Was ist ein spezialisierter Bereich des Endoplasmatischen Retikulums?

Das endoplasmatisches Retikulum (ER) ist eine membrangebundene Zellorganelle, deren Membran in flache Kompartimente gefaltet ist. Das raues endoplasmatisches Retikulum (RER) ist ein Spezialgebiet, in dem Ribosomen sind an den Oberflächenfalten befestigt und verleihen dem ER ein raues Aussehen.

Die Anwesenheit der Ribosomen verleiht dem RER eine besondere und zusätzliche Fähigkeit, spezifische Proteine ​​zu verarbeiten, die von der Zelle benötigt werden. Zellen, die viele Proteine ​​​​produzieren, haben eine große Anzahl von Ribosomen auf dem RER.

Die ER-Membran ist eine Fortsetzung der äußeren Membran des Zellkerns. Die ER-Membran verbindet verschiedene Tubuli oder Kompartimente und den Kern selbst. Das raue ER ist eine Proteinfabrik.

Wo der RER und seine Ribosomen auf die Synthese und Verarbeitung von Proteinen spezialisiert sind, wird der Rest des ER, genannt glattes endoplasmatisches Reticulum (SER, das keine angelagerten Ribosomen hat) produziert Lipide und andere Chemikalien, die vom Körper, von den Geweben, in denen sich die Zellen befinden, und vom Gesamtorganismus benötigt werden.

Eine Möglichkeit, das ER zu visualisieren, ist eine Reihe abgeflachter, geschlossener Kompartimente, die durch kleine Öffnungen verbunden sind. An einem Ende ist eine Öffnung an der äußeren Kernmembran angebracht. Die abgeflachten Falten verleihen dem ER eine große Oberfläche, auf der seine chemischen Syntheseaktivitäten durchgeführt werden können, und die Durch die Verbindung von Kompartimenten können die produzierten Chemikalien ungehindert dorthin fließen, wo sie verwendet, verarbeitet oder exportiert.

Die abgeflachten Kompartimente des endoplasmatischen Retikulums heißen Zisternen, und sie sind alle vollständig von der einzigen, stark gefalteten äußeren Membran umschlossen. In jedem Fach befindet sich die Zisternenraum, und die Ribosomen sind an der Außenseite der Membran des RER angebracht.

Da die Kompartimente alle Segmente innerhalb der einzelnen Membran sind, sind sie miteinander verbunden. Chemikalien, die in einem Kompartiment synthetisiert werden, können durch das ER und zurück zum Zellkern fließen. Wenn der Ribosomen Proteine ​​produzieren, können die Proteine ​​durch die ER-Membran in eines der Kompartimente gelangen und dorthin wandern, wo sie gebraucht werden.

Wie eine Fabrik produziert und verarbeitet das ER die von der Zelle benötigten Chemikalien. Seine große Oberfläche bietet Raum für die chemischen Reaktionen und die Falten, die sich in entlegene Bereiche der Zelle erstrecken, machen es zu einem idealen Weg zur Verteilung von Proteinen und Lipiden.

Es erhält seine Anweisungen durch die Botenstoff Ribonukleinsäure (mRNA) vom Zellkern auf die Ribosomen. Wenn es zusätzliche Chemikalien produziert, kann es diese in den Zisternen aufbewahren, bis sie benötigt werden.

Die ER-Fabrik hat verschiedene Abschnitte. Das glatte ER arbeitet daran, seine Chemikalien auf der ER-Membran selbst zu synthetisieren, während die raue ER-Funktion darin besteht, die erforderlichen Proteine ​​zu verarbeiten.

Der RER verfügt über die Ribosomen, die jeweils als Miniaturmontagelinien für ihre Produkte fungieren. Membranchemikalien fungieren als Laderampen, um die Ribosomenproteine ​​in das ER zu ermöglichen. Andere Mechanismen akzeptieren die vom ER produzierten Chemikalien und regeln die Verteilung an andere Teile der Zelle.

Einige der Produkte der Fabrik werden von der ER selbst für Wachstum und Reparatur oder zur Herstellung weiterer Ribosomen im Zellkern verwendet. Andere Chemikalien werden an die Zelle gesendet, um sie für das Zellwachstum zu verwenden. Zellteilung und Reparatur der Zellmembranen. Noch andere Chemikalien werden von anderen Körperteilen benötigt, und das ER der Zelle sendet sie aus, um von der Zelle in das umgebende Gewebe oder in die Zellen abgesondert zu werden Kreislauf.

