רשתית אנדופלזמית (מחוספסת וחלקה): מבנה ותפקוד (עם תרשים)

אחת הדרכים הפשוטות ביותר להבין את המבנים והתפקודים של אברונים השוכן בתוך תא - וביולוגיה של התא בכללותו - הוא להשוות אותם לדברים בעולם האמיתי.

למשל, זה הגיוני לתאר את מערכת גולג'י כמפעל אריזה או סניף דואר מכיוון שתפקידו הוא לקבל, לשנות, למיין ולשלוח מטען תא.

האברון השכן של גוף גולגי, ה רשתית אנדופלזמית, מובן בצורה הטובה ביותר כמפעל הייצור של התא. מפעל אברונים זה בונה את הביומולקולות הנדרשות לכל תהליכי החיים. אלה כוללים חלבונים ושומנים.

אתה בטח כבר יודע כמה קרומים חשובים תאים איקריוטיים; הרטיקולום האנדופלזמי, הכולל את שניהם רשתית אנדופלזמית גסה ו רשתית אנדופלזמית חלקה, תופס יותר ממחצית הנדל"ן הממברני בתאי בעלי חיים.

יהיה קשה להגזים עד כמה חשוב האברון הממברני הזה, הבונה מולקולות, לתא.

המדענים הראשונים שצפו ברשתית האנדופלזמית - תוך כדי צילום מיקרוגרף אלקטרונים ראשון של תא - נפגעו ממראהו של הרטיקולום האנדופלזמי.

עבור אלברט קלוד, ארנסט פולמן וקית 'פורטר, האורגונל נראה "תחרה" בגלל קפליו וחלליו הריקים. משקיפים מודרניים נוטים יותר לתאר את המראה של הרטיקולום האנדופלזמי כמו כמו סרט מקופל או אפילו ממתק סרט.

מבנה ייחודי זה מבטיח כי הרטיקולום האנדופלזמי יכול למלא את תפקידיו החשובים בתא. את הרטיקולום האנדופלזמי יש להבין בצורה הטובה ביותר כארוך קרום פוספוליפידי מקופל על עצמו כדי ליצור את המבנה האופייני שלו דמוי מבוך.

דרך חשיבה נוספת על מבנה הרטיקולום האנדופלזמי היא כרשת של שקיות וצינורות שטוחות המחוברות באמצעות קרום יחיד.

קרום פוספוליפידי מקופל זה יוצר כיפוף הנקרא מיכלי מים. דיסקים שטוחים אלה של קרום פוספוליפידים נראים מוערמים יחד כאשר מסתכלים על חתך רוחב של הרטיקולום האנדופלזמי תחת מיקרוסקופ חזק.

החללים הריקים לכאורה בין השקיות הללו חשובים לא פחות מהקרום עצמו.

אזורים אלה נקראים לומן. החללים הפנימיים המרכיבים את הלומן מלאים בנוזל, ובזכות הקיפול מגדיל את שטח הפנים של האברון, מהווה למעשה כ -10 אחוזים מהתאים נפח כולל.

הרטיקולום האנדופלזמי מכיל שני חלקים עיקריים, על שם המראה שלהם: רשתית אנדופלזמית גסה וה רשתית אנדופלזמית חלקה.

מבנה האזורים הללו באברון משקף את תפקידיהם המיוחדים בתוך התא. מתחת לעדשת מיקרוסקופ, קרום הפוספוליפיד של הקרום האנדופלזמי המחוספס נראה מכוסה בנקודות או בליטות.

אלו הם ריבוזומים, המעניקים למרקם האנדופלזמי המחוספס מרקם גבשושי או מחוספס (ומכאן שמו).

הריבוזומים הללו הם למעשה אברונים נפרדים מהרטיקולום האנדופלזמי. מספרים גדולים (עד מיליונים!) מהם מתמקמים במשטח הרטיקולום הגס האנדופלזמי, משום שהם חיוניים לתפקידו, שהוא סינתזת חלבונים. ה- RER קיים כגיליונות מוערמים המתפתלים יחד, עם קצוות בצורת סליל.

הצד השני של הרטיקולום האנדופלזמי - הרטיקולום האנדופלזמי החלק - נראה שונה לגמרי.

