The ендоплазмения ретикулум (ER) е органела, свързана с мембрана, чиято мембрана е сгъната в плоски отделения. The груб ендоплазмен ретикулум (RER) е специализирана област, в която рибозоми са прикрепени към повърхностните гънки, придавайки на ER груб вид.
Наличието на рибозомите осигурява на RER специална и допълнителна способност да обработва специфични протеини, необходими на клетката. Клетките, които произвеждат много протеини, имат голям брой рибозоми на RER.
ER мембраната е продължение на външната мембрана на ядрото. ER мембраната свързва различни тубули или отделения и самото ядро. Грубият ER е фабрика за протеини.
Когато RER и неговите рибозоми са специализирани в синтеза и обработката на протеини, останалата част от ER, наречена гладък ендоплазмен ретикулум (SER, който няма прикрепени рибозоми), произвежда липиди и други химикали, необходими на тялото, от тъканите, в които се намират клетките, и от цялостния организъм.
Структурата на ER е идеална за химически синтез
Един от начините за визуализиране на ER е като серия от сплескани, затворени отделения, свързани с малки отвори. Отвор в единия край е прикрепен към външната ядрена мембрана. Изравнените гънки дават на ER голяма повърхност, върху която да извършва своите химически синтезни дейности, и взаимното свързване на отделенията позволява на произведените химикали да текат свободно там, където ще бъдат използвани, преработени или изнесени.
Наричат се сплесканите отделения на ендоплазмения ретикулум цистерни, и всички те са напълно затворени от единичната, силно сгъната външна мембрана. Във всяко отделение е цистернално пространство, а рибозомите са прикрепени от външната страна на мембраната на RER.
Тъй като отделенията са всички сегменти вътре в единичната мембрана, те са свързани помежду си. Химикалите, които се синтезират в едно отделение, могат да текат през ER и обратно към ядрото. Когато рибозоми произвеждат протеини, протеините могат да преминат през ER мембраната в едно от отделенията и да мигрират там, където са необходими.
Функцията на ендоплазмения ретикулум е тази на химическата фабрика
Подобно на фабриката, ER произвежда и обработва химикалите, необходими на клетката. Голямата му повърхност осигурява място за химични реакции, а гънките, които се простират в отдалечени области на клетката, я правят идеален път за разпределение на протеини и липиди.
Той получава инструкциите си чрез пратеник рибонуклеинова киселина (иРНК) от ядрото, действащо върху рибозомите. Ако произвежда допълнителни химикали, може да ги съхранява в цистерните, докато не са необходими.
Фабриката ER има различни секции. Гладката ER работи, за да синтезира своите химикали върху самата ER мембрана, докато грубата ER функция е да обработва необходимите протеини.
RER има рибозомите, които функционират като миниатюрни поточни линии за своите продукти. Мембранните химикали действат като зареждащи докове, за да позволят на рибозомните протеини в ER. Други механизми приемат химикалите, произведени от ER и се справят с разпределението в други части на клетката.
Някои от фабричните продукти се използват от самата ER за растеж и ремонт или за производство на повече рибозоми в ядрото. Други химикали се изпращат в клетката, за да се използват за клетъчен растеж, клетъчно делене и ремонт на клетъчните мембрани. Все още други химикали са необходими на други части на тялото и ER-то на клетката ги изпраща, за да бъдат секретирани от клетката в околната тъкан или в кръвоносна система.
Фабриката за ER има сложни операции
Както всяка фабрика, ER произвежда някои продукти сам, а други доставя. Някои рибозоми остават прикрепени към RER, докато други са свободно плаващи в клетката и се прикрепват към ER само когато произвеждат RER протеини. Градивните елементи за химическия продукт и необходимата енергия трябва да са на разположение, а крайният продукт трябва да бъде изпратен.
Типичните стъпки за правилна груба ER функция включват следното:
-
Обозначение на гена: Клетката решава какъв протеин е необходим и обозначава съответните гени на клетъчната ДНК за копиране.
- Генна транскрипция: Обозначените гени се транскрибират върху иРНК молекули.
- Доставка на инструкции: Молекулите на иРНК излизат от ядро и да намерят рибозоми, които могат да произведат необходимия протеин.
- Химическо производство: Рибозомите се прикрепят към RER и използват суровини от клетъчния цитозол, за да произведат протеин съгласно кодираните инструкции.
- Доставка на химикали: Тъй като рибозомата синтезира протеина, той се прехвърля в ER цистерните и се изпраща там, където е необходим.
Когато рибозомите получат инструкциите си от иРНК, те заемат позицията си на външната повърхност на RER и изпращат произведения протеин в RER, за да се съхраняват, доставят или използват.
Транскрибиране и предоставяне на генетичния код
The Дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК), която съдържа оригиналния генетичен код, не може да напусне ядрото и се съдържа във вътрешната ядрена мембрана. ИРНК копира гените, необходими за производството на специфични химикали. Той може да излезе от ядрото през специални пори във вътрешната ядрена мембрана и след това да влезе в клетъчния цитозол, за да достави необходимите инструкции.
Ако инструкциите са за RER протеин, иРНК се свързва с рибозома. Рибозомата следва инструкциите и се прикрепя към RER.
ДНК на клетката е двуверижна спирала на нуклеинова киселина. Молекулата на иРНК се сглобява според аминокиселинната последователност в една от двете вериги. Когато иРНК достигне рибозомата, инструкциите за тРНК позволяват повторното създаване на аминокиселинната последователност на ДНК.
