ο ενδοπλασματικό πρόγραμμα (ER) είναι ένα οργανικό κύτταρο συνδεδεμένο με μεμβράνη του οποίου η μεμβράνη διπλώνεται σε επίπεδα διαμερίσματα. ο τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο (RER) είναι μια εξειδικευμένη περιοχή στην οποία ριβοσώματα συνδέονται με τις πτυχές της επιφάνειας, δίνοντας στο ER μια τραχιά εμφάνιση.
Η παρουσία των ριβοσωμάτων παρέχει στο RER μια ειδική και πρόσθετη ικανότητα επεξεργασίας συγκεκριμένων πρωτεϊνών που απαιτούνται από το κύτταρο. Τα κύτταρα που παράγουν πολλές πρωτεΐνες έχουν μεγάλο αριθμό ριβοσωμάτων στο RER.
Η μεμβράνη ER είναι συνέχεια της εξωτερικής μεμβράνης του πυρήνα. Η μεμβράνη ER συνδέει διαφορετικά σωληνάρια, ή διαμερίσματα, και τον ίδιο τον πυρήνα. Το τραχύ ER είναι ένα εργοστάσιο πρωτεϊνών.
Όπου το RER και τα ριβοσώματά του ειδικεύονται στη σύνθεση και επεξεργασία πρωτεϊνών, το υπόλοιπο ER, ονομάζεται ομαλό ενδοπλασματικό πρόγραμμα (SER, το οποίο δεν έχει προσκολλημένα ριβοσώματα), παράγει λιπίδια και άλλες χημικές ουσίες που απαιτούνται από το σώμα, από τους ιστούς στους οποίους βρίσκονται τα κύτταρα και από τον συνολικό οργανισμό.
Η δομή του ER είναι ιδανική για χημική σύνθεση
Ένας τρόπος οπτικοποίησης του ER είναι ως μια σειρά επίπεδων, κλειστών διαμερισμάτων που συνδέονται με μικρά ανοίγματα. Ένα άνοιγμα στο ένα άκρο προσαρτάται στην εξωτερική πυρηνική μεμβράνη. Οι πεπλατυσμένες πτυχές δίνουν στο ER μια μεγάλη επιφάνεια στην οποία μπορεί να πραγματοποιήσει τις δραστηριότητες χημικής σύνθεσης, και το Η διασύνδεση των διαμερισμάτων επιτρέπει στα παραγόμενα χημικά να ρέουν ελεύθερα στο σημείο όπου θα χρησιμοποιηθούν, θα υποστούν επεξεργασία ή εξήχθη.
Τα επίπεδα επίπεδα του ενδοπλασματικού δικτύου ονομάζονται στέρνα, και όλα περικλείονται πλήρως από τη μονή, βαριά διπλωμένη εξωτερική μεμβράνη. Μέσα σε κάθε διαμέρισμα βρίσκεται το δεξαμενή, και τα ριβοσώματα συνδέονται στο εξωτερικό της μεμβράνης του RER.
Επειδή τα διαμερίσματα είναι όλα τα τμήματα εντός της μονής μεμβράνης, είναι διασυνδεδεμένα. Οι χημικές ουσίες που συντίθενται σε ένα διαμέρισμα μπορούν να ρέουν σε όλο το ER και πίσω στον πυρήνα. Οταν ο ριβοσώματα παράγουν πρωτεΐνες, οι πρωτεΐνες μπορούν να περάσουν μέσω της μεμβράνης ER σε ένα από τα διαμερίσματα και να μεταναστεύσουν στο σημείο που χρειάζονται.
Η συνάρτηση Ενδοπλασματικού Ρετόλουλου είναι αυτή ενός Χημικού Εργοστασίου
Όπως ένα εργοστάσιο, το ER κατασκευάζει και επεξεργάζεται τις χημικές ουσίες που απαιτούνται από το κελί. Η μεγάλη επιφάνειά του παρέχει χώρο για τις χημικές αντιδράσεις και οι πτυχές που εκτείνονται σε απομακρυσμένες περιοχές του κυττάρου το καθιστούν ιδανικό μονοπάτι για τη διανομή πρωτεϊνών και λιπιδίων.
