एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम (रफ एंड स्मूद): संरचना और कार्य (आरेख के साथ)

की संरचनाओं और कार्यों को समझने के सबसे सरल तरीकों में से एक अंगों एक सेल के भीतर रखा गया है - और सेल बायोलॉजी समग्र रूप से - वास्तविक दुनिया की चीजों के साथ उनकी तुलना करना है।

उदाहरण के लिए, इसका वर्णन करना समझ में आता है गोलगी उपकरण पैकिंग प्लांट या पोस्ट ऑफिस के रूप में क्योंकि इसकी भूमिका सेल कार्गो को प्राप्त करना, संशोधित करना, छांटना और शिप करना है।

गोल्गी बॉडी का पड़ोसी ऑर्गेनेल, the अन्तः प्रदव्ययी जलिका, को सेल के निर्माण संयंत्र के रूप में सबसे अच्छी तरह से समझा जाता है। यह ऑर्गेनेल फैक्ट्री सभी जीवन प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक जैव-अणुओं का निर्माण करती है। इनमें प्रोटीन और लिपिड शामिल हैं।

आप शायद पहले से ही जानते हैं कि झिल्ली कितने महत्वपूर्ण हैं यूकेरियोटिक कोशिकाएं; एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम, जिसमें दोनों शामिल हैं रफ अन्तर्द्रव्यी जालिका तथा स्मूद एन्डोप्लास्मिक रेटिक्युलम, पशु कोशिकाओं में झिल्ली अचल संपत्ति का आधे से अधिक हिस्सा लेता है।

यह अतिशयोक्ति करना कठिन होगा कि यह झिल्लीदार, बायोमोलेक्यूल-बिल्डिंग ऑर्गेनेल कोशिका के लिए कितना महत्वपूर्ण है।

एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम का निरीक्षण करने वाले पहले वैज्ञानिक - एक सेल का पहला इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ लेते समय - एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की उपस्थिति से प्रभावित हुए थे।

अल्बर्ट क्लाउड, अर्नेस्ट फुलमैन और कीथ पोर्टर के लिए, ऑर्गेनेल अपने सिलवटों और खाली जगहों के कारण "फीता जैसा" दिखता था। आधुनिक पर्यवेक्षकों द्वारा एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की उपस्थिति को एक मुड़े हुए रिबन या यहां तक ​​कि एक रिबन कैंडी के रूप में वर्णित करने की अधिक संभावना है।

यह अनूठी संरचना सुनिश्चित करती है कि एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम कोशिका के भीतर अपनी महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है। एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम को सबसे अच्छी तरह से लंबे समय के रूप में समझा जाता है फास्फोलिपिड झिल्ली अपनी विशिष्ट भूलभुलैया जैसी संरचना बनाने के लिए वापस मुड़ा हुआ है।

एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की संरचना के बारे में सोचने का एक और तरीका एक झिल्ली से जुड़े फ्लैट पाउच और ट्यूबों के नेटवर्क के रूप में है।

यह मुड़ा हुआ फॉस्फोलिपिड झिल्ली मोड़ कहलाता है कुंड. एक शक्तिशाली माइक्रोस्कोप के तहत एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम के क्रॉस सेक्शन को देखने पर फॉस्फोलिपिड झिल्ली की ये सपाट डिस्क एक साथ खड़ी दिखाई देती हैं।

इन पाउच के बीच प्रतीत होने वाली खाली जगह झिल्ली जितनी ही महत्वपूर्ण है।

इन क्षेत्रों को कहा जाता है लुमेन. लुमेन बनाने वाले आंतरिक रिक्त स्थान तरल पदार्थ से भरे हुए हैं और, तह करने के तरीके के लिए धन्यवाद ऑर्गेनेल के समग्र सतह क्षेत्र को बढ़ाता है, वास्तव में कोशिका के लगभग 10 प्रतिशत का निर्माण करता है कुल मात्रा।

एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम में दो मुख्य खंड होते हैं, जिनका नाम उनकी उपस्थिति के लिए रखा गया है: रफ अन्तर्द्रव्यी जालिका और यह स्मूद एन्डोप्लास्मिक रेटिक्युलम.

