le réticulum endoplasmique (RE) est un organite cellulaire lié à la membrane dont la membrane est repliée en compartiments plats. le réticulum endoplasmique rugueux (RER) est un domaine spécialisé dans lequel ribosomes sont attachés aux plis de surface, donnant au RE un aspect rugueux.
La présence des ribosomes fournit au RER une capacité spéciale et supplémentaire pour traiter des protéines spécifiques nécessaires à la cellule. Les cellules qui produisent beaucoup de protéines ont un grand nombre de ribosomes sur le RER.
La membrane du RE est une continuation de la membrane externe du noyau. La membrane du RE relie différents tubules, ou compartiments, et le noyau lui-même. L'ER brut est une usine à protéines.
Là où le RER et ses ribosomes se spécialisent dans la synthèse et le traitement des protéines, le reste du ER, appelé le réticulum endoplasmique lisse (SER, qui n'a pas de ribosomes attachés), produit des lipides et d'autres produits chimiques nécessaires à l'organisme, aux tissus dans lesquels se trouvent les cellules et à l'organisme dans son ensemble.
La structure du RE est idéale pour la synthèse chimique
Une façon de visualiser l'ER est comme une série de compartiments aplatis et fermés reliés par de petites ouvertures. Une ouverture à une extrémité est attachée à la membrane nucléaire externe. Les plis aplatis donnent au RE une grande surface sur laquelle exercer ses activités de synthèse chimique, et le l'interconnexion des compartiments permet aux produits chimiques produits de circuler librement vers l'endroit où ils seront utilisés, traités ou exporté.
Les compartiments aplatis du réticulum endoplasmique sont appelés citernes, et ils sont tous complètement entourés par la membrane externe unique et fortement pliée. A l'intérieur de chaque compartiment se trouve le espace cisternal, et les ribosomes sont fixés à l'extérieur de la membrane du RER.
Parce que les compartiments sont tous des segments à l'intérieur de la membrane unique, ils sont interconnectés. Les produits chimiques synthétisés dans un compartiment peuvent circuler dans le RE et retourner au noyau. Quand le ribosomes produisent des protéines, les protéines peuvent traverser la membrane du RE dans l'un des compartiments et migrer là où elles sont nécessaires.
La fonction du réticulum endoplasmique est celle d'une usine chimique
Comme une usine, l'ER fabrique et traite les produits chimiques nécessaires à la cellule. Sa grande surface offre un espace pour les réactions chimiques, et les replis qui s'étendent dans des zones reculées de la cellule en font une voie idéale pour la distribution des protéines et des lipides.
Il reçoit ses instructions par le acide ribonucléique messager (ARNm) du noyau agissant sur les ribosomes. S'il produit des produits chimiques supplémentaires, il peut les stocker dans les citernes jusqu'à ce qu'ils soient nécessaires.
L'usine ER a différentes sections. Le RE lisse travaille à synthétiser ses produits chimiques sur la membrane du RE lui-même tandis que la fonction du RE brut est de traiter les protéines requises.
Le RER possède les ribosomes qui fonctionnent chacun comme des chaînes d'assemblage miniatures pour leurs produits. Les produits chimiques membranaires agissent comme des quais de chargement pour permettre aux protéines du ribosome d'entrer dans le RE. D'autres mécanismes acceptent les produits chimiques produits par le RE et gèrent la distribution vers d'autres parties de la cellule.
Certains des produits de l'usine sont utilisés par le RE lui-même pour la croissance et la réparation ou pour fabriquer plus de ribosomes dans le noyau. D'autres produits chimiques sont envoyés à la cellule pour être utilisés pour la croissance cellulaire, la division cellulaire et la réparation des membranes cellulaires. D'autres produits chimiques encore sont nécessaires à d'autres parties du corps, et le RE de la cellule les envoie pour être sécrétés par la cellule dans les tissus environnants ou dans le système circulatoire.
L'usine ER a compliqué les opérations
Comme toute usine, l'ER fabrique elle-même certains produits et en fait livrer d'autres. Certains ribosomes restent attachés au RER tandis que d'autres flottent librement dans la cellule et ne s'attachent au RE que lorsqu'ils produisent des protéines RER. Les éléments constitutifs du produit chimique et l'énergie requise doivent être disponibles et le produit final doit être expédié.