Παίρνει τις οδηγίες του μέσω του αγγελιοφόρο ριβονουκλεϊκό οξύ (mRNA) από τον πυρήνα που δρα στα ριβοσώματα. Εάν παράγει επιπλέον χημικά, μπορεί να τα αποθηκεύσει στις δεξαμενές έως ότου χρειαστούν.
Το εργοστάσιο ER έχει διαφορετικά τμήματα. Το ομαλό ER λειτουργεί για να συνθέσει τα χημικά του στην ίδια τη μεμβράνη ER, ενώ η τραχιά λειτουργία ER είναι η επεξεργασία των απαιτούμενων πρωτεϊνών.
Το RER έχει τα ριβοσώματα που το καθένα λειτουργεί ως μικροσκοπικές γραμμές συναρμολόγησης για τα προϊόντα τους. Οι χημικές ουσίες μεμβράνης δρουν ως αποβάθρες φόρτωσης για να επιτρέψουν στις πρωτεΐνες των ριβοσωμάτων στο ER Άλλοι μηχανισμοί δέχονται τις χημικές ουσίες που παράγονται από το ER και χειρίζονται τη διανομή σε άλλα μέρη του κυττάρου.
Μερικά από τα προϊόντα του εργοστασίου χρησιμοποιούνται από το ίδιο το ER για ανάπτυξη και επισκευή ή για την κατασκευή περισσότερων ριβοσωμάτων στον πυρήνα. Άλλες χημικές ουσίες αποστέλλονται στο κύτταρο για χρήση για την ανάπτυξη των κυττάρων, κυτταρική διαίρεση και επισκευή των κυτταρικών μεμβρανών. Ακόμα άλλες χημικές ουσίες χρειάζονται από άλλα μέρη του σώματος και το ER του κυττάρου τα στέλνει για να εκκριθεί από το κύτταρο στον περιβάλλοντα ιστό ή στον κυκλοφορικό σύστημα.
Το εργοστάσιο ER έχει περιπλέξει τις λειτουργίες
Όπως κάθε εργοστάσιο, το ER κατασκευάζει ορισμένα προϊόντα και έχει παραδώσει άλλα. Ορισμένα ριβοσώματα παραμένουν προσκολλημένα στο RER, ενώ άλλα αιωρούνται ελεύθερα στο κύτταρο και προσκολλούνται μόνο στο ER όταν παράγουν RER πρωτεΐνες. Τα δομικά στοιχεία για το χημικό προϊόν και την απαιτούμενη ενέργεια πρέπει να είναι διαθέσιμα και το τελικό προϊόν πρέπει να αποσταλεί.
Τα τυπικά βήματα για τη σωστή τραχιά λειτουργία ER περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:
-
Ονομασία γονιδίου: Το κύτταρο αποφασίζει ποια πρωτεΐνη χρειάζεται και προσδιορίζει τα αντίστοιχα γονίδια του κυτταρικού DNA για αντιγραφή.
- Μεταγραφή γονιδίου: Τα καθορισμένα γονίδια μεταγράφονται σε μόρια mRNA.
- Παράδοση οδηγιών: Τα μόρια mRNA εξέρχονται από το πυρήνας και βρείτε ριβοσώματα που μπορούν να παράγουν την απαραίτητη πρωτεΐνη.
- Χημική παραγωγή: Τα ριβοσώματα προσκολλώνται στο RER και χρησιμοποιούν πρώτες ύλες από το κυτταρικό κύτταρο για να παράγουν μια πρωτεΐνη σύμφωνα με τις κωδικοποιημένες οδηγίες.
- Χημική παράδοση: Καθώς το ριβοσώμα συνθέτει την πρωτεΐνη, μεταφέρεται στις δεξαμενές ER και αποστέλλεται εκεί όπου χρειάζεται.