ऑर्गेनेल के इन क्षेत्रों की संरचना कोशिका के भीतर उनकी विशेष भूमिकाओं को दर्शाती है। माइक्रोस्कोप के लेंस के नीचे, खुरदरी एंडोप्लाज्मिक झिल्ली की फॉस्फोलिपिड झिल्ली डॉट्स या धक्कों में ढकी हुई दिखाई देती है।

ये राइबोसोम, जो किसी न किसी एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम को एक ऊबड़ या खुरदरी बनावट देते हैं (और इसलिए इसका नाम)।

ये राइबोसोम वास्तव में एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम से अलग अंग हैं। उनमें से बड़ी संख्या (लाखों तक!) खुरदरी एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की सतह पर स्थानीय होती है क्योंकि वे इसके काम के लिए महत्वपूर्ण हैं, जो कि प्रोटीन संश्लेषण है। आरईआर स्टैक्ड शीट के रूप में मौजूद है जो हेलिक्स के आकार के किनारों के साथ एक साथ मुड़ते हैं।

एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम का दूसरा पक्ष - चिकना एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम - काफी अलग दिखता है।

जबकि ऑर्गेनेल के इस खंड में अभी भी मुड़ा हुआ, भूलभुलैया जैसा सिस्टर्न और द्रव से भरा लुमेन है, की सतह फॉस्फोलिपिड झिल्ली का यह पक्ष चिकना या चिकना दिखाई देता है क्योंकि चिकनी एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम में नहीं होता है राइबोसोम

एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम का यह भाग संश्लेषित करता है लिपिड बजाय प्रोटीन, इसलिए इसे राइबोसोम की आवश्यकता नहीं होती है।

रफ एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम, या आरईआर, इसका नाम इसकी विशिष्ट खुरदरी या जड़ित उपस्थिति से मिलता है, जो इसकी सतह को कवर करने वाले राइबोसोम के लिए धन्यवाद।

याद रखें कि संपूर्ण एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम किसके लिए एक निर्माण संयंत्र की तरह काम करता है जीवन के लिए आवश्यक जैव अणुजैसे प्रोटीन और लिपिड। RER कारखाने का वह भाग है जो केवल प्रोटीन के उत्पादन के लिए समर्पित है।

आरईआर में उत्पादित कुछ प्रोटीन हमेशा के लिए एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम में रहेंगे।

इसी कारण वैज्ञानिक इन प्रोटीनों को कहते हैं निवासी प्रोटीन. अन्य प्रोटीन कोशिका के अन्य क्षेत्रों में संशोधन, छँटाई और शिपिंग से गुजरेंगे। हालांकि, आरईआर में निर्मित बड़ी संख्या में प्रोटीन को कोशिका से स्राव के लिए लेबल किया जाता है।

इसका मतलब यह है कि संशोधन और छँटाई के बाद, ये स्रावी प्रोटीन पुटिका ट्रांसपोर्टर के माध्यम से यात्रा करेंगे कोशिका झिल्ली सेल के बाहर नौकरी के लिए।

सेल के भीतर आरईआर का स्थान भी इसके कार्य के लिए महत्वपूर्ण है।

RER ठीक बगल में है नाभिक सेल का। वास्तव में, एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की फॉस्फोलिपिड झिल्ली वास्तव में उस झिल्ली अवरोध से जुड़ जाती है जो नाभिक को घेरे रहती है, जिसे कहा जाता है परमाणु लिफाफा या परमाणु झिल्ली।

यह सख्त व्यवस्था सुनिश्चित करती है कि आरईआर को सीधे नाभिक से प्रोटीन बनाने के लिए आवश्यक आनुवंशिक जानकारी प्राप्त होती है।

यह आरईआर के लिए नाभिक को संकेत देना भी संभव बनाता है जब प्रोटीन निर्माण या प्रोटीन तह गड़बड़ा जाता है। इसकी निकटता के लिए धन्यवाद, रफ एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम बस न्यूक्लियस को उत्पादन धीमा करने के लिए एक संदेश शूट कर सकता है जबकि आरईआर बैकलॉग को पकड़ लेता है।

प्रोटीन संश्लेषण आम तौर पर इस तरह काम करता है: हर कोशिका के केंद्रक में डीएनए का एक पूरा सेट होता है।