Wie jede Fabrik stellt die ER einige Produkte selbst her und lässt andere liefern. Einige Ribosomen bleiben mit dem RER verbunden, während andere frei in der Zelle schweben und nur dann an das ER binden, wenn sie RER-Proteine ​​produzieren. Die Bausteine ​​für das chemische Produkt und die benötigte Energie müssen zur Verfügung stehen und das Endprodukt verschickt werden.

Zu den typischen Schritten für eine ordnungsgemäße grobe ER-Funktion gehören die folgenden:

• Genbezeichnung: Die Zelle entscheidet, welches Protein benötigt wird und bestimmt die entsprechenden Gene der Zell-DNA zum Kopieren.
  
• Gen-Transkription: Die bezeichneten Gene werden auf mRNA-Moleküle transkribiert.
• Anleitung Lieferung: Die mRNA-Moleküle verlassen die Kern und finden Sie Ribosomen, die das benötigte Protein produzieren können.
• Chemische Produktion: Die Ribosomen heften sich an den RER und verwenden Rohstoffe aus dem Zellzytosol, um ein Protein nach den kodierten Anweisungen herzustellen.
• Chemikalienabgabe: Während das Ribosom das Protein synthetisiert, wird es in die ER-Zisternen transferiert und dorthin geschickt, wo es benötigt wird.

Wenn die Ribosomen ihre Anweisungen von der mRNA erhalten, nehmen sie ihre Position auf der äußeren Oberfläche des RER ein und schicken das produzierte Protein in den RER, um gelagert, geliefert oder verwendet zu werden.

Das Desoxyribonukleinsäure (DNA), die den ursprünglichen genetischen Code enthält, kann den Kern nicht verlassen und ist in der inneren Kernmembran enthalten. Die mRNA kopiert die Gene, die für die Produktion bestimmter Chemikalien benötigt werden. Es kann den Kern durch spezielle Poren in der inneren Kernmembran verlassen und dann in das Zellzytosol gelangen, um die erforderlichen Anweisungen zu liefern.

Wenn die Anweisungen für ein RER-Protein gelten, bindet die mRNA an ein Ribosom. Das Ribosom folgt den Anweisungen und heftet sich an den RER.

Die DNA der Zelle ist eine doppelsträngige Helix aus Nukleinsäuren. Das mRNA-Molekül wird entsprechend der Aminosäuresequenz in einen der beiden Stränge eingebaut. Wenn die mRNA das Ribosom erreicht, ermöglichen die mRNA-Anweisungen die Wiederherstellung der Aminosäuresequenz der DNA.

Das Ribosom kann Aminosäurebausteine ​​aus dem Zellzytosol nehmen und in der richtigen Reihenfolge zu komplexen Proteinen zusammenbauen.

Ribosomen selbst bestehen aus ribosomaler RNA und speziellen ribosomalen Proteinen. Ein Segment des Ribosoms liest die mRNA-Anweisungen und ein zweites Segment baut die Proteinketten entsprechend auf.

Membrangebundene Ribosomen sind an der Synthese von Proteinen beteiligt, die für das ER bestimmt sind, und leiten ihr Produkt direkt durch die RER-Membran in die RER-Zisternen. Ribosomen, die Nicht-RER-Proteine ​​herstellen, können frei schweben und ihre Proteine ​​in das Zellzytosol abgeben.

Wenn ein frei schwebendes Ribosom beginnt, ein Protein zu produzieren, das für den RER bestimmt ist, heftet es sich an eine spezielle RER-Stelle namens a translocon. Die RER-Proteine ​​enthalten ein Targeting-Signal, um das Ribosom wissen zu lassen, wohin es gehen soll.

Eine spezielle Proteinsequenz sagt dem Ribosom, dass das Protein, das es synthetisiert, für das endoplasmatische Retikulum bestimmt ist. Es heftet sich an ein Translokon, produziert die erforderliche Proteinmenge und löst sich dann entweder ab und beginnt mit der Herstellung anderer Proteine ​​oder bleibt gebunden, aber inaktiv.

Wenn die Ribosomen in die RER-Proteinfabrik eintreten und als Miniatur-Fließband fungieren, sind die Produkte noch nicht gebrauchsfertig. Die Ribosomen hefteten sich an das Translokon und synthetisierten die Proteine ​​für den RER aufgrund der speziellen Signalisierungssequenz dass die Proteine ​​enthalten. Der RER entfernt die Signalsequenz von den Proteinen und faltet sie, damit sie nach Bedarf gelagert oder versendet werden können.

Das ER benötigt einen Teil der produzierten Proteine ​​für den Eigenbedarf. Die ER-Membran muss repariert und gewartet werden, und die Zelle könnte wachsen und mehr ER-Material benötigen.