Les étapes typiques pour une fonction ER brute appropriée sont les suivantes :
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Désignation du gène : La cellule décide quelle protéine est nécessaire et désigne les gènes correspondants de l'ADN cellulaire pour la copie.
- Transcription des gènes : Les gènes désignés sont transcrits sur des molécules d'ARNm.
- Livraison des instructions : Les molécules d'ARNm sortent du noyau et trouver des ribosomes qui peuvent produire la protéine nécessaire.
- Production chimique : Les ribosomes se fixent au RER et utilisent des matières premières du cytosol cellulaire pour produire une protéine selon les instructions codées.
- Livraison de produits chimiques : Lorsque le ribosome synthétise la protéine, elle est transférée dans les citernes du RE et envoyée là où elle est nécessaire.
Lorsque les ribosomes reçoivent leurs instructions de l'ARNm, ils prennent position sur la surface extérieure du RER et envoient la protéine produite dans le RER pour être stockée, délivrée ou utilisée.
Transcription et livraison du code génétique
le acide désoxyribonucléique (ADN) qui contient le code génétique d'origine ne peut pas quitter le noyau et est contenu à l'intérieur de la membrane nucléaire interne. L'ARNm copie les gènes nécessaires à la production de produits chimiques spécifiques. Il peut sortir du noyau par des pores spéciaux dans la membrane nucléaire interne et peut ensuite entrer dans le cytosol cellulaire pour fournir les instructions requises.
Si les instructions concernent une protéine RER, l'ARNm se lie à un ribosome. Le ribosome suit les instructions et se fixe au RER.
L'ADN de la cellule est une hélice double brin de acides nucléiques. La molécule d'ARNm est assemblée selon la séquence d'acides aminés dans l'un des deux brins. Lorsque l'ARNm atteint le ribosome, les instructions de l'ARNm permettent la recréation de la séquence d'acides aminés de l'ADN.
Le ribosome peut extraire les éléments constitutifs des acides aminés du cytosol cellulaire et les assembler dans le bon ordre pour former des protéines complexes.
Les ribosomes construisent les protéines requises
Les ribosomes eux-mêmes sont constitués d'ARN ribosomique et de protéines ribosomiques spéciales. Un segment du ribosome lit les instructions de l'ARNm et un second segment construit les chaînes protéiques en conséquence.
Les ribosomes liés à la membrane sont engagés dans la synthèse des protéines désignées pour le RE et acheminent leur produit directement à travers la membrane du RER dans les citernes du RER. Les ribosomes qui fabriquent des protéines non RER peuvent rester flottants et libérer leurs protéines dans le cytosol cellulaire.
Lorsqu'un ribosome flottant commence à produire une protéine destinée au RER, il s'attache à un site RER spécial appelé un translocon. Les protéines RER contiennent un signal de ciblage pour indiquer au ribosome où aller.
Une séquence protéique spéciale indique au ribosome que la protéine qu'il synthétise est destinée au réticulum endoplasmique. Il s'attache à un translocon, produit la quantité requise de protéines, puis se détache et commence à fabriquer d'autres protéines ou reste attaché mais inactif.
Le RER traite et stocke les protéines synthétisées par les ribosomes
Lorsque les ribosomes rejoignent l'usine à protéines du RER et agissent comme des chaînes d'assemblage miniatures, les produits qui sortent des chaînes ne sont pas encore prêts à l'emploi. Les ribosomes se sont attachés au translocon et ont synthétisé les protéines pour le RER en raison de la particularité séquence de signalisation que contenaient les protéines. Le RER supprime la séquence de signalisation des protéines et les replie afin qu'elles puissent être stockées ou expédiées selon les besoins.
Le RE a besoin de certaines des protéines produites pour son propre usage. La membrane du RE doit être réparée et entretenue, et la cellule peut se développer et avoir besoin de plus de matériel du RE.
Pour conserver une protéine dont il a besoin, le RE attache une nouvelle séquence de signalisation désignant la protéine comme celle qui restera à l'intérieur des citernes. C'est ce qu'on appelle le réticulum endoplasmique protéines résidentes, et ils soutiennent la fonction du réticulum endoplasmique.