בעוד שקטע זה של האברון עדיין מכיל את מיכלי המים המקופלים, דמויי המבוך והלומן מלא הנוזל, צד זה של קרום הפוספוליפיד נראה חלק או חלקלק מכיוון שהרטיקולום האנדופלזמי החלק אינו מכיל ריבוזומים.

חלק זה של הרטיקולום האנדופלזמי מסונתז שומנים ולא חלבונים, כך שהוא אינו דורש ריבוזומים.

הרטיקולום האנדופלזמי המחוספס, או RER, מקבל את שמו ממראהו המחוספס או המשובץ האופייני בזכות הריבוזומים המכסים את פניו.

זכור כי כל הרטיקולום האנדופלזמי מתנהג כמו מפעל ייצור עבור ביומולקולות הכרחיות לכל החיים, כגון חלבונים ושומנים. ה- RER הוא החלק של המפעל שמקדיש לייצור חלבונים בלבד.

חלק מהחלבונים המיוצרים ב- RER יישארו ברשתית האנדופלזמית לנצח.

מסיבה זו מדענים מכנים חלבונים אלה חלבונים תושבים. חלבונים אחרים יעברו שינוי, מיון ומשלוח לאזורים אחרים בתא. עם זאת, מספר רב של חלבונים המובנים ב- RER מסומנים להפרשה מהתא.

משמעות הדבר היא כי לאחר שינוי ומיון, חלבוני הפרשה אלה יעברו באמצעות טרנספורטר שלפוחית ​​דרך ה- קרום תא למשרות מחוץ לתא.

המיקום של ה- RER בתוך התא חשוב גם לתפקודו.

ה- RER נמצא ממש בסמוך למלון גַרעִין של התא. למעשה, קרום הפוספוליפיד של הרטיקולום האנדופלזמי מתחבר למעשה למחסום הממברנה המקיף את הגרעין, הנקרא מעטפת גרעין או קרום גרעיני.

סידור הדוק זה מבטיח כי ה- RER יקבל את המידע הגנטי הדרוש לו לבניית חלבונים ישירות מהגרעין.

זה גם מאפשר ל- RER לאותת על הגרעין כאשר בניית חלבונים או קיפול חלבונים משתבשים. הודות לקירבתו, הרטיקולום הגס האנדופלזמי יכול פשוט להעביר מסר לגרעין כדי להאט את הייצור בזמן שה- RER משיג את הצבר.

סינתזת חלבונים בדרך כלל עובד כך: הגרעין של כל תא מכיל סט מלא של DNA.

ה- DNA הזה הוא כמו התוכנית שתא יכול להשתמש בה לבניית מולקולות כמו חלבונים. התא מעביר את המידע הגנטי הדרוש לבניית חלבון יחיד מהגרעין לריבוזומים על פני ה RER. מדענים מכנים את התהליך הזה תַעֲתוּק מכיוון שהתא מתמלל, או מעתיק, מידע זה מה- DNA המקורי באמצעות שליחים.

הריבוזומים המחוברים ל- RER מקבלים את השליחים הנושאים את הקוד המתועתק ומשתמשים במידע זה כדי ליצור שרשרת ספציפית חומצות אמינו.

שלב זה נקרא תִרגוּם מכיוון שהריבוזומים קוראים את קוד הנתונים על המסנג'ר ומשתמשים בו בכדי להחליט על סדר חומצות האמינו בשרשרת שהן בונות.

מחרוזות אלה של חומצות אמינו הן היחידות הבסיסיות של חלבונים. בסופו של דבר, רשתות אלה יתקפלו לחלבונים פונקציונליים ואולי אפילו יקבלו תוויות או שינויים שיעזרו להם לבצע את עבודתם.

קיפול חלבונים קורה בדרך כלל בחלק הפנימי של ה- RER.

שלב זה מעניק לחלבונים צורה תלת מימדית ייחודית, הנקראת שלה קונפורמציה. קיפול חלבונים הוא קריטי מכיוון שחלבונים רבים מקיימים אינטראקציה עם מולקולות אחרות תוך שימוש בצורתם הייחודית לחיבור כמו מפתח שמתאים למנעול.