Um ein benötigtes Protein zu behalten, fügt das ER eine neue Signalsequenz hinzu, die das Protein als eines bezeichnet, das in den Zisternen verbleibt. Diese werden als endoplasmatisches Retikulum bezeichnet residente Proteine, und sie unterstützen die Funktion des endoplasmatischen Retikulums.

Proteine, die das ER selbst nicht benötigt, werden in den Zisternen aufbewahrt, bis sie an einen von drei Orten geschickt werden:

• Der Nukleus: Die äußere Membran des ER setzt sich als äußere Membran des Kerns fort. Dies bedeutet, dass eine enge und kontinuierliche Verbindung besteht, die ER-Proteinen einen einfachen Zugang zum Zellkern ermöglicht.
• Außerhalb der Zelle: Zellen mit aktiver ER-Proteinsynthese sezernieren oft Substanzen zur Verwendung außerhalb der Zelle.
  
• Innerhalb der Zelle: Die Zelle selbst benötigt einige Proteine ​​für Wachstum und Reparatur.

Der Zellkern benötigt viele verschiedene Arten von Proteinen für die DNA-Kopie, die Membranerhaltung, die Zellteilung und die Bildung von Ribosomen. Es hat einen einfachen und schnellen Zugang zu diesen Proteinen durch die Verbindung zum ER.

Die ER-Proteine ​​sind in der gemeinsame ER/Kern-Außenmembran aber außerhalb der innere Kernmembran. Ausgewählte Proteine ​​können durch spezielle Poren in der inneren Membran in den Zellkern gelangen, da der Zellkern sie benötigt.

Während der Zellkern aufgrund der äußeren Membranverbindung direkten Zugang zu ER-Proteinen hat, benötigen der Rest der Zelle und das Gewebe außerhalb der Zelle einen Transportmechanismus, um ER-Chemikalien zu transportieren. Würde das ER seine Chemikalien in das Zytosol abgeben, würden sie mit anderen Substanzen wie Sauerstoff reagieren und ihre Wirksamkeit verlieren.

Stattdessen schickt das ER seine Chemikalien in speziellen Behältern an den Rest der Zelle und andere Gewebe.

Das ER hat eine Methode entwickelt, um sicherzustellen, dass die im ER verarbeiteten und gelagerten Chemikalien unverändert an ihrem Bestimmungsort ankommen. Ein gemeinsames Ziel für diese Chemikalien ist die Golgi-Apparat, in der Nähe des ER im Zytoplasma der Zelle. Der Golgi-Apparat nimmt ER-Chemikalien auf und verarbeitet sie weiter, indem er Signalsequenzen hinzufügt, die die Ziele und Orte identifizieren, an denen die Chemikalien benötigt werden.

Diese Verteilung von Chemikalien findet im Inneren statt Vesikel gebildet durch den ER und den Golgi-Apparat.

Nachdem beispielsweise ein Protein durch ein an den RER gebundenes Ribosom synthetisiert wurde, wird es im ER weiterverarbeitet und wandert dann zum glatten endoplasmatischen Retikulum. Das glatte ER bildet mit seiner Membran eine Tasche, platziert das Protein darin und löst die Packung als eigenständiges, vollständig geschlossenes Vesikel vom ER.

Das Vesikel wandert typischerweise zum Golgi-Apparat, wo das Protein einen Tag mit seinem Ziel erhält. Wird das Protein innerhalb der Zelle benötigt, liefert das Vesikel es an eine andere Organelle, wie z Mitochondrien oder ein Lysosom. Das Vesikel kann sich mit der äußeren Membran der Organelle verbinden und das Protein innerhalb der Organelle freisetzen.

Wird das Protein außerhalb der Zelle benötigt, wandert das Vesikel zur äußeren Zellmembran, verbindet sich mit der Membran und gibt das Protein nach außen ab. Der Effekt ist, dass die Zelle das Protein in das umliegende Gewebe absondert.

Während einige spezialisierte Zellen wie Blutzellen weder einen Kern noch ein ER haben, sind die meisten Zellen in komplexen Organismen brauchen das ER, um die RER-Proteinverarbeitung und die reibungslose ER-Lipidsynthese zu bewältigen, die für die Zelle essentiell sind Überleben.

Prokaryotik Zellen wie Bakterien haben kein ER, aber sie funktionieren auf einer viel einfacheren Ebene, wobei Chemikalien synthetisiert und im allgemeinen Zellzytoplasma freigesetzt werden. Eukaryoten Zellen, wie sie in Tieren vorkommen, benötigen die komplexe Funktionalität des ER, um ihre spezialisierten Operationen durchzuführen.