Réticulum endoplasmique (rugueux et lisse): structure et fonction (avec diagramme)

L'une des manières les plus simples de comprendre les structures et les fonctions du organites logés dans une cellule - et la biologie cellulaire dans son ensemble - est de les comparer avec des choses du monde réel.

Par exemple, il est logique de décrire le Appareil de Golgi comme usine d'emballage ou bureau de poste car son rôle est de recevoir, modifier, trier et expédier la cargaison cellulaire.

L'organite voisine du corps de Golgi, la réticulum endoplasmique, est mieux comprise comme l'usine de fabrication de la cellule. Cette usine d'organites fabrique les biomolécules nécessaires à tous les processus de la vie. Ceux-ci incluent des protéines et des lipides.

Vous savez probablement déjà à quel point les membranes sont importantes pour des cellules eucaryotes; le réticulum endoplasmique, qui comprend à la fois le réticulum endoplasmique rugueux et réticulum endoplasmique lisse, occupe plus de la moitié de la surface membranaire des cellules animales.

Il serait difficile d'exagérer à quel point cet organite membraneux et constructeur de biomolécules est important pour la cellule.

Les premiers scientifiques à observer le réticulum endoplasmique - tout en prenant la première micrographie électronique d'une cellule - ont été frappés par l'apparence du réticulum endoplasmique.

Pour Albert Claude, Ernest Fullman et Keith Porter, l'organelle ressemblait à de la dentelle à cause de ses plis et de ses espaces vides. Les observateurs modernes sont plus susceptibles de décrire l'apparence du réticulum endoplasmique comme un ruban plié ou même un bonbon de ruban.

Cette structure unique garantit que le réticulum endoplasmique peut remplir ses rôles importants au sein de la cellule. Le réticulum endoplasmique est mieux compris comme un long membrane phospholipidique replié sur lui-même pour créer sa structure labyrinthique caractéristique.

Une autre façon de penser à la structure du réticulum endoplasmique est comme un réseau de poches plates et de tubes reliés par une seule membrane.

Cette membrane phospholipidique repliée forme des coudes appelés citernes. Ces disques plats de membrane phospholipidique semblent empilés lorsque l'on regarde une coupe transversale du réticulum endoplasmique sous un microscope puissant.

Les espaces apparemment vides entre ces poches sont tout aussi importants que la membrane elle-même.

Ces zones sont appelées les lumen. Les espaces internes qui composent la lumière sont pleins de fluide et, grâce au pliage augmente la surface globale de l'organite, représentent en fait environ 10 pour cent de la cellule volume total.

Le réticulum endoplasmique contient deux sections principales, nommées pour leur apparence: la réticulum endoplasmique rugueux et le réticulum endoplasmique lisse.

La structure de ces zones de l'organite reflète leurs rôles particuliers au sein de la cellule. Sous l'objectif d'un microscope, la membrane phospholipidique de la membrane endoplasmique rugueuse apparaît couverte de points ou de bosses.

Ceux-ci sont ribosomes, qui donnent au réticulum endoplasmique rugueux une texture bosselée ou rugueuse (d'où son nom).

Ces ribosomes sont en fait des organites distincts du réticulum endoplasmique. Un grand nombre (jusqu'à des millions !) d'entre eux se localisent à la surface rugueuse du réticulum endoplasmique car ils sont vitaux pour son travail, qui est la synthèse des protéines. Le RER existe sous forme de feuilles empilées qui se tordent ensemble, avec des bords en forme d'hélice.

L'autre côté du réticulum endoplasmique – le réticulum endoplasmique lisse – est assez différent.

Alors que cette section de l'organite contient encore les citernes repliées en forme de labyrinthe et la lumière remplie de liquide, la surface de ce côté de la membrane phospholipidique semble lisse ou lisse car le réticulum endoplasmique lisse ne contient pas ribosomes.

Cette partie du réticulum endoplasmique synthétise lipides plutôt que protéines, il ne nécessite donc pas de ribosomes.

Le réticulum endoplasmique rugueux, ou RER, tire son nom de son aspect caractéristique rugueux ou clouté grâce aux ribosomes qui recouvrent sa surface.

Rappelez-vous que l'ensemble du réticulum endoplasmique agit comme une usine de fabrication pour le biomolécules nécessaires à la vie, tels que les protéines et les lipides. Le RER est la section de l'usine dédiée à la production uniquement de protéines.

Certaines des protéines produites dans le RER resteront pour toujours dans le réticulum endoplasmique.

Pour cette raison, les scientifiques appellent ces protéines protéines résidentes. D'autres protéines seront modifiées, triées et expédiées vers d'autres zones de la cellule. Cependant, un grand nombre de protéines construites dans le RER sont marquées pour la sécrétion de la cellule.

