Endoplasmic Reticulum (Rough & Smooth): 구조 및 기능 (다이어그램 포함)

의 구조와 기능을 이해하는 가장 간단한 방법 중 하나 세포 기관 세포와 세포 생물학 전체에 수용되어있는 것은 그것들을 실제 세계와 비교하는 것입니다.

예를 들어, 골지체 포장 공장 또는 우체국으로서의 역할은 셀화물을 수령, 수정, 분류 및 발송하는 것입니다.

골지체의 이웃 세포 기관인 소포체, 셀의 제조 공장으로 가장 잘 이해됩니다. 이 소기관 공장은 모든 생명 과정에 필요한 생체 분자를 만듭니다. 여기에는 단백질과 지질이 포함됩니다.

막이 얼마나 중요한지 이미 알고있을 것입니다. 진핵 세포; 둘 다 포함하는 소포체 거친 소포체 과 부드러운 소포체, 동물 세포에서 막 면적의 절반 이상을 차지합니다.

이 막질의 생체 분자 형성 세포 기관이 세포에 얼마나 중요한지 과장하기는 어려울 것입니다.

세포의 첫 번째 전자 현미경 사진을 찍으면서 소포체를 관찰 한 최초의 과학자들은 소포체의 외관에 충격을 받았습니다.

Albert Claude, Ernest Fullman 및 Keith Porter의 경우이 세포 기관은 접힌 부분과 빈 공간으로 인해 "레이스처럼"보였습니다. 현대의 관찰자들은 소포체의 모양을 접힌 리본이나 심지어 리본 사탕처럼 묘사 할 가능성이 더 높습니다.

이 독특한 구조는 소포체가 세포 내에서 중요한 역할을 수행 할 수 있도록합니다. 소포체는 긴 것으로 가장 잘 이해됩니다. 인지질 막 미로와 같은 독특한 구조를 만들기 위해 접혀 있습니다.

소포체의 구조에 대해 생각하는 또 다른 방법은 하나의 막으로 연결된 평평한 주머니와 튜브의 네트워크입니다.

이 접힌 인지질 막은 물통. 이 인지질 막의 평평한 디스크는 강력한 현미경으로 소포체의 단면을 볼 때 함께 쌓여있는 것처럼 보입니다.

이 파우치 사이의 겉보기에 빈 공간은 멤브레인 자체만큼이나 중요합니다.

이러한 영역을 루멘. 루멘을 구성하는 내부 공간은 유동적으로 가득 차 있습니다. 세포 기관의 전체 표면적을 증가시키고 실제로 세포의 약 10 %를 차지합니다. 총 볼륨.

소포체에는 외형에 따라 명명 된 두 개의 주요 부분이 있습니다. 거친 소포체 그리고 부드러운 소포체.

세포 기관의 이러한 영역의 구조는 세포 내에서 특별한 역할을 반영합니다. 현미경 렌즈 아래에서 거친 소포 막의 인지질 막은 ​​점이나 융기로 덮여있는 것처럼 보입니다.

이것들은 리보솜, 거친 소포체에 울퉁불퉁하거나 거친 질감 (따라서 이름)을 부여합니다.

이 리보솜은 실제로 소포체에서 분리 된 세포 기관입니다. 많은 수 (최대 수백만 개!)는 단백질 합성 인 작업에 필수적이기 때문에 거친 소포체 표면에 위치합니다. RER는 나선 모양의 모서리를 사용하여 함께 꼬인 적층 시트로 존재합니다.

소포체의 다른 쪽 – 매끄러운 소포체 –는 상당히 다르게 보입니다.

세포 기관의이 부분에는 접힌 미로 같은 물통과 액체로 채워진 루멘이 여전히 포함되어 있습니다. 인지질 막의이 쪽은 매끄러운 소포체가 리보솜.

소포체의이 부분은 다음을 합성합니다. 지질 보다는 단백질, 그래서 리보솜이 필요하지 않습니다.

거친 소포체 또는 RER는 표면을 덮는 리보솜 덕분에 특징적인 거칠거나 박힌 모양에서 그 이름을 얻습니다.

전체 소포체는 제조 공장과 같은 역할을합니다. 생명에 필요한 생체 분자, 단백질 및 지질과 같은. RER는 단백질만을 생산하는 공장의 한 부분입니다.

RER에서 생성 된 일부 단백질은 소포체에 영원히 남아 있습니다.

이러한 이유로 과학자들은 이러한 단백질을 상주 단백질. 다른 단백질은 변형, 분류 및 세포의 다른 영역으로 배송됩니다. 그러나 RER에 구축 된 많은 수의 단백질은 세포에서 분비되도록 표지되어 있습니다.

이것은 변형 및 분류 후 이러한 분비 단백질이 소포 수송 체를 통해 세포막 셀 외부의 작업.

세포 내 RER의 위치도 기능에 중요합니다.

RER는 바로 옆에 있습니다. 핵 세포의. 사실, 소포체의 인지질 막은 ​​실제로 핵을 둘러싼 막 장벽과 연결되어 핵 봉투 또는 핵막.