L'ER distribue les protéines synthétisées selon les besoins
Les protéines dont le RE lui-même n'a pas besoin sont conservées dans les citernes jusqu'à ce qu'elles soient envoyées à l'un des trois endroits suivants :
- Le noyau: La membrane externe du RE continue comme la membrane externe du noyau. Cela signifie qu'il existe un lien étroit et continu permettant aux protéines ER d'accéder facilement au noyau.
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En dehors de la cellule : Les cellules dont la synthèse des protéines ER est active sécrètent souvent des substances à utiliser à l'extérieur de la cellule.
- Au sein de la cellule : La cellule elle-même a besoin de certaines protéines pour sa croissance et sa réparation.
Le noyau a besoin de beaucoup de différents types de protéines pour la copie de l'ADN, le maintien de la membrane, la division cellulaire et la création de ribosomes. Il a un accès facile et rapide à ces protéines grâce au lien avec le RE.
Les protéines ER sont présentes dans le membrane externe commune du RE/noyau mais en dehors du membrane nucléaire interne. Les protéines sélectionnées peuvent pénétrer dans le noyau par des pores spéciaux de la membrane interne lorsque le noyau en a besoin.
Alors que le noyau a un accès direct aux protéines du RE en raison de la liaison membranaire externe, le reste de la cellule et les tissus à l'extérieur de la cellule ont besoin d'un mécanisme de transport pour délivrer les produits chimiques du RE. Si le RE libérait ses produits chimiques dans le cytosol, ils réagiraient avec d'autres substances telles que l'oxygène et perdraient leur efficacité.
Au lieu de cela, l'ER envoie ses produits chimiques au reste de la cellule et à d'autres tissus dans des conteneurs spéciaux.
Les vésicules distribuent les substances ER là où elles sont nécessaires
L'ER a développé une méthode pour s'assurer que les produits chimiques traités et stockés dans l'ER arrivent tels quels à leur destination. Une cible commune de ces produits chimiques est la Appareil de Golgi, situé près du RE dans le cytoplasme cellulaire. L'appareil de Golgi absorbe les produits chimiques ER et les traite davantage, en ajoutant des séquences de signaux qui identifient les cibles et les emplacements où les produits chimiques sont nécessaires.
Cette distribution de produits chimiques a lieu à l'intérieur vésicules formé par l'ER et l'appareil de Golgi.
Par exemple, une fois qu'une protéine est synthétisée par un ribosome attaché au RER, elle est encore traitée dans le RE puis migre vers le réticulum endoplasmique lisse. Le RE lisse forme une poche avec sa membrane, place la protéine à l'intérieur et détache l'emballage du RE en tant que vésicule indépendante et entièrement fermée.
La vésicule se déplace généralement vers l'appareil de Golgi où la protéine reçoit une étiquette avec sa cible. Si la protéine est nécessaire dans la cellule, la vésicule la livre à un autre organite tel que le mitochondries ou un lysosome. La vésicule peut rejoindre la membrane externe de l'organite et libérer la protéine à l'intérieur de l'organite.
Si la protéine est nécessaire à l'extérieur de la cellule, la vésicule se déplace vers la membrane cellulaire externe, rejoint la membrane et libère la protéine à l'extérieur. L'effet est que la cellule sécrète la protéine dans le tissu environnant.
Seules les cellules primitives peuvent survivre sans réticulum endoplasmique
Alors que certaines cellules spécialisées telles que les cellules sanguines n'ont ni noyau ni ER, la plupart des cellules des organismes complexes besoin de l'ER pour gérer le traitement des protéines RER et la synthèse des lipides ER lisse qui sont essentiels à la cellule survie.
Procaryote les cellules, telles que les bactéries, n'ont pas de RE, mais elles fonctionnent à un niveau beaucoup plus simple, des produits chimiques étant synthétisés et libérés dans le cytoplasme général de la cellule. eucaryote les cellules, telles que celles trouvées chez les animaux, nécessitent la fonctionnalité complexe de l'ER pour mener à bien leurs opérations spécialisées.