Cela signifie qu'après modification et tri, ces protéines sécrétoires voyageront via un transporteur de vésicules à travers le membrane cellulaire pour les emplois en dehors de la cellule.

L'emplacement du RER au sein de la cellule est également important pour sa fonction.

Le RER est juste à côté de la noyau de la cellule. En fait, la membrane phospholipidique du réticulum endoplasmique se raccorde en fait à la barrière membranaire qui entoure le noyau, appelée le enveloppe nucléaire ou membrane nucléaire.

Cet arrangement serré garantit que le RER reçoit l'information génétique dont il a besoin pour construire des protéines directement à partir du noyau.

Il permet également au RER de signaler le noyau lorsque la construction ou le repliement des protéines tourne mal. Grâce à sa proximité, le réticulum endoplasmique rugueux peut simplement envoyer un message au noyau pour ralentir la production pendant que le RER rattrape le retard.

Synthèse des protéines fonctionne généralement comme ceci: Le noyau de chaque cellule contient un ensemble complet d'ADN.

Cet ADN est comme le modèle que la cellule peut utiliser pour construire des molécules comme des protéines. La cellule transfère l'information génétique nécessaire à la construction d'une seule protéine du noyau aux ribosomes à la surface du RER. Les scientifiques appellent ce processus transcription parce que la cellule transcrit, ou copie, cette information de l'ADN d'origine à l'aide de messagers.

Les ribosomes rattachés au RER reçoivent les messagers porteurs du code transcrit et utilisent cette information pour constituer une chaîne de acides aminés.

Cette étape s'appelle Traduction parce que les ribosomes lisent le code de données sur le messager et l'utilisent pour décider de l'ordre des acides aminés dans la chaîne qu'ils construisent.

Ces chaînes d'acides aminés sont les unités de base des protéines. Finalement, ces chaînes se replieront en protéines fonctionnelles et recevront peut-être même des étiquettes ou des modifications pour les aider à faire leur travail.

Le repliement des protéines se produit généralement à l'intérieur du RER.

Cette étape donne aux protéines une forme tridimensionnelle unique, appelée son conformation. Le repliement des protéines est crucial car de nombreuses protéines interagissent avec d'autres molécules en utilisant leur forme unique pour se connecter comme une clé s'insérant dans une serrure.

Les protéines mal repliées peuvent ne pas fonctionner correctement, et ce dysfonctionnement peut même provoquer une maladie humaine.

Par exemple, les chercheurs pensent maintenant que les problèmes de repliement des protéines peuvent provoquer des troubles de santé tels que le type 2 diabète, fibrose kystique, drépanocytose et problèmes neurodégénératifs comme la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson maladie.

Enzymes sont une classe de protéines qui rendent possibles les réactions chimiques dans la cellule, y compris les processus impliqués dans le métabolisme, qui est la façon dont la cellule accède à l'énergie.

Les enzymes lysosomales aident la cellule à décomposer les contenus cellulaires indésirables, tels que les vieux organites et les protéines mal repliées, afin de réparer la cellule et d'exploiter les déchets pour son énergie.

Les protéines membranaires et les protéines de signalisation aident les cellules à communiquer et à travailler ensemble. Certains tissus ont besoin d'un petit nombre de protéines tandis que d'autres en ont besoin en grande quantité. Ces tissus consacrent généralement plus d'espace au RER que d'autres tissus ayant des besoins de synthèse protéique inférieurs.

•••Sciences

Le réticulum endoplasmique lisse, ou SER, manque de ribosomes, de sorte que ses membranes ressemblent à des tubules lisses ou lisses au microscope.

Cela a du sens car cette partie du réticulum endoplasmique fabrique des lipides, ou des graisses, plutôt que des protéines, et n'a donc pas besoin de ribosomes. Ces lipides peuvent comprendre Les acides gras, des phospholipides et des molécules de cholestérol.

Les phospholipides et le cholestérol sont nécessaires à la construction des membranes plasmiques dans la cellule.

Le SER produit des hormones lipidiques nécessaires au bon fonctionnement de la Système endocrinien.

Ceux-ci incluent les hormones stéroïdes fabriquées à partir du cholestérol, telles que les œstrogènes et la testostérone. En raison du rôle majeur que joue le SER dans la production d'hormones, les cellules qui nécessitent beaucoup d'hormones stéroïdes, comme celles des testicules et des ovaires, ont tendance à consacrer plus d'espace cellulaire au SER.

Le SER est également impliqué dans le métabolisme et la détoxification. Ces deux processus se produisent dans les cellules hépatiques, de sorte que les tissus hépatiques ont généralement une plus grande abondance de SER.

Lorsque les signaux hormonaux indiquent que les réserves d'énergie sont faibles, les reins et cellules du foie commencer une voie de production d'énergie appelée néoglucogenèse.