यह डीएनए उस ब्लूप्रिंट की तरह है जिसका उपयोग कोशिका प्रोटीन जैसे अणुओं के निर्माण के लिए कर सकती है। कोशिका नाभिक से एकल प्रोटीन के निर्माण के लिए आवश्यक आनुवंशिक जानकारी को RER की सतह पर राइबोसोम में स्थानांतरित करती है। वैज्ञानिक इस प्रक्रिया को कहते हैं प्रतिलिपि क्योंकि सेल संदेशवाहकों का उपयोग करके मूल डीएनए से इस जानकारी को ट्रांसक्रिप्ट या कॉपी करता है।

आरईआर से जुड़े राइबोसोम लिखित कोड वाले दूतों को प्राप्त करते हैं और उस जानकारी का उपयोग विशिष्ट की एक श्रृंखला बनाने के लिए करते हैं। अमीनो अम्ल.

इस चरण को कहा जाता है अनुवाद क्योंकि राइबोसोम मैसेंजर पर डेटा कोड पढ़ते हैं और इसका उपयोग उनके द्वारा बनाई गई श्रृंखला में अमीनो एसिड के क्रम को तय करने के लिए करते हैं।

अमीनो एसिड के ये तार प्रोटीन की मूल इकाइयाँ हैं। आखिरकार, वे श्रृंखलाएं कार्यात्मक प्रोटीन में बदल जाएंगी और शायद उन्हें अपना काम करने में मदद करने के लिए लेबल या संशोधन भी प्राप्त होंगे।

प्रोटीन फोल्डिंग आमतौर पर आरईआर के अंदरूनी हिस्से में होता है।

यह चरण प्रोटीन को एक अद्वितीय त्रि-आयामी आकार देता है, जिसे इसका. कहा जाता है रचना. प्रोटीन फोल्डिंग महत्वपूर्ण है क्योंकि कई प्रोटीन अन्य अणुओं के साथ अपने अद्वितीय आकार का उपयोग करके एक ताला में एक कुंजी फिटिंग की तरह जुड़ने के लिए बातचीत करते हैं।

मिसफोल्डेड प्रोटीन ठीक से काम नहीं कर सकता है, और यह खराबी मानव रोग का कारण भी बन सकती है।

उदाहरण के लिए, शोधकर्ता अब मानते हैं कि प्रोटीन फोल्डिंग के साथ समस्याएं स्वास्थ्य विकार जैसे टाइप 2 का कारण बन सकती हैं मधुमेह, सिस्टिक फाइब्रोसिस, सिकल सेल रोग और न्यूरोडीजेनेरेटिव समस्याएं जैसे अल्जाइमर रोग और पार्किंसंस रोग।

एंजाइमों प्रोटीन का एक वर्ग है जो कोशिका में रासायनिक प्रतिक्रियाओं को संभव बनाता है, जिसमें चयापचय में शामिल प्रक्रियाएं शामिल हैं, जिस तरह से कोशिका ऊर्जा तक पहुंचती है।

लाइसोसोमल एंजाइम कोशिका की मरम्मत करने और उसकी ऊर्जा के लिए अपशिष्ट पदार्थ को टैप करने के लिए पुराने ऑर्गेनेल और मिसफॉल्ड प्रोटीन जैसे अवांछित सेल सामग्री को तोड़ने में मदद करते हैं।

झिल्ली प्रोटीन और सिग्नलिंग प्रोटीन कोशिकाओं को एक साथ संवाद करने और काम करने में मदद करते हैं। कुछ ऊतकों को कम संख्या में प्रोटीन की आवश्यकता होती है जबकि अन्य ऊतकों को बहुत अधिक आवश्यकता होती है। ये ऊतक आमतौर पर कम प्रोटीन-संश्लेषण की आवश्यकता वाले अन्य ऊतकों की तुलना में आरईआर को अधिक स्थान समर्पित करते हैं।

•••विज्ञान

चिकनी एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम, या एसईआर में राइबोसोम की कमी होती है, इसलिए इसकी झिल्ली माइक्रोस्कोप के नीचे चिकनी या चिकनी नलिकाओं की तरह दिखती है।

यह समझ में आता है क्योंकि एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम का यह हिस्सा प्रोटीन के बजाय लिपिड या वसा बनाता है, और इस प्रकार राइबोसोम की आवश्यकता नहीं होती है। इन लिपिड में शामिल हो सकते हैं वसायुक्त अम्ल, फॉस्फोलिपिड और कोलेस्ट्रॉल अणु।

कोशिका में प्लाज्मा झिल्ली के निर्माण के लिए फॉस्फोलिपिड और कोलेस्ट्रॉल की आवश्यकता होती है।

एसईआर लिपिड हार्मोन का उत्पादन करता है जो शरीर के समुचित कार्य के लिए आवश्यक हैं अंतःस्त्रावी प्रणाली.

