retikulum endoplazmatyczne (ER) jest związanym z błoną organellą komórkową, której błona jest złożona w płaskie przedziały. szorstka siateczka śródplazmatyczna (RER) to wyspecjalizowany obszar, w którym rybosomy są przymocowane do fałd powierzchniowych, nadając ER szorstki wygląd.
Obecność rybosomów zapewnia RER specjalną i dodatkową zdolność do przetwarzania określonych białek potrzebnych komórce. Komórki, które produkują dużo białek, mają dużą liczbę rybosomów w RER.
Błona ER jest kontynuacją zewnętrznej błony jądra. Błona ER łączy różne