Ce processus crée la source d'énergie importante du glucose à partir de sources non glucidiques dans la cellule. Le SER dans les cellules hépatiques aide également ces cellules hépatiques à éliminer les toxines. Pour ce faire, le SER digère des portions du composé dangereux pour le rendre soluble dans l'eau afin que le corps puisse excréter la toxine dans l'urine.

Une forme hautement spécialisée du réticulum endoplasmique apparaît dans certains Cellules musculaires, appelé myocytes. Ce formulaire, appelé le réticulum sarcoplasmique, se trouve généralement dans les cellules musculaires cardiaques (cœur) et squelettiques.

Dans ces cellules, l'organite gère l'équilibre des ions calcium que les cellules utilisent pour détendre et contracter les fibres musculaires. Les ions calcium stockés sont absorbés dans les cellules musculaires pendant que les cellules sont relâchées et sont libérées des cellules musculaires pendant contraction musculaire. Les problèmes du réticulum sarcoplasmique peuvent entraîner de graves problèmes médicaux, notamment une insuffisance cardiaque.

Vous savez déjà que le réticulum endoplasmique fait partie de la synthèse et du repliement des protéines.

Un bon repliement des protéines est crucial pour fabriquer des protéines qui peuvent faire leur travail correctement et, comme mentionné précédemment, un mauvais repliement peut entraîner un dysfonctionnement ou un dysfonctionnement des protéines, ce qui peut entraîner des problèmes médicaux graves tels que le type 2 Diabète.

Pour cette raison, le réticulum endoplasmique doit garantir que seules les protéines correctement repliées sont transportées du réticulum endoplasmique à l'appareil de Golgi pour l'emballage et l'expédition.

Le réticulum endoplasmique assure le contrôle de la qualité des protéines grâce à un mécanisme appelé le réponse protéique dépliée, ou UPR.

Il s'agit essentiellement d'une signalisation cellulaire très rapide qui permet au RER de communiquer avec le noyau cellulaire. Lorsque les protéines dépliées ou mal repliées commencent à s'accumuler dans la lumière du réticulum endoplasmique, le RER déclenche la réponse protéique dépliée. Cela fait trois choses :

1. Il signale au noyau de ralentir le taux de synthèse des protéines en limitant le nombre de molécules messagères envoyées aux ribosomes pour la traduction.
2. La réponse protéique dépliée augmente également la capacité du réticulum endoplasmique à replier les protéines et dégrader les protéines mal repliées.
3. Si aucune de ces étapes ne résout l'accumulation de protéines, la réponse protéique dépliée contient également une sécurité intégrée. Si tout le reste échoue, les cellules affectées s'autodétruiront. C'est la mort cellulaire programmée, aussi appelée apoptose, et est la dernière option dont dispose la cellule pour minimiser les dommages que pourraient causer des protéines dépliées ou mal repliées.

La forme du RE est liée à ses fonctions et peut changer selon les besoins.

Par exemple, l'augmentation des couches de feuillets RER aide certaines cellules à sécréter un plus grand nombre de protéines. Inversement, les cellules telles que les neurones et les cellules musculaires qui ne sécrètent pas autant de protéines peuvent avoir plus de tubules SER.

le RE périphérique, qui est la partie non connectée à l'enveloppe nucléaire, peut même se déplacer selon les besoins.

Ces raisons et ces mécanismes font l'objet de recherches. Il peut s'agir de tubules SER coulissants le long de la microtubules du cytosquelette, traînant le RE derrière d'autres organites et même des anneaux de tubules du RE qui se déplacent autour de la cellule comme de petits moteurs.

La forme du RE change également au cours de certains processus cellulaires, tels que mitose.

Les scientifiques étudient toujours comment ces changements se produisent. Un complément de protéines maintient la forme globale de l'organite du RE, notamment en stabilisant ses feuilles et ses tubules et en aidant à déterminer les quantités relatives de RER et de SER dans une cellule particulière.

Il s'agit d'un domaine d'étude important pour les chercheurs intéressés par la relation entre le RE et la maladie.

Le mauvais repliement des protéines et le stress du RE, y compris le stress causé par l'activation fréquente de l'UPR, peuvent contribuer au développement de la maladie humaine. Ceux-ci peuvent inclure la mucoviscidose, le diabète de type 2, la maladie d'Alzheimer et la paraplégie spastique.

Virus peut également détourner l'ER et utiliser la machinerie de construction de protéines pour produire des protéines virales.

Cela peut modifier la forme du RE et l'empêcher de remplir ses fonctions normales pour la cellule. Certains virus, tels que la dengue et le SRAS, fabriquent des vésicules protectrices à double membrane à l'intérieur de la membrane du RE.