Als iemand je zou vragen: "Wat is de primaire taak van bijna alle levende cellen?" en vroeg om een antwoord binnen vijf seconden, wat zou je zeggen? "Genen doorgeven aan de volgende generatie" is een redelijk antwoord, maar dit is eigenlijk meer een eigenschap van cellen dan een functie die ze vervullen. "Verdeel in twee gelijke cellen" is ook een verdedigbaar antwoord, maar dit is iets dat cellen per definitie aan het einde van hun leven doen, niet tijdens hen.
De primair taak van cellen is om dingen te maken, meestal eiwitten. Met behulp van instructies van hetzelfde DNA (deoxyribonucleïnezuur) dat de genetische code voor het hele organisme draagt, produceren structuren die ribosomen worden genoemd individuele eiwitten. Sommige eiwitten worden opgenomen in cellen, weefsels en organen. Anderen zijn voorbestemd om enzymen te worden.
Bij eukaryoten (planten, schimmels en dieren) zijn veel van deze ribosomen bevestigd aan een "snelwegachtig" membraanzwaar kenmerk dat de endoplasmatisch reticulum
. Dit komt in twee soorten, "glad" en "ruw". De cellen van de lever, eierstokken en teelballen hebben een hoge dichtheid van glad endoplasmatisch reticulum(soepele ER, of gewoon SER), terwijl organen die veel eiwitten afscheiden, zoals de pancreas, cellen hebben die rijk zijn aan ruw endoplasmatisch reticulum (ruwe ER, of gewoon RER).De cel, uitgelegd
Voordat we onderzoeken wat een bepaald onderdeel van een cel doet, is het de moeite waard om te bekijken wat cellen als geheel zijn en hoe ze verschillen tussen soorten organismen.
Cellen worden de bouwstenen van het leven genoemd omdat het de kleinste individuele dingen zijn die de belangrijkste eigenschappen bevatten die verband houden met levende wezens in het algemeen. Zelfs de eenvoudigste cellen hebben vier fysieke kenmerken: een celmembraan om de cel te beschermen en bij elkaar te houden; cytoplasma om het grootste deel van zijn massa te vormen en een matrix te bieden waarin reacties kunnen plaatsvinden, ribosomen eiwitten maken; en genetisch materiaal in de vorm van DNA.
Terwijl organismen in het domein Prokaryota hebben vaak cellen die in wezen alleen deze componenten bevatten, en ook slechts uit een enkele cel bestaan, organismen in het andere domein, Eukaryota, hebben meer complexe en diverse cellen. Eukaryotische cellen, zoals ze bekend zijn, hebben verschillende organellen zoals: mitochondriën, chloroplasten, Golgi-lichamen en de endoplasmatisch reticulum; ze isoleren ook hun DNA in een kern, die ook een membraan heeft en zelf als een organel kan worden beschouwd.
Eukaryotische organellen in detail
prokaryoten bestaan al ongeveer 3,5 miljard jaar, wat betekent dat ze "slechts" ongeveer een miljard jaar nadat de aarde zelf volledig gevormd was, zijn ontstaan. Er wordt aangenomen dat eukaryoten de komende miljard jaar zijn gevolgd, en er zijn aanwijzingen dat ze hun beginnen dankzij een meestal toevallige ontmoeting tussen een grote, anaërobe bacterie en een veel kleinere aerobe bacterie.
- In deze endosymbiont-theorie "eten" de grote bacteriën de kleinere, waarbij beide overleven. Het resultaat was een grote aerobe bacterie met in bacteriën veranderde organellen genaamdelle mitochondriën nu verantwoordelijk voor het voorzien in de meeste energiebehoeften van deze cellen.
De kern bevat DNA gescheiden in een aantal chromosomen, waarbij het totale aantal varieert tussen soorten (mensen hebben er 46). Tijdens het proces van mitose loste het kernmembraan op, chromosomen die al gedupliceerd in paren worden uit elkaar getrokken en de kern en cel delen zich één na in dochterstructuren de andere.
Golgi-lichamen zijn structuren die lijken op kleine, door een membraan ingesloten stapels pannenkoeken. Ze nemen deel aan de verwerking van eiwitten en andere nieuw gesynthetiseerde moleculen en kunnen dergelijke stoffen pendelen tussen het endoplasmatisch reticulum en andere organellen, zoals kleine taxi's.