이 긴밀한 배열은 RER가 핵에서 직접 단백질을 만드는 데 필요한 유전 정보를 수신하도록 보장합니다.

또한 단백질 생성 또는 단백질 폴딩이 잘못되었을 때 RER가 핵에 신호를 보낼 수 있습니다. 근접성 덕분에 거친 소포체는 RER가 백 로그를 따라 잡는 동안 생산 속도를 늦추기 위해 단순히 핵에 메시지를 보낼 수 있습니다.

단백질 합성 일반적으로 다음과 같이 작동합니다. 모든 세포의 핵에는 완전한 DNA 세트가 포함되어 있습니다.

이 DNA는 세포가 단백질과 같은 분자를 만드는 데 사용할 수있는 청사진과 같습니다. 세포는 단일 단백질을 만드는 데 필요한 유전 정보를 핵에서 RER 표면의 리보솜으로 전달합니다. 과학자들은이 과정을 전사 세포가 메신저를 사용하여 원래의 DNA에서이 정보를 복사하거나 복사하기 때문입니다.

RER에 부착 된 리보솜은 전사 된 코드를 전달하는 메신저를 받고 해당 정보를 사용하여 특정 체인을 만듭니다. 아미노산.

이 단계는 번역 리보솜은 메신저의 데이터 코드를 읽고 그것을 사용하여 사슬에서 아미노산의 순서를 결정하기 때문입니다.

이 아미노산 스트링은 단백질의 기본 단위입니다. 결국, 이러한 사슬은 기능성 단백질로 접 히고 심지어 작업을 수행하는 데 도움이되는 라벨이나 수정을받을 수도 있습니다.

단백질 폴딩은 일반적으로 RER 내부에서 발생합니다.

이 단계는 단백질에 독특한 3 차원 형태를 부여합니다. 형태. 단백질 폴딩은 많은 단백질이 고유 한 모양을 사용하여 다른 분자와 상호 작용하여 자물쇠에 맞는 열쇠처럼 연결되기 때문에 중요합니다.

잘못 접힌 단백질은 제대로 기능하지 않을 수 있으며 이러한 오작동은 인간의 질병을 유발할 수도 있습니다.

예를 들어, 연구자들은 이제 단백질 접힘 문제가 제 2 형과 같은 건강 장애를 유발할 수 있다고 믿습니다. 당뇨병, 낭포 성 섬유증, 겸상 적혈구 질환 및 알츠하이머 병 및 파킨슨 병과 같은 신경 퇴행성 문제 질병.

효소 세포가 에너지에 접근하는 방식 인 신진 대사에 관여하는 과정을 포함하여 세포에서 화학 반응을 가능하게하는 단백질의 한 종류입니다.

리소좀 효소는 세포가 오래된 세포 기관 및 잘못 접힌 단백질과 같은 원하지 않는 세포 내용물을 분해하여 세포를 복구하고 폐기물을 에너지로 사용하도록 도와줍니다.

막 단백질과 신호 단백질은 세포가 서로 소통하고 함께 작동하도록 도와줍니다. 일부 조직에는 적은 수의 단백질이 필요한 반면 다른 조직에는 많은 양의 단백질이 필요합니다. 이 조직은 일반적으로 단백질 합성 요구가 낮은 다른 조직보다 RER에 더 많은 공간을 할당합니다.

•••과학

매끄러운 소포체 또는 SER에는 리보솜이 없기 때문에 현미경으로 보면 막이 매끄 럽거나 매끄러운 세뇨관처럼 보입니다.

이것은 소포체의이 부분이 단백질이 아닌 지질 또는 지방을 형성하므로 리보솜이 필요하지 않기 때문에 의미가 있습니다. 이러한 지질에는 다음이 포함될 수 있습니다. 지방산, 인지질 및 콜레스테롤 분자.

인지질과 콜레스테롤은 세포에서 원형질막을 만드는 데 필요합니다.

SER는 적절한 기능을하는 데 필요한 지질 호르몬을 생산합니다. 내분비 계.

여기에는 에스트로겐 및 테스토스테론과 같은 콜레스테롤로 만든 스테로이드 호르몬이 포함됩니다. SER가 호르몬 생산에서 중요한 역할을하기 때문에 고환 및 난소에서와 같이 많은 스테로이드 호르몬을 필요로하는 세포는 SER에 더 많은 세포 공간을 할당하는 경향이 있습니다.

SER는 또한 신진 대사와 해독에 관여합니다. 이 두 과정은 모두 간 세포에서 발생하므로 간 조직은 일반적으로 더 많은 양의 SER를 가지고 있습니다.

호르몬 신호가 에너지 저장량이 낮음을 나타내면 신장 및 간세포 에너지 생산 경로를 시작하십시오. 포도당 생성.