ייתכן שחלבונים מקופלים לא תקינים, ותקלה זו אף עלולה לגרום למחלות אנושיות.

לדוגמא, החוקרים מאמינים כיום כי בעיות בקיפול חלבונים עלולות לגרום להפרעות בריאותיות כגון סוג 2 סוכרת, סיסטיק פיברוזיס, מחלת תאי מגל ובעיות ניווניות כמו מחלת אלצהיימר ופרקינסון מַחֲלָה.

אנזימים הם סוג של חלבונים המאפשרים תגובות כימיות בתא, כולל תהליכים המעורבים בחילוף החומרים, זו הדרך בה התא ניגש לאנרגיה.

אנזימים ליזוזומליים מסייעים לתא לפרק תוכן לא רצוי של תאים, כגון אברונים ישנים וחלבונים מקופלים בצורה שגויה, על מנת לתקן את התא ולהקיש על חומר הפסולת לצורך האנרגיה שלו.

חלבוני ממברנה וחלבוני איתות עוזרים לתאים לתקשר ולעבוד יחד. רקמות מסוימות זקוקות למספר קטן של חלבונים ואילו רקמות אחרות דורשות הרבה. רקמות אלו בדרך כלל מקדישות מקום רב יותר ל- RER מאשר רקמות אחרות עם צרכים נמוכים יותר של סינתזת חלבון.

•••מדע

לרטיקולום האנדופלזמי החלק, או SER, חסר ריבוזומים, ולכן הממברנות שלו נראות כמו צינורות חלקות או מלוטשות מתחת למיקרוסקופ.

זה הגיוני מכיוון שחלק זה של הרטיקולום האנדופלזמי בונה ליפידים, או שומנים, ולא חלבונים, ולכן אינו זקוק לריבוזומים. שומנים אלה עשויים לכלול חומצות שומן, פוספוליפידים ומולקולות כולסטרול.

יש צורך בפוספוליפידים וכולסטרול לבניית קרומי פלזמה בתא.

ה- SER מייצר הורמונים ליפידים הנחוצים לתפקוד תקין של ה- מערכת האנדוקרינית.

אלה כוללים הורמונים סטרואידים המורכבים מכולסטרול, כגון אסטרוגן וטסטוסטרון. בגלל התפקיד העיקרי שממלא ה- SER בייצור ההורמונים, תאים הדורשים הרבה הורמונים סטרואידים, כמו אלה שבאשכים והשחלות, נוטים להקדיש יותר נדל"ן סלולרי ל- SER.

ה- SER עוסק גם בחילוף חומרים וניקוי רעלים. שני התהליכים הללו מתרחשים בתאי כבד, ולכן לרקמות הכבד יש בדרך כלל שפע גדול יותר של SER.

כאשר אותות הורמונים מצביעים על כך שמאגרי האנרגיה נמוכים, הכליות ו תאי כבד להתחיל מסלול לייצור אנרגיה שנקרא גלוקונאוגנזה.

תהליך זה יוצר את מקור האנרגיה החשוב הגלוקוז ממקורות שאינם פחמימות בתא. ה- SER בתאי כבד מסייע גם לאותם תאי כבד להסיר רעלים. לשם כך, ה- SER מעכל חלקים של התרכובת המסוכנת כדי להפוך אותה למסיסה במים, כך שהגוף יכול להפריש את הרעלן דרך השתן.

צורה מיוחדת מאוד של הרטיקולום האנדופלזמי מופיעה בחלק תאי שריר, שקוראים לו מיוציטים. טופס זה, הנקרא רשתית סרקופלזמית, נמצא בדרך כלל בתאי לב (לב) ושרירי השלד.

בתאים אלה, האברון מנהל את מאזן יוני הסידן שהתאים משתמשים בהם כדי להרפות ולכווץ את סיבי השריר. יוני סידן המאוחסנים נספגים בתאי השריר בזמן שהתאים נינוחים ומשתחררים מתאי השריר במהלך התכווצות שרירים. בעיות ברטיקולום הסרקופלזמי עלולות להוביל לבעיות רפואיות חמורות, כולל אי ​​ספיקת לב.