Basiskenmerken van het endoplasmatisch reticulum
Ongeveer de helft van het totale membraanoppervlak van een typische dierlijke cel (inclusief het buitenste celmembraan) bestaat uit het organel dat bekend staat als endoplasmatisch reticulum. Het bestaat uit vele lagen van hetzelfde dubbele plasmamembraan, of fosfolipide dubbellaag, die de grenzen vormt van alle organellen en van de cel als geheel.
Terwijl, zoals opgemerkt, endoplasmatisch reticulum is verdeeld in glad ER en ruw ER, verwijst dit onderscheid in feite naar verschillende compartimenten-binnen-compartimenten van hetzelfde organel. Dus de standaard ruwe ER-definitie en gladde ER-definitie zijn enigszins misleidend. Ze suggereren dat ze micro-anatomisch gezien volledig van elkaar gescheiden zijn, terwijl ze in feite deel uitmaken van hetzelfde grotere vliezige netwerk.
Beide soorten endoplasmatisch reticulum werken om producten van anabolisme te verwerken en te verplaatsen, in het ene geval eiwitten en in het andere geval lipiden (en sommige steroïde hormonen). Soms kunnen delen van het endoplasmatisch reticulum worden gevolgd van het kernmembraan aan de binnenkant van de cel naar het celmembraan op de verre celgrens.
Soepele ER-functie en uiterlijk
Onder een microscoop bekijk je een cel waarin een uitgebreid glad endoplasmatisch reticulum aanwezig is. Wat zou je zien en hoe zou je het omschrijven?
Smooth ER dankt zijn naam, zoals zoveel dingen in anatomie en microanatomie, niet aan hoe het echt zou voelen of smaken, maar aan zijn uiterlijk. Omdat glad ER geen hoge dichtheid aan ribosomen heeft (die op microscopie donker lijken) ingebed in de membranen, lijkt het op wat het is: een klein netwerk van onderling verbonden buisjes. Alle typen ER is in wezen een soort hol metrosysteem door het "kleverige" cytoplasma, waardoor dingen sneller door de cel kunnen bewegen.
Functies: Smooth ER heeft een aantal belangrijke functies. Het synthetiseert koolhydraten, lipiden en steroïde hormonen (inclusief testosteron in de testis). Het helpt bij de ontgifting van ingenomen chemicaliën, van voorgeschreven medicijnen tot huishoudelijke vergiften. Het dient als een opslagplaats voor calciumionen in spiercellen, waar een gespecialiseerd type glad ER wordt genoemd: het sarcoplasmatisch reticulum slaat de calciumionen op die nodig zijn om spiercelcontracties op gang te brengen.
Ruwe ER-functie en uiterlijk
Rough ER dankt zijn naam aan zijn karakteristieke uiterlijk, dat lijkt op een ingewikkeld lint "bezaaid" met donkere stippen, op sommige plaatsen zeer dicht bij elkaar en op andere verder uit elkaar. De "stippen" zijn ribosomen, of de "eiwitfabrieken" van alle levende wezens. Ribosomen zelf zijn gemaakt van eiwitten plus een speciaal soort nucleïnezuur.
De afgeplatte "zakken" waaruit ruw ER bestaat, zijn bevestigd aan het kernmembraan, dus de dichtheid van dit type ER in de cel is het hoogst dichter bij het centrum, waar de kern zich meestal bevindt. Zoals in alle organellen, is het membraan dat de vele plooien van het ruwe ER omgeeft een dubbel plasmamembraan; de ribosomen zijn bevestigd aan het buitenste deel van dit membraan, dat wil zeggen de kant die naar het celcytoplasma is gericht.
Functies: Samen met de ribosomen zelf, neemt het ruwe ER deel aan het krijgen van aminozuren en polypeptiden naar de plaats van translatie, of eiwitsynthese, op het ribosoom. Nadat een eiwit volledig is gesynthetiseerd en door het ribosoom is vrijgegeven in ruw ER, kunnen er een aantal dingen gebeuren. Het eiwit kan worden "gelabeld" met een chemisch "label" op het binnenmembraan van het ER voordat het zelfs maar de lumen, of ruimte, binnen. Het kan in plaats daarvan in het lumen zelf worden verwerkt.
Delen van het ruwe ER bestaan uit de zogenaamde eiwitvouweenheden, die precies doen wat hun naam doet vermoeden. Wanneer eiwitten voor het eerst worden gemaakt, bestaan ze als een streng, een keten van aminozuren. Maar de uiteindelijke vorm van een eiwit omvat veel buigen en vouwen en vaak bindingen tussen aminozuren in verschillende delen van de nu gedraaide keten.