Όταν τα ριβοσώματα λαμβάνουν τις οδηγίες τους από το mRNA, παίρνουν τη θέση τους στην εξωτερική επιφάνεια του RER και στέλνουν την παραγόμενη πρωτεΐνη στο RER για αποθήκευση, παράδοση ή χρήση.
Μεταγραφή και παράδοση του γενετικού κώδικα
ο δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) που περιέχει τον αρχικό γενετικό κώδικα δεν μπορεί να αφήσει τον πυρήνα και περιέχεται μέσα στην εσωτερική πυρηνική μεμβράνη. Το mRNA αντιγράφει τα γονίδια που απαιτούνται για την παραγωγή συγκεκριμένων χημικών. Μπορεί να εξέλθει από τον πυρήνα μέσω ειδικών πόρων στην εσωτερική πυρηνική μεμβράνη και στη συνέχεια να εισέλθει στο κυτταρικό κύτταρο για να παραδώσει τις απαιτούμενες οδηγίες.
Εάν οι οδηγίες αφορούν μια πρωτεΐνη RER, το mRNA συνδέεται με ένα ριβόσωμα. Το ριβόσωμα ακολουθεί τις οδηγίες και προσκολλάται στο RER.
Το DNA του κυττάρου είναι μια δίκλωνη έλικα νουκλεϊκά οξέα. Το μόριο mRNA συναρμολογείται σύμφωνα με την αλληλουχία αμινοξέων σε έναν από τους δύο κλώνους. Όταν το mRNA φτάσει στο ριβόσωμα, οι οδηγίες mRNA επιτρέπουν την επαναδημιουργία της αλληλουχίας αμινοξέων του DNA.
Το ριβοσώμα μπορεί να πάρει δομικά στοιχεία αμινοξέων από το κυτταρόλυμα κυττάρου και να τα συγκροτήσει με τη σωστή αλληλουχία για να σχηματίσει σύνθετες πρωτεΐνες.
Τα ριβοσώματα δημιουργούν τις απαιτούμενες πρωτεΐνες
Τα ίδια τα ριβοσώματα αποτελούνται από ριβοσωματικό RNA και ειδικές ριβοσωμικές πρωτεΐνες. Ένα τμήμα του ριβοσώματος διαβάζει τις οδηγίες mRNA και ένα δεύτερο τμήμα χτίζει τις πρωτεΐνες αλυσίδες ανάλογα.
Τα ριβοσώματα που συνδέονται με μεμβράνη εμπλέκονται στη σύνθεση πρωτεϊνών που έχουν καθοριστεί για το ER και διοχετεύουν το προϊόν τους κατευθείαν μέσω της μεμβράνης RER στις δεξαμενές RER. Τα ριβοσώματα που παράγουν πρωτεΐνες που δεν είναι RER μπορούν να παραμείνουν ελεύθερα να επιπλέουν και να απελευθερώνουν τις πρωτεΐνες τους στο κυτταρικό κύτταρο.
Όταν ένα ελεύθερο ριβόσωμα αρχίζει να παράγει μια πρωτεΐνη που προορίζεται για το RER, προσκολλάται σε μια ειδική τοποθεσία RER που ονομάζεται translocon. Οι πρωτεΐνες RER περιέχουν ένα σήμα στόχευσης για να ενημερώσουν το ριβόσωμα πού να πάει.
Μια ειδική πρωτεϊνική αλληλουχία λέει στο ριβόσωμα ότι η πρωτεΐνη που συνθέτει προορίζεται για το ενδοπλασματικό δίκτυο. Προσκολλάται σε ένα translocon, παράγει την απαιτούμενη ποσότητα πρωτεΐνης και στη συνέχεια είτε αποσπάται και αρχίζει να κάνει άλλες πρωτεΐνες ή παραμένει συνδεδεμένη αλλά ανενεργή.