אתה כבר יודע שהרטיקולום האנדופלזמי הוא חלק מסינתזת וקיפול חלבונים.

קיפול נכון של חלבונים חיוני להכנת חלבונים שיכולים לבצע את עבודתם כראוי, וכאמור, קיפול שגוי יכול לגרום לחלבונים לתפקד בצורה לא תקינה או לא לעבוד בכלל, מה שעלול להוביל למצבים רפואיים חמורים כגון סוג 2 סוכרת.

מסיבה זו, הרטיקולום האנדופלזמי חייב להבטיח כי רק חלבונים מקופלים כראוי מועברים מהרשת האנדופלזמית למכשיר גולגי לאריזה ומשלוח.

הרטיקולום האנדופלזמי מבטיח בקרת איכות חלבונים באמצעות מנגנון הנקרא תגובת חלבון פרושה, או UPR.

זהו בעצם איתות תאים מהיר מאוד המאפשר ל- RER לתקשר עם גרעין התא. כאשר חלבונים מקופלים או מקופלים לא נכונים מתחילים להצטבר בלומן של הרטיקולום האנדופלזמי, ה- RER מפעיל את תגובת החלבון שנפרש. זה עושה שלושה דברים:

1. זה מסמן את הגרעין ל להאט את קצב סינתזת החלבון על ידי הגבלת מספר מולקולות השליח שנשלחו לריבוזומים לתרגום.
2. תגובת החלבון שנפרשה מגדילה גם את יכולתו של הרטיקולום האנדופלזמי מקפלים חלבונים ומשפילים חלבונים שקועים.
3. אם אף אחד מהשלבים הללו לא פותר את ערימת החלבון, תגובת החלבון שנפרשה מכילה גם כשלון. אם כל השאר נכשל, התאים המושפעים יהרסו את עצמם. זהו מוות של תאים מתוכנת, הנקרא גם אפופטוזיס, והיא האופציה האחרונה שיש לתא למזער כל נזק שפרוטאונים או מקופלים שגויים עלולים לגרום.

צורת ה- ER מתייחסת לתפקידיה ויכולה להשתנות לפי הצורך.

לדוגמא, הגדלת שכבות יריעות ה- RER מסייעת לתאים מסוימים להפריש מספר רב יותר של חלבונים. לעומת זאת, בתאים כגון נוירונים ותאי שריר שאינם מפרישים כמות חלבונים רבים עשויים להיות יותר צינורות SER.

ה מיון היקפי, שהוא החלק שאינו קשור למעטפת הגרעין, יכול אפילו להתנייד לפי הצורך.

הסיבות והמנגנונים לכך הם נושא המחקר. זה יכול לכלול הזזה של צינורות SER לאורך צינורות מיקרו של ה שלד ציטו, גורר את ה- ER מאחורי אברונים אחרים ואפילו טבעות של צינורות ER שעוברים סביב התא כמו מנועים קטנים.

צורת ה- ER משתנה גם במהלך תהליכי תאים מסוימים, כגון מיטוזה.

מדענים עדיין בוחנים כיצד השינויים הללו מתרחשים. תוסף של חלבונים שומר על הצורה הכללית של אברון ה- ER, כולל ייצוב יריעותיו ואבוביותיו ועוזר לקבוע את הכמויות היחסיות של RER ו- SER בתא מסוים.

זהו תחום מחקר חשוב עבור חוקרים המעוניינים בקשר בין מיון למחלה.

קיפול שגוי של חלבונים ומתח ER, כולל לחץ מהפעלת UPR תכופה, עשויים לתרום להתפתחות מחלות אנושיות. אלה עשויים לכלול סיסטיק פיברוזיס, סוכרת מסוג 2, מחלת אלצהיימר ופרפלגיה ספסטית.

וירוסים עשוי גם לחטוף את ה- ER ולהשתמש במכונות לבניית חלבונים בכדי לפרוץ חלבונים נגיפיים.

זה יכול לשנות את צורת ה- ER ולמנוע ממנו לבצע את תפקידיו הרגילים עבור התא. נגיפים מסוימים, כמו דנגי ו- SARS, מייצרים שלפוחיות בעלות קרום כפול בתוך קרום ה- ER.