რა არის ენდოპლაზმური ქსელის სპეციალიზირებული არე?

ენდოპლაზმურ ბადეში (ER) არის გარსით შეკრული უჯრედის ორგანელი, რომლის მემბრანა იკეცება ბრტყელ განყოფილებებში. უხეში ენდოპლაზმური ბადე (RER) არის სპეციალიზებული სფერო, რომელშიც რიბოსომები მიმაგრებულია ზედაპირის ნაკეცებზე, რაც ER– ს უხეში სახეს აძლევს.

რიბოსომების არსებობა უზრუნველყოფს RER– ს სპეციალურ და დამატებით შესაძლებლობას უჯრედისთვის საჭირო კონკრეტული ცილების დამუშავებისათვის. უჯრედებს, რომლებიც წარმოქმნიან უამრავ ცილას, დიდი რაოდენობით რიბოსომები აქვთ RER- ზე.

ER გარსი არის ბირთვის გარეთა გარსის გაგრძელება. ER მემბრანა აკავშირებს სხვადასხვა მილაკებს, ან განყოფილებებს და თავად ბირთვს. უხეში ER არის ცილების ქარხანა.

სადაც RER და მისი რიბოსომები სპეციალიზირებულია ცილების სინთეზსა და დამუშავებაში, დანარჩენ ER– ს ეწოდება გლუვი ენდოპლაზმური ბადე (SER, რომელსაც არ აქვს თანდართული რიბოსომები), წარმოქმნის ლიპიდებს და სხვა ქიმიკატებს, რომლებიც საჭიროა ორგანიზმისთვის, ქსოვილების მიერ, რომელშიც უჯრედები მდებარეობს და საერთო ორგანიზმის მიერ.

ER ვიზუალიზაციის ერთ-ერთი გზაა გაბრტყელებული, დახურული კუპეების სერია, რომლებიც დაკავშირებულია მცირე ღიობებით. ერთ ბოლოს გახსნა მიმაგრებულია გარე ბირთვულ მემბრანაზე. გაბრტყელებული ნაკეცები ER- ს აძლევს დიდ ზედაპირს, რომელზეც უნდა შეასრულოს მისი ქიმიური სინთეზის აქტივობები კუპეების ურთიერთდაკავშირება საშუალებას აძლევს წარმოებულ ქიმიკატებს თავისუფლად ჩაედინონ იქ, სადაც გამოყენებული იქნება, დამუშავებული ან ექსპორტირებულია.

ენდოპლაზმური ქსელის გაბრტყელებულ განყოფილებებს ეწოდება ცისტერნა, და ისინი მთლიანად შემოფარგლულია ერთი, ძლიერად დაკეცილი გარე გარსით. თითოეული განყოფილების შიგნით არის ცისტერნული სივრცედა რიბოსომები ერთვის RER გარსის გარსს.

იმის გამო, რომ განყოფილებები ყველა სეგმენტია ერთი მემბრანის შიგნით, ისინი ურთიერთდაკავშირებულია. ქიმიკატებს, რომლებიც სინთეზირებულია ერთ განყოფილებაში, შეიძლება მიედინებოდეს მთელ ER– ზე და ბრუნდება ბირთვში. Როდესაც რიბოსომები გამოიმუშავებენ ცილებს, პროტეინებს შეუძლიათ ER მემბრანის გავლით გადაიტანონ ერთ-ერთ განყოფილებაში და მიგრირდნენ იქ, სადაც საჭიროა.

ქარხნის მსგავსად, ER აწარმოებს და ამუშავებს უჯრედისთვის საჭირო ქიმიკატებს. მისი დიდი ზედაპირი იძლევა ადგილს ქიმიური რეაქციებისათვის და უჯრედის შორეულ უბნებზე გადაჭიმული ნაკეცები მას იდეალურ ბილიკად აქცევს ცილებისა და ლიპიდების განაწილებისთვის.

იგი იღებს თავის მითითებებს მეშვეობით მესინჯერი რიბონუკლეინის მჟავა (mRNA) რიბოსომებზე მოქმედი ბირთვიდან. თუ ის დამატებით ქიმიკატებს გამოიმუშავებს, მას შეუძლია შეინახოს ცისტერნებში, სანამ არ გახდება საჭირო.

ER ქარხანას აქვს სხვადასხვა სექციები. გლუვი ER მუშაობს მისი ქიმიკატების სინთეზირებაზე თვითონ ER გარსზე, ხოლო უხეში ER ფუნქციაა საჭირო ცილების დამუშავება.