इनमें कोलेस्ट्रॉल से बने स्टेरॉयड हार्मोन शामिल हैं, जैसे एस्ट्रोजन और टेस्टोस्टेरोन। हार्मोन उत्पादन में एसईआर की प्रमुख भूमिका के कारण, कोशिकाएं जिन्हें बहुत सारे स्टेरॉयड हार्मोन की आवश्यकता होती है, जैसे कि वृषण और अंडाशय में, एसईआर को अधिक सेलुलर अचल संपत्ति समर्पित करते हैं।

एसईआर चयापचय और विषहरण में भी शामिल है। ये दोनों प्रक्रियाएं यकृत कोशिकाओं में होती हैं, इसलिए यकृत के ऊतकों में आमतौर पर एसईआर की अधिकता होती है।

जब हार्मोन संकेत इंगित करते हैं कि ऊर्जा भंडार कम हैं, गुर्दे और जिगर की कोशिकाएं एक ऊर्जा-उत्पादक मार्ग शुरू करें जिसे कहा जाता है ग्लुकोनियोजेनेसिस.

यह प्रक्रिया सेल में गैर-कार्बोहाइड्रेट स्रोतों से महत्वपूर्ण ऊर्जा स्रोत ग्लूकोज बनाती है। लीवर की कोशिकाओं में मौजूद SER उन लीवर कोशिकाओं को विषाक्त पदार्थों को निकालने में भी मदद करता है। ऐसा करने के लिए, एसईआर खतरनाक यौगिक के कुछ हिस्सों को पानी में घुलनशील बनाने के लिए पचाता है ताकि शरीर मूत्र के माध्यम से विष को बाहर निकाल सके।

एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम का एक अति विशिष्ट रूप कुछ में दिखाई देता है मांसपेशियों की कोशिकाएं, बुला हुआ myocytes. यह प्रपत्र, जिसे कहा जाता है sarcoplasmic जालिका, आमतौर पर हृदय (हृदय) और कंकाल की मांसपेशी कोशिकाओं में पाया जाता है।

इन कोशिकाओं में, ऑर्गेनेल कैल्शियम आयनों के संतुलन का प्रबंधन करता है जो कोशिकाएं मांसपेशियों के तंतुओं को आराम और अनुबंधित करने के लिए उपयोग करती हैं। संग्रहीत कैल्शियम आयन मांसपेशियों की कोशिकाओं में अवशोषित हो जाते हैं, जबकि कोशिकाएं शिथिल हो जाती हैं और इस दौरान मांसपेशियों की कोशिकाओं से बाहर निकल जाती हैं मांसपेशी में संकुचन. सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम के साथ समस्याएं गंभीर चिकित्सा समस्याओं को जन्म दे सकती हैं, जिनमें दिल की विफलता भी शामिल है।

आप पहले से ही जानते हैं कि एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम प्रोटीन संश्लेषण और तह का एक हिस्सा है।

प्रोटीन बनाने के लिए उचित प्रोटीन तह महत्वपूर्ण है जो अपना काम सही ढंग से कर सकता है, और जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, मिसफॉल्डिंग प्रोटीन अनुचित तरीके से काम कर सकता है या बिल्कुल भी काम नहीं कर सकता है, जिससे संभावित रूप से गंभीर चिकित्सा स्थितियां जैसे टाइप 2 हो सकती हैं मधुमेह।

इस कारण से, एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि पैकेजिंग और शिपिंग के लिए एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम से गोल्गी उपकरण तक केवल सही ढंग से मुड़ा हुआ प्रोटीन परिवहन हो।

एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम नामक तंत्र के माध्यम से प्रोटीन गुणवत्ता नियंत्रण सुनिश्चित करता है खुला प्रोटीन प्रतिक्रिया, या यूपीआर।

