanno una vasta gamma di funzioni, la maggior parte delle quali sono compiti critici per la vita della cellula. Le strutture più importanti sono il nucleo, il reticolo endoplasmatico (RE), l’apparato di Golgi, i mitocondri e i cloroplasti. Ognuno di questi tende a trovarsi in aree specifiche delle cellule. Tipicamente, il nucleo si trova vicino al centro, con il pronto soccorso e il Golgi situati nelle vicinanze e gli organelli rimanenti si diffondono all’interno della cellula.
Il tipo e il numero di organelli presenti all’interno di una cellula varia a seconda dello scopo della cellula. Ad esempio, quasi tutte le cellule vegetali e animali contengono un nucleo, con la notevole eccezione dei globuli rossi maturi, che non contengono organelli o materiale genetico. Un altro esempio è che le cellule muscolari in genere hanno molti più mitocondri rispetto ad altri tipi di cellule, perché è necessaria più energia per far funzionare efficacemente le cellule muscolari.
Structure
I ricercatori ritengono che la ragione generale per cui gli organelli si siano evoluti è che le cellule beneficiano dell’isolamento delle numerose e complesse reazioni chimiche che si verificano al loro interno. All’interno delle cellule vegetali e animali, ognuna è racchiusa nella propria membrana, che aiuta l’unità a funzionare. Uno dei principali vantaggi di questa protezione è che, all’interno di un’unità racchiusa da una membrana, le condizioni chimiche come il pH possono essere modificate senza influenzare l’intera cellula. Allo stesso modo, il contenuto di ciascuno è isolato da ciò che sta accadendo all’interno della cellula in generale.
Alcuni organelli sono così grandi che la loro forma e la loro superficie possono essere viste al microscopio ottico. Questi includono i mitocondri e il Golgi, così come il nucleo cellulare. Tuttavia, è necessario un microscopio elettronico per osservarli più da vicino. Solo quando queste strutture possono essere esaminate tramite microscopia elettronica i ricercatori hanno iniziato a capire come funzionavano.
Produzione di energia
I mitocondri sono responsabili della fornitura di energia utilizzabile alle cellule. Si trovano nella maggior parte degli organismi complessi, inclusi funghi, piante e animali. La funzione principale di queste strutture è quella di produrre una molecola chiamata adenosina trifosfato, o ATP, che è la principale fonte di energia nelle cellule animali e fungine e una fonte secondaria per le piante. I mitocondri hanno anche funzioni aggiuntive, tra cui la regolazione del metabolismo cellulare e l’immagazzinamento del calcio.
Alcuni organelli si trovano solo all’interno di un tipo specifico di organismo. L’esempio più noto sono i cloroplasti, che si trovano solo nelle cellule delle piante e delle alghe. I cloroplasti utilizzano la luce solare per produrre glucosio attraverso il processo noto come fotosintesi. Un altro esempio è il carbossisoma, che si trova solo in alcune specie batteriche. I carbossisomi consentono ai batteri di trasformare il carbonio in molecole organiche che possono utilizzare per produrre energia.
Produzione di proteine e interazioni del DNA
Molti organelli sono in grado di comunicare tra loro, sia per la loro vicinanza, sia tramite segnalazione chimica. Ad esempio, il reticolo endoplasmatico si connette all’apparato di Golgi ed entrambe queste unità sono coinvolte nella produzione di nuove proteine. Nuove proteine vengono prodotte nel reticolo endoplasmatico e da lì si spostano nel Golgi, dove vengono modificate e confezionate per il trasporto in altri punti della cellula.
Un altro esempio di questa comunicazione è quella che avviene tra il nucleo di una cellula e gli altri organelli al suo interno. Sebbene il nucleo e il DNA che contiene non si connettano fisicamente con altre strutture cellulari, comunica con il resto della cellula attraverso molecole di segnalazione proteica. La membrana che avvolge il nucleo controlla ciò che può entrare e uscire dalla struttura, limitando il traffico a speciali proteine in grado di interagire con i filamenti di DNA.
Malattie
Proprio come gli organi più grandi possono essere colpiti da problemi di salute, anche i singoli organelli possono essere soggetti a condizioni mediche e disturbi congeniti. Queste strutture sono così essenziali per la funzione cellulare che le malattie che le colpiscono spesso causano sintomi gravi e, in alcuni casi, sono fatali. La disfunzione può avere risultati di vasta portata e inaspettati.
La disfunzione del reticolo endoplasmatico è stata implicata in condizioni come la fibrosi cistica e nelle malattie di Alzheimer, Huntington e Parkinson. In ogni caso, si pensa che la disfunzione cellulare che mette sotto stress il pronto soccorso contribuisca ai sintomi che si sviluppano. Le malattie che colpiscono il Golgi includono disturbi congeniti che causano malattie del fegato, disabilità mentale e convulsioni e in genere causano la morte prima che un bambino raggiunga i due anni.
Una vasta famiglia di condizioni note come disturbi mitocondriali può causare di tutto, dai problemi digestivi alla cecità, a seconda della natura specifica del disturbo di cui una persona è affetta. Queste condizioni possono essere difficili da trattare, poiché di solito comportano difetti congeniti che causano danni a tutti gli organelli coinvolti in un dato tipo di cellula.