RER– ს აქვს რიბოსომები, რომლებიც თითოეული მოქმედებს როგორც მინიატურული აწყობის ხაზი მათი პროდუქციისთვის. მემბრანული ქიმიკატები მოქმედებს როგორც დატვირთვის ნავსადგურები, რიბოზომის ცილების შეყვანა ER- ში. სხვა მექანიზმები მიიღებენ ER- ს მიერ წარმოებულ ქიმიკატებს და განაწილებენ უჯრედის სხვა ნაწილებზე.

ქარხნის ზოგიერთ პროდუქტს ER იყენებს თავად ზრდისა და გასარემონტებლად ან ბირთვში მეტი რიბოსომის წარმოებისთვის. სხვა ქიმიკატები იგზავნება უჯრედში უჯრედების ზრდისთვის გამოსაყენებლად უჯრედის დაყოფა და უჯრედის მემბრანის შეკეთება. სხეულის სხვა ნაწილებს სჭირდება სხვა ქიმიკატები და უჯრედისის ER აგზავნის მათ უჯრედისგან საიდუმლოდ მიმდებარე ქსოვილში ან სისხლის მიმოქცევის სისტემა.

ნებისმიერი ქარხნის მსგავსად, ER ზოგიერთ პროდუქტს თავად ამზადებს და ზოგიც მიაქვს. ზოგიერთი რიბოსომა რჩება RER– სთან, ზოგი კი თავისუფლად ცურავს უჯრედში და მხოლოდ ER– სთან მიერთება RER ცილების წარმოქმნისას. ქიმიური პროდუქტის სამშენებლო ბლოკები და საჭირო ენერგია უნდა იყოს ხელმისაწვდომი, ხოლო საბოლოო პროდუქტი უნდა გაიტანოს.

ტიპიური ნაბიჯები სწორი უხეში ER ფუნქციისთვის მოიცავს შემდეგს:

• გენის აღნიშვნა: უჯრედი წყვეტს რა ცილის საჭიროებას და განსაზღვრავს უჯრედის დნმ-ის შესაბამის გენებს კოპირებისთვის.
  
• გენური ტრანსკრიფცია: დანიშნულ გენებს ატარებენ mRNA– ს მოლეკულაზე.
• ინსტრუქციის მიწოდება: MRNA– ს მოლეკულები გამოდიან ბირთვი და იპოვნეთ რიბოსომები, რომლებსაც შეუძლიათ წარმოქმნან საჭირო ცილა.
• ქიმიური წარმოება: რიბოსომები ემატება RER- ს და იყენებენ ნედლეულს უჯრედის ციტოზოლიდან, ცილის წარმოებისთვის კოდირებული ინსტრუქციის შესაბამისად.
• ქიმიური მიწოდება: როგორც რიბოსომა სინთეზირებს პროტეინს, ის გადადის ER ცისტერნაში და იგზავნება იქ, სადაც ეს საჭიროა.

როდესაც რიბოსომები მიიღებენ მითითებებს mRNA– სგან, ისინი იკავებენ თავიანთ პოზიციას RER– ის გარე ზედაპირზე და აგზავნიან წარმოებულ პროტეინს RER– ში შესანახად, მიწოდებისთვის ან გამოყენებისთვის.

დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა (დნმ), რომელიც თავდაპირველ გენეტიკურ კოდს შეიცავს, ვერ დატოვებს ბირთვს და შეიცავს შინაგან ბირთვულ მემბრანს. MRNA ასლის სპეციფიკური ქიმიკატების წარმოებისთვის საჭირო გენებს. მას შეუძლია გამოვიდეს ბირთვიდან სპეციალური ფორების საშუალებით შიდა ბირთვულ მემბრანაში და შემდეგ შევიდეს უჯრედის ციტოზოლში საჭირო ინსტრუქციების მისაღებად.

თუ ინსტრუქციები RER ცილისთვის არის, mRNA უკავშირდება რიბოსომას. რიბოსომა მიჰყვება ინსტრუქციას და ერთვის RER- ს.

უჯრედის დნმ წარმოადგენს ორმაგ ჯაჭვურ სპირალს ნუკლეინის მჟავა. MRNA მოლეკულა იკრიბება ამინომჟავების თანმიმდევრობის შესაბამისად, ორ სტრიქონში ერთში. როდესაც mRNA აღწევს ribosome, mRNA ინსტრუქციები საშუალებას იძლევა ხელახლა შეიქმნას დნმ-ის ამინომჟავების თანმიმდევრობა.