Το RER επεξεργάζεται και αποθηκεύει τις πρωτεΐνες που συντίθενται από τα ριβοσώματα
Όταν τα ριβοσώματα ενταχθούν στο εργοστάσιο πρωτεΐνης RER και λειτουργούν ως μικροσκοπικές γραμμές συναρμολόγησης, τα προϊόντα που έρχονται από τις γραμμές δεν είναι ακόμη έτοιμα για χρήση. Τα ριβοσώματα προσκολλήθηκαν στο translocon και συνέθεσαν τις πρωτεΐνες για το RER λόγω του ειδικού ακολουθία σηματοδότησης ότι περιείχαν οι πρωτεΐνες. Το RER αφαιρεί την ακολουθία σηματοδότησης από τις πρωτεΐνες και τις διπλώνει, ώστε να μπορούν να αποθηκευτούν ή να αποσταλούν ανάλογα με τις ανάγκες.
Το ER χρειάζεται μερικές από τις παραγόμενες πρωτεΐνες για δική του χρήση. Η μεμβράνη ER πρέπει να επισκευαστεί και να συντηρηθεί, και το κύτταρο μπορεί να μεγαλώνει και να χρειάζεται περισσότερο υλικό ER.
Για να διατηρήσει μια πρωτεΐνη που χρειάζεται, το ER προσδίδει μια νέα ακολουθία σηματοδότησης που ορίζει την πρωτεΐνη ως μια που θα παραμείνει μέσα στις δεξαμενές. Αυτά ονομάζονται ενδοπλασματικό δίκτυο κατοίκους πρωτεϊνών, και υποστηρίζουν τη συνάρτηση ενδοπλασματικού δικτύου.
Το ER διανέμει τις συνθετικές πρωτεΐνες όπως απαιτείται
Οι πρωτεΐνες που δεν χρειάζονται το ίδιο το ER διατηρούνται στις δεξαμενές μέχρι να σταλούν σε ένα από τα τρία μέρη:
- Ο πυρήνας: Η εξωτερική μεμβράνη ER συνεχίζεται ως εξωτερική μεμβράνη πυρήνα. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει ένας στενός και συνεχής σύνδεσμος που επιτρέπει στις πρωτεΐνες ER εύκολη πρόσβαση στον πυρήνα.
-
Έξω από το κελί: Τα κύτταρα με ενεργή σύνθεση πρωτεΐνης ER εκκρίνουν συχνά ουσίες για χρήση εκτός του κυττάρου.
- Μέσα στο κελί: Το ίδιο το κύτταρο χρειάζεται μερικές πρωτεΐνες για ανάπτυξη και επιδιόρθωση.
Ο πυρήνας χρειάζεται πολλά διαφορετικά είδη πρωτεϊνών για αντιγραφή DNA, συντήρηση μεμβράνης, κυτταρική διαίρεση και δημιουργία ριβοσωμάτων. Έχει εύκολη και γρήγορη πρόσβαση σε αυτές τις πρωτεΐνες μέσω του συνδέσμου προς το ER.
Οι πρωτεΐνες ER υπάρχουν στο κοινή εξωτερική μεμβράνη ER / πυρήνα αλλά έξω από το εσωτερική πυρηνική μεμβράνη. Οι επιλεγμένες πρωτεΐνες μπορούν να εισέλθουν στον πυρήνα μέσω ειδικών πόρων στην εσωτερική μεμβράνη καθώς ο πυρήνας τις χρειάζεται.
Ενώ ο πυρήνας έχει άμεση πρόσβαση σε πρωτεΐνες ER λόγω του εξωτερικού συνδέσμου μεμβράνης, το υπόλοιπο κύτταρο και οι ιστοί έξω από το κύτταρο χρειάζονται μηχανισμό μεταφοράς για την παροχή χημικών ουσιών ER. Εάν το ER απελευθέρωσε τις χημικές του ουσίες στο κυτοσόλιο, θα αντιδρούσε με άλλες ουσίες όπως το οξυγόνο και θα έχανε την αποτελεσματικότητά τους.
