Organeller,çok küçük olmalarına rağmen vücuda çok büyük yarar sağlayan hücre yapılarından biridir. Peki ya bu organeller bu kadar küçük iken, nasıl kendi görevlerini yapıyor?

Organellerin bu karmaşık işlevleri yapabilmesi boyutlarının küçüklüğüne rağmen değil, tam aksine bu mikro ölçeğin getirdiği fiziksel ve kimyasal avantajlar sayesindedir. Bir organel tek parça homojen bir kütle değildir. Lipit zarlarla sitoplazmadan yalıtılmış, içinde yalnızca belirli enzimlerin ve moleküler makinelerin çalıştığı son derece organize alt bölümlerden oluşur.

Hücre içindeki salgı üretimi, depolama veya parçalama gibi tüm olaylar bütünüyle biyokimyasal tepkimelere dayanır. Bir kimyasal tepkimenin gerçekleşebilmesi için substrat ile enzimin çarpışması gerekir. Milimetrenin binde biri ölçeğindeki bir hacimde difüzyon mesafeleri olağanüstü kısadır. Organeller, tepkimeye girecek molekülleri dar bir alana hapsederek yerel derişimi artırır. Böylece serbest sitoplazmada saatler sürebilecek rastgele karşılaşmalar, organel içinde mikrosaniyeler mertebesinde gerçekleşir.

Soruda bahsettiğin işlevler de bu özelleşmiş iç mimarinin sonucudur:

• Salgı üretimi: Granüllü endoplazmik retikulum zarındaki ribozomlar polipeptit zincirini üretirken, protein doğrudan organelin iç boşluğuna (lümen) aktarılır ve katlanır. Buradan tomurcuklanan zar kesecikleri (veziküller), proteinleri kargo gibi Golgi aygıtına taşır. Golgi, birbirine paralel dizilmiş yassı keselerden oluşur ve her katta farklı enzimler proteini modifiye ederek hedefine göre etiketler.
• Yıkım ve imha: Lizozom organeli, zarı üzerinde bulunan proton pompalarıyla sitoplazmadan içeriye sürekli H+ iyonu pompalar. Bu sayede iç pH değerini yaklaşık 4,5 seviyesinde tutar. Lizozomun içindeki hidrolitik enzimler yalnızca bu asidik ortamda aktiftir. Zar bütünlüğü bozulmadığı sürece bu parçalayıcı enzimler hücrenin kendisine zarar veremez.
• Madde depolama: Zarlara gömülü taşıyıcı proteinler ve ATP harcayan pompalar, molekülleri derişim gradyanına karşı organel içine yığar. Kalsiyumun endoplazmik retikulumda veya protonların lizozomda hapsedilmesi bu mekanizmayla sağlanır.

Evrimsel biyoloji açısından baktığımızda ökaryotik hücrelerin temel inovasyonu bu bölmelenme (kompartımanlaşma) olgusudur. Birbirine zıt kimyasal tepkimelerin birbirini bozmadan aynı anda yürüyebilmesi, yalnızca hücre içinin zarlarla odacıklara ayrılmasıyla mümkün olmuştur.