რიბოსომს შეუძლია ამინომჟავების სამშენებლო ბლოკები აიღოს უჯრედის ციტოზოლიდან და ააწყოს ისინი სწორი თანმიმდევრობით და შექმნას რთული ცილები.

თავად რიბოსომები შედგება რიბოსომული RNA და სპეციალური რიბოსომული ცილებისგან. რიბოსომის ერთი სეგმენტი კითხულობს mRNA– ს ინსტრუქციას, ხოლო მეორე სეგმენტი შესაბამისად აშენებს ცილის ჯაჭვებს.

გარსით შეკრული რიბოსომები მონაწილეობენ ER- ისთვის დანიშნული ცილების სინთეზირებაში და ატარებენ პროდუქტს RER გარსის მეშვეობით RER ცისტერნაში. რიბოსომები, რომლებიც წარმოქმნიან არა RER ცილებს, შეიძლება თავისუფლად მცურავი დარჩნენ და გამოყონ ცილები უჯრედის ციტოზოლში.

როდესაც თავისუფალი მცურავი რიბოსომა იწყებს RER– სთვის განკუთვნილი ცილის წარმოებას, იგი თავსდება სპეციალურ RER ადგილზე, სახელწოდებით a. ტრანსლოკონი. RER ცილები შეიცავს დამიზნების სიგნალს, რიბოზომს რომ იცოდეს სად უნდა წავიდეს.

სპეციალური ცილის თანმიმდევრობა რიბოზომს ეუბნება, რომ მის მიერ სინთეზირებული ცილა ენდოპლაზმური ბადისთვის არის განკუთვნილი. ის მაგრდება ტრანსლოკონზე, გამოიმუშავებს ცილების საჭირო რაოდენობას და შემდეგ ან გამოყოფს და იწყებს სხვა ცილების მიღებას, ან რჩება თანდართული, მაგრამ არააქტიური.

როდესაც ribosomes შეუერთდება RER ცილის ქარხანას და შეასრულებს მინიატურული ასამბლეის ხაზების როლს, ხაზებიდან გამომავალი პროდუქტები ჯერ არ არის მზად გამოსაყენებლად. რიბოსომები თავს იკავებდნენ ტრანსლოკონზე და სინთეზირებდნენ პროტეინებს RER– ს გამო განსაკუთრებული სასიგნალო თანმიმდევრობა რომ ცილებს შეიცავს. RER შლის სასიგნალო თანმიმდევრობას ცილებიდან და აკეცებს მათ ისე, რომ მათი შენახვა ან გადაზიდვა მოხდეს საჭიროებისამებრ.

ER– ს სჭირდება წარმოებული ზოგიერთი ცილა საკუთარი გამოყენებისათვის. ER მემბრანა უნდა შეკეთდეს და შენარჩუნდეს, უჯრედი შეიძლება გაიზარდოს და მას უფრო მეტი ER მასალა დასჭირდეს.

მისთვის საჭირო ცილის შესანარჩუნებლად, ER ანიჭებს ახალ სასიგნალო თანმიმდევრობას, რომელიც განსაზღვრავს ცილას, როგორც ის, რომელიც ცისტერნების შიგნით დარჩება. მათ ენდოპლაზმური ბადე ეწოდება რეზიდენტი ცილები, და ისინი მხარს უჭერენ ენდოპლაზმური ბადეების ფუნქციას.

თავად ER არ არის საჭირო ცილები ინახება ცისტერნებში, სანამ ისინი არ გაგზავნიან ერთ სამ ადგილას:

• ბირთვი: ER გარე მემბრანა გრძელდება როგორც ბირთვის გარეთა გარსი. ეს ნიშნავს, რომ არსებობს მჭიდრო და უწყვეტი კავშირი, რომელიც ER ცილებს ადვილად აღწევს ბირთვში.
• საკნის გარეთ: უჯრედები აქტიური ER ცილის სინთეზით ხშირად გამოყოფენ ნივთიერებებს უჯრედის გარეთ გამოსაყენებლად.
  
• საკანში: უჯრედს სჭირდება ზოგიერთი ცილა ზრდისა და აღსადგენად.

ბირთვს ბევრი სხვადასხვა სახის ცილა სჭირდება დნმ-ის კოპირებისთვის, გარსის შენარჩუნებისთვის, უჯრედების გაყოფისა და რიბოსომის შესაქმნელად. მას აქვს მარტივი და სწრაფი წვდომა ამ ცილებზე ER- ზე გადასვლის გზით.