Рибозомата може да вземе аминокиселинни градивни елементи от клетъчния цитозол и да ги събере в правилната последователност, за да образува сложни протеини.
Рибозомите изграждат необходимите протеини
Самите рибозоми са изградени от рибозомна РНК и специални рибозомни протеини. Един сегмент от рибозомата чете инструкциите за иРНК, а втори сегмент изгражда съответно протеиновите вериги.
Свързаните с мембраната рибозоми са ангажирани в синтезирането на протеини, определени за ER, и насочват своя продукт направо през RER мембраната в RER цистерните. Рибозомите, които произвеждат не-RER протеини, могат да останат свободно плаващи и да освободят своите протеини в клетъчния цитозол.
Когато свободно плаващата рибозома започне да произвежда протеин, предназначен за RER, тя се прикрепя към специален RER сайт, наречен транслокон. RER протеините съдържат насочващ сигнал, за да уведомят рибозомата къде да отиде.
Специална протеинова последователност казва на рибозомата, че протеинът, който синтезира, е предназначен за ендоплазмения ретикулум. Той се прикрепя към транслокон, произвежда необходимото количество протеин и след това или се отделя и започва да произвежда други протеини, или остава свързан, но неактивен.
RER обработва и съхранява протеините, синтезирани от рибозомите
Когато рибозомите се присъединят към RER протеиновата фабрика и действат като миниатюрни монтажни линии, продуктите, излизащи от линиите, все още не са готови за употреба. Рибозомите се прикрепиха към транслокона и синтезираха протеините за RER поради специалното сигнална последователност че протеините се съдържат. RER премахва сигналната последователност от протеините и ги сгъва, за да могат да се съхраняват или изпращат при необходимост.
ER се нуждае от част от произведените протеини за собствена употреба. ER мембраната трябва да бъде поправена и поддържана, а клетката може да расте и да се нуждае от повече ER материал.
За да запази необходимия протеин, ER прикачва нова сигнална последователност, определяща протеина като такъв, който ще остане вътре в цистерните. Те се наричат ендоплазмен ретикулум резидентни протеинии те поддържат функцията на ендоплазмен ретикулум.
ER разпределя синтезираните протеини според нуждите
Протеините, които не са необходими на самата ER, се съхраняват в цистерните, докато не бъдат изпратени на едно от трите места:
- Ядрото: Външната мембрана ER продължава като външна мембрана на ядрото. Това означава, че има тясна и непрекъсната връзка, която позволява на ER протеините лесен достъп до ядрото.
-
Извън клетката: Клетките с активен синтез на ER протеини често отделят вещества за употреба извън клетката.
- В клетката: Самата клетка се нуждае от някои протеини за растеж и възстановяване.
Ядрото се нуждае от много различни видове протеини за копиране на ДНК, поддържане на мембраната, клетъчно делене и създаване на рибозома. Той има лесен и бърз достъп до тези протеини чрез връзката към ER.
ER протеините присъстват в обща ER / ядро външна мембрана но извън вътрешна ядрена мембрана. Избраните протеини могат да влязат в ядрото през специални пори във вътрешната мембрана, тъй като ядрото се нуждае от тях.
Докато ядрото има директен достъп до ER протеини поради външната мембранна връзка, останалата част от клетката и тъканите извън клетката се нуждаят от транспортен механизъм за доставяне на ER химикали. Ако ER освобождава своите химикали в цитозола, те реагират с други вещества като кислород и губят своята ефективност.
Вместо това ER изпраща химикалите си до останалата част от клетката и други тъкани в специални контейнери.
Везикулите разпределят ER веществата там, където са необходими
ER е разработил метод за гарантиране, че химикалите, преработени и съхранявани в ER, пристигат непроменени до местоназначението си. Обща цел за тези химикали е апарат на Голджи, разположен близо до ER в клетъчната цитоплазма. Апаратът на Golgi приема ER химикали и ги обработва допълнително, добавяйки сигнални последователности, които идентифицират целите и местата, където химикалите са необходими.
Това разпределение на химикалите се извършва вътре везикули образувани от ER и апарата на Голджи.
Например, след като протеинът се синтезира от рибозома, прикрепена към RER, той се обработва допълнително в ER и след това мигрира към гладкия ендоплазмен ретикулум. Гладката ER образува джоб с мембраната си, поставя протеина вътре и отделя опаковката от ER като независим, напълно затворен везикул.
Везикулът обикновено пътува до апарата на Голджи, където протеинът получава етикет с целта си. Ако протеинът е необходим в клетката, везикулът го доставя до друга органела като митохондрии или а лизозома. Везикулът може да се присъедини към външната мембрана на органелата и да освободи протеина вътре в органелата.
Ако протеинът е необходим извън клетката, везикулът пътува до външната клетъчна мембрана, присъединява се към мембраната и освобождава протеина навън. Ефектът е, че клетката отделя протеина в околната тъкан.
Само примитивни клетки могат да оцелеят без ендоплазмен ретикулум
Докато някои специализирани клетки като кръвни клетки нямат нито ядро, нито ER, повечето клетки в сложни организми се нуждаят от ER, за да се справят с обработката на RER протеин и плавния ER липиден синтез, които са от съществено значение за клетката оцеляване.
Прокариотичен клетките, като бактериите, нямат ER, но функционират на много по-просто ниво, като химикалите се синтезират и освобождават в общата клетъчна цитоплазма. Еукариот клетките, като тези, открити при животни, изискват сложната функционалност на ER, за да извършват своите специализирани операции.