यह मूल रूप से बहुत तेज़ सेल सिग्नलिंग है जो आरईआर को सेल न्यूक्लियस के साथ संचार करने में सक्षम बनाता है। जब अनफोल्डेड या मिसफोल्डेड प्रोटीन एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम के लुमेन में ढेर होने लगते हैं, तो आरईआर अनफोल्डेड प्रोटीन प्रतिक्रिया को ट्रिगर करता है। यह तीन काम करता है:

1. यह नाभिक को संकेत करता है प्रोटीन संश्लेषण की दर को धीमा करना अनुवाद के लिए राइबोसोम में भेजे जाने वाले मैसेंजर अणुओं की संख्या को सीमित करके।
2. अनफोल्डेड प्रोटीन प्रतिक्रिया एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की क्षमता को भी बढ़ाती है फोल्ड प्रोटीन और डिग्रेड मिसफोल्डेड प्रोटीन.
3. यदि इन चरणों में से कोई भी प्रोटीन ढेर को हल नहीं करता है, तो अनफोल्डेड प्रोटीन प्रतिक्रिया में एक फेलसेफ भी होता है। यदि अन्य सभी विफल हो जाते हैं, तो प्रभावित कोशिकाएं स्वयं नष्ट हो जाएंगी। इसे क्रमादेशित कोशिका मृत्यु भी कहा जाता है apoptosis, और यह अंतिम विकल्प है कि कोशिका को किसी भी प्रकार की क्षति को कम करना होगा जो सामने आए या मुड़े हुए प्रोटीन का कारण हो।

ईआर का आकार इसके कार्यों से संबंधित है और आवश्यकतानुसार बदल सकता है।

उदाहरण के लिए, आरईआर शीट की परतों को बढ़ाने से कुछ कोशिकाओं को अधिक संख्या में प्रोटीन स्रावित करने में मदद मिलती है। इसके विपरीत, न्यूरॉन्स और मांसपेशियों की कोशिकाओं जैसी कोशिकाएं जो अधिक प्रोटीन का स्राव नहीं करती हैं उनमें अधिक SER नलिकाएं हो सकती हैं।

परिधीय ईआर, जो कि परमाणु लिफाफा से जुड़ा नहीं है, यहां तक ​​​​कि आवश्यकतानुसार स्थानांतरित भी किया जा सकता है।

इसके कारण और तंत्र शोध का विषय हैं। इसमें स्लाइडिंग SER नलिकाएं शामिल हो सकती हैं सूक्ष्मनलिकाएं की cytoskeletonईआर को अन्य ऑर्गेनेल और यहां तक ​​कि ईआर नलिकाओं के छल्ले के पीछे खींचना जो छोटे मोटर्स की तरह सेल के चारों ओर घूमते हैं।

कुछ सेल प्रक्रियाओं के दौरान ईआर का आकार भी बदल जाता है, जैसे पिंजरे का बँटवारा.

वैज्ञानिक अभी भी अध्ययन कर रहे हैं कि ये परिवर्तन कैसे होते हैं। प्रोटीन का एक पूरक ईआर ऑर्गेनेल के समग्र आकार को बनाए रखता है, जिसमें इसकी चादरें और नलिकाएं स्थिर करना और एक विशेष सेल में आरईआर और एसईआर की सापेक्ष मात्रा निर्धारित करने में मदद करना शामिल है।

ईआर और बीमारी के बीच संबंधों में रुचि रखने वाले शोधकर्ताओं के लिए यह अध्ययन का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र है।

लगातार यूपीआर सक्रियण से तनाव सहित प्रोटीन मिसफॉल्डिंग और ईआर तनाव, मानव रोग के विकास में योगदान कर सकते हैं। इनमें सिस्टिक फाइब्रोसिस, टाइप 2 मधुमेह, अल्जाइमर रोग और स्पास्टिक पैरापलेजिया शामिल हो सकते हैं।

वायरस ईआर को भी हाईजैक कर सकता है और वायरल प्रोटीन को बाहर निकालने के लिए प्रोटीन-निर्माण मशीनरी का उपयोग कर सकता है।

यह ईआर के आकार को बदल सकता है और इसे सेल के लिए अपने सामान्य कार्यों को करने से रोक सकता है। कुछ वायरस, जैसे डेंगू और सार्स, ईआर झिल्ली के अंदर सुरक्षात्मक डबल-झिल्ली वाले पुटिका बनाते हैं।