ER ცილები იმყოფება უჯრედში საერთო ER / ბირთვის გარე გარსი მაგრამ გარეთ შიდა ბირთვული მემბრანა. შერჩეულ ცილებს შეუძლიათ ბირთვში შევიდნენ შიდა მემბრანის სპეციალური ფორებით, რადგან ბირთვს ეს სჭირდება.

მიუხედავად იმისა, რომ ბირთვს პირდაპირი წვდომა აქვს ER ცილებზე გარეთა გარსის კავშირის გამო, დანარჩენ უჯრედსა და უჯრედის გარეთ მდებარე ქსოვილებს სჭირდებათ ტრანსპორტირების მექანიზმი ER ქიმიკატების გადასაცემად. თუ ER გამოყოფს თავის ქიმიკატებს ციტოზოლში, ისინი რეაგირებენ სხვა ნივთიერებებზე, როგორიცაა ჟანგბადი და კარგავენ ეფექტურობას.

ამის ნაცვლად, ER აგზავნის თავის ქიმიკატებს დანარჩენ უჯრედში და სხვა ქსოვილებში სპეციალურ ჭურჭელში.

ER– მ შეიმუშავა მეთოდი იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ER– ში დამუშავებული და შენახული ქიმიკატები დანიშნულების ადგილზე უცვლელი მოდიან. ამ ქიმიკატების საერთო სამიზნეა გოლჯის აპარატი, მდებარეობს ER- სთან უჯრედის ციტოპლაზმაში. გოლჯის აპარატი იღებს ER ქიმიკატებს და შემდგომ ამუშავებს მათ, დასძენს სიგნალის მიმდევრობებს, რომლებიც განსაზღვრავს მიზნებსა და ადგილებს, სადაც საჭიროა ქიმიკატები.

ქიმიკატების ეს განაწილება ხდება შიგნით ბუშტუკები ჩამოყალიბდა ER და გოლჯის აპარატებით.

მაგალითად, მას შემდეგ, რაც ცილის სინთეზირება ხდება RER- ზე მიმაგრებული რიბოსომით, ის შემდგომ დამუშავდება ER- ში და შემდეგ მიგრირდება გლუვ ენდოპლაზმურ ბადეში. გლუვი ER ქმნის გარსის გარსს, ათავსებს პროტეინს შიგნით და გამოყოფს პაკეტს ER– სგან, როგორც დამოუკიდებელი, სრულად თანდართული ბუშტუკები.

ბუშტუკები ჩვეულებრივ მიდიან გოლჯის აპარატში, სადაც ცილა იღებს ტეგს მისი სამიზნე. თუ ცილა საჭიროა უჯრედში, ვეზიკულა აწვდის მას სხვა ორგანოს, მაგალითად მიტოქონდრია ან ლიზოსომა. ბუშტუკს შეუძლია შეუერთდეს ორგანოს გარე გარსს და გამოუშვას ცილა ორგანოს შიგნით.

თუ ცილა საჭიროა უჯრედის გარეთ, ბუშტუკი მიდის გარეთა უჯრედულ მემბრანაში, უერთდება მემბრანს და გამოყოფს ცილას გარეთ. ეფექტი არის ის, რომ უჯრედი გამოყოფს ცილას მიმდებარე ქსოვილში.

მიუხედავად იმისა, რომ ზოგიერთ სპეციალიზებულ უჯრედს, მაგალითად, სისხლის უჯრედებს, არც ბირთვი აქვთ და არც ER, უჯრედების უმეტესობა რთული ორგანიზმების შემადგენლობაში საჭიროა ER, რომ გაუმკლავდეს RER ცილის დამუშავებას და გლუვი ER ლიპიდების სინთეზს, რომლებიც აუცილებელია უჯრედისთვის გადარჩენა.

პროკარიოტული უჯრედებს, მაგალითად ბაქტერიებს, არ აქვთ ER, მაგრამ ისინი ფუნქციონირებენ ბევრად უფრო მარტივ დონეზე, ხდება ქიმიური ნივთიერებების სინთეზირება და გამოყოფა ზოგადი უჯრედის ციტოპლაზმაში. ეუკარიოტული უჯრედები, მაგალითად, ცხოველებში, საჭიროებს ER სპეციალურ ფუნქციონირებას მათი სპეციალიზებული ოპერაციების განსახორციელებლად.