Wat de organellen doen

Een cel in de alvleesklier die verteringsenzymen maakt, zit vol ribosomen, want elk enzym is een eiwit dat op een ribosoom wordt gebouwd.

Een eiwit volgen

De makkelijkste manier om de organellen te leren, is één product door de cel te volgen. Stel dat een cel in je alvleesklier een verteringsenzym maakt dat naar de darm wordt gestuurd. De instructies beginnen in de kern, het grootste organel, waar het DNA zit. Een kopie van één gen wordt gemaakt als boodschapper-RNA, en het verlaat de kern door poriën in het kernmembraan, een dubbel membraan dat de kern omhult.

In de kern ligt een donkerdere plek, het kernlichaampje (nucleolus). Hij maakt zelf geen eiwitten. Hij voegt ribosomaal RNA en eiwitten samen tot de twee helften van ribosomen, die dan door dezelfde poriën naar buiten gaan. Ribosomen lezen het boodschapper-RNA en voegen aminozuren samen in de volgorde die het spelt. Sommige ribosomen drijven vrij in het cytosol en maken eiwitten die daar blijven. Andere zitten aan de buitenkant van het ruw endoplasmatisch reticulum.

Het ruwe ER en het Golgi-apparaat

Het ruwe ER is een stel gevouwen membraanlagen verbonden met het kernmembraan. De ribosomen op het oppervlak geven het een bezaaid uiterlijk onder een elektronenmicroscoop, en zo kreeg het zijn naam. Een eiwit voor export wordt tijdens het maken in de binnenkant van het ER gevoerd. Daar wordt het gevouwen en kan het zijketens krijgen zoals suikers. Cellen die veel eiwit afscheiden, zoals levercellen, hebben veel ruw ER. Het gladde ER sluit aan op het ruwe ER maar heeft weinig of geen ribosomen. Het maakt lipiden en steroïdhormonen, breekt sommige geneesmiddelen en gifstoffen af en slaat calciumionen op. In spiercellen geeft een bijzonder glad ER het calcium vrij dat elke samentrekking start.

Daarna verlaat het eiwit het ER in een klein membraanbelletje, een transportblaasje, en reist naar het Golgi-apparaat, een stapel platgedrukte zakjes. Blaasjes komen aan bij de kant die naar het ER kijkt, de cis-kant. Terwijl het eiwit door de stapel gaat, worden er meer suikers toegevoegd en krijgt het kleine chemische labels die als verzendadres werken. Aan de verre kant, de trans-kant, wordt het in een secretieblaasje gepakt. Dat blaasje versmelt met het celmembraan en geeft het enzym buiten de cel af. Speekselkliercellen en antilichaammakende immuuncellen, die veel afscheiden, hebben een groot Golgi-apparaat. In plantaardige cellen maakt het Golgi-apparaat ook een deel van de polysachariden voor de celwand. Druk in het model op Afspelen om blaasjes van het Golgi-apparaat naar het membraan te zien bewegen.

Recycling en energie

Lysosomen zijn kleine zakjes vol verteringsenzymen. De enzymen werken het best in zuur, en de binnenkant van een lysosoom is zuurder dan het cytoplasma, zodat de enzymen elders geen schade kunnen doen. Lysosomen breken eiwitten, suikers, vetten, nucleïnezuren en versleten organellen af. In een witte bloedcel die macrofaag heet, vouwt het membraan zich om een bacterie, snoert af tot een blaasje, en een lysosoom versmelt ermee en verteert de ziekteverwekker.

Al dit werk kost energie. Mitochondriën maken het grootste deel van het ATP van de cel via celademhaling, die zuurstof gebruikt en koolstofdioxide afgeeft. De koolstofdioxide die je uitademt, komt uit deze reacties. Elk mitochondrion heeft twee membranen; het binnenste vouwt tot cristae, die meer oppervlak geven voor het maken van ATP. Snijd een mitochondrion in het model open en je ziet de plooien. Spiercellen, die veel energie gebruiken, zitten vol mitochondriën. Mitochondriën en chloroplasten dragen ook hun eigen DNA en ribosomen, een aanwijzing voor hun geschiedenis die in de volgende eenheid terugkomt.

Biologen vatten dit vaak samen als “de vorm volgt de functie”: de onderdelen van een cel passen bij zijn taak. Een cel in de alvleesklier zit vol ribosomen en ruw ER, een spiercel zit vol mitochondriën, en een cel in de wand van de dunne darm heeft zijn membraan in kleine vingertjes gevouwen, microvilli genoemd, die oppervlak toevoegen om voedsel op te nemen.