Αντ 'αυτού, το ER στέλνει τις χημικές του ουσίες στο υπόλοιπο κύτταρο και σε άλλους ιστούς σε ειδικά δοχεία.
Τα Vesicles διανέμουν ουσίες ER στο σημείο που χρειάζονται
Το ER έχει αναπτύξει μια μέθοδο για να διασφαλίσει ότι τα χημικά που υποβάλλονται σε επεξεργασία και αποθηκεύονται στο ER φτάνουν αμετάβλητα στον προορισμό τους. Ένας κοινός στόχος για αυτές τις χημικές ουσίες είναι το Συσκευές Golgi, που βρίσκεται κοντά στο ER στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων. Η συσκευή Golgi λαμβάνει χημικές ουσίες ER και τις επεξεργάζεται περαιτέρω, προσθέτοντας ακολουθίες σήματος που προσδιορίζουν τους στόχους και τις τοποθεσίες όπου χρειάζονται τα χημικά.
Αυτή η διανομή χημικών γίνεται μέσα κυστίδια σχηματίζεται από το ER και τη συσκευή Golgi.
Για παράδειγμα, μετά τη σύνθεση μιας πρωτεΐνης από ένα ριβόσωμα συνδεδεμένο στο RER, υποβάλλεται σε περαιτέρω επεξεργασία στο ER και μετά μεταφέρεται στο ομαλό ενδοπλασματικό δίκτυο. Το λείο ER σχηματίζει μια τσέπη με τη μεμβράνη της, τοποθετεί την πρωτεΐνη μέσα και αποσπά τη συσκευασία από το ER ως ανεξάρτητο, πλήρως κλειστό κυστίδιο.
Το κυστίδιο συνήθως ταξιδεύει στη συσκευή Golgi όπου η πρωτεΐνη λαμβάνει μια ετικέτα με τον στόχο της. Εάν η πρωτεΐνη είναι απαραίτητη μέσα στο κύτταρο, το κυστίδιο την παραδίδει σε ένα άλλο οργανικό όπως το μιτοχόνδρια ή α λυσόσωμα. Το κυστίδιο μπορεί να ενώσει την εξωτερική μεμβράνη του οργανιδίου και να απελευθερώσει την πρωτεΐνη στο εσωτερικό του οργανικού.
Εάν η πρωτεΐνη είναι απαραίτητη έξω από το κύτταρο, το κυστίδιο ταξιδεύει στην εξωτερική μεμβράνη των κυττάρων, ενώνει τη μεμβράνη και απελευθερώνει την πρωτεΐνη έξω. Το αποτέλεσμα είναι ότι το κύτταρο εκκρίνει την πρωτεΐνη στον περιβάλλοντα ιστό.
Μόνο τα πρωτόγονα κύτταρα μπορούν να επιβιώσουν χωρίς ενδοπλασματικό ρήγμα
Ενώ ορισμένα εξειδικευμένα κύτταρα όπως τα κύτταρα του αίματος δεν έχουν ούτε πυρήνα ούτε ER, τα περισσότερα κύτταρα σε πολύπλοκους οργανισμούς χρειάζεστε το ER για να χειριστείτε την επεξεργασία πρωτεϊνών RER και την ομαλή σύνθεση λιπιδίων ER που είναι απαραίτητα για τα κύτταρα επιβίωση.
Προκαρυωτικός κύτταρα, όπως τα βακτήρια, δεν έχουν ER, αλλά λειτουργούν σε πολύ πιο απλό επίπεδο, με χημικές ουσίες να συντίθενται και να απελευθερώνονται στο γενικό κυτταρόπλασμα των κυττάρων. Ευκαρυωτικός Τα κύτταρα, όπως αυτά που βρίσκονται σε ζώα, απαιτούν τη σύνθετη λειτουργικότητα του ER για την εκτέλεση των εξειδικευμένων λειτουργιών τους.