이 과정은 세포의 비 탄수화물 공급원으로부터 중요한 에너지 원 포도당을 생성합니다. 간세포의 SER는 또한 간세포가 독소를 제거하는 데 도움이됩니다. 이를 위해 SER는 위험한 화합물의 일부를 소화하여 수용성으로 만들어 신체가 소변을 통해 독소를 배출 할 수 있도록합니다.

고도로 특수화 된 형태의 소포체가 일부에서 나타납니다. 근육 세포, 호출 근세포. 이 양식은 근 소포체, 일반적으로 심장 (심장) 및 골격근 세포에서 발견됩니다.

이 세포에서 소기관은 세포가 근육 섬유를 이완하고 수축시키는 데 사용하는 칼슘 이온의 균형을 관리합니다. 저장된 칼슘 이온은 근육 세포로 흡수되는 동안 세포가 이완되어 근육 세포에서 방출됩니다. 근육 수축. sarcoplasmic reticulum의 문제는 심부전을 포함한 심각한 의학적 문제로 이어질 수 있습니다.

소포체가 단백질 합성 및 접힘의 일부라는 것을 이미 알고 있습니다.

적절한 단백질 폴딩은 제 역할을 올바르게 수행 할 수있는 단백질을 만드는 데 중요하며 앞서 언급했듯이 잘못 폴딩됩니다. 단백질이 제대로 기능하지 않거나 전혀 작동하지 않게하여 2 형과 같은 심각한 의학적 상태를 유발할 수 있습니다. 당뇨병.

이러한 이유로 소포체는 올바르게 접힌 단백질 만 소포체에서 골지체로 운반되어 포장 및 배송되도록해야합니다.

소포체는 다음과 같은 메커니즘을 통해 단백질 품질 관리를 보장합니다. 펼쳐진 단백질 반응, 또는 UPR.

이것은 기본적으로 RER가 세포핵과 통신 할 수 있도록하는 매우 빠른 세포 신호입니다. 펼쳐지거나 잘못 접힌 단백질이 소포체의 내강에 쌓이기 시작하면 RER가 펼쳐진 단백질 반응을 유발합니다. 이것은 세 가지를 수행합니다.

1. 그것은 핵에 신호를 보냅니다. 단백질 합성 속도를 늦추십시오 번역을 위해 리보솜으로 보내는 메신저 분자의 수를 제한합니다.
2. 펼쳐진 단백질 반응은 또한 소포체의 능력을 증가시킵니다. 단백질을 접고 잘못 접힌 단백질을 분해.
3. 이러한 단계 중 어느 것도 단백질 더미를 해결하지 못하면 펼쳐진 단백질 반응에도 안전 장치가 포함됩니다. 다른 모든 방법이 실패하면 영향을받은 세포는 자폭합니다. 이것은 프로그래밍 된 세포 사멸이며, 세포 사멸, 그리고 세포가 펼쳐지거나 잘못 접힌 단백질이 유발할 수있는 손상을 최소화하는 마지막 옵션입니다.

ER의 모양은 기능과 관련이 있으며 필요에 따라 변경 될 수 있습니다.

예를 들어, RER 시트의 층을 늘리면 일부 세포가 더 많은 수의 단백질을 분비하는 데 도움이됩니다. 반대로 많은 단백질을 분비하지 않는 뉴런 및 근육 세포와 같은 세포에는 더 많은 SER 세뇨관이있을 수 있습니다.

그만큼 주변 ER, 핵 외피와 연결되지 않은 부분은 필요에 따라 이동할 수도 있습니다.

이에 대한 이유와 메커니즘이 연구 주제입니다. 여기에는 슬라이딩 SER 세관이 포함될 수 있습니다. 미세 소관 의 세포 골격, ER을 다른 세포 기관 뒤로 끌고 심지어는 작은 모터처럼 세포 주위를 움직이는 ER 세뇨관 고리까지 끌어들입니다.

ER의 모양은 또한 다음과 같은 일부 세포 과정 중에 변경됩니다. 유사 분열.

과학자들은 여전히 ​​이러한 변화가 어떻게 일어나는지 연구하고 있습니다. 단백질의 보체는 시트와 세관을 안정화하고 특정 세포에서 RER 및 SER의 상대적인 양을 결정하는 데 도움을주는 등 ER 세포 기관의 전체 모양을 유지합니다.

이것은 ER과 질병의 관계에 관심이있는 연구자들에게 중요한 연구 영역입니다.

빈번한 UPR 활성화로 인한 스트레스를 포함하여 단백질 잘못 접힘 및 ER 스트레스는 인간의 질병 발달에 기여할 수 있습니다. 여기에는 낭포 성 섬유증, 제 2 형 당뇨병, 알츠하이머 병 및 경련성 하반신 마비가 포함될 수 있습니다.

바이러스 또한 ER을 납치하고 단백질 생성 기계를 사용하여 바이러스 단백질을 제거 할 수 있습니다.

이것은 ER의 모양을 변경하고 세포에 대한 정상적인 기능을 수행하지 못하게 할 수 있습니다. 뎅기열 및 SARS와 같은 일부 바이러스는 ER 막 내부에 보호 이중 막 소포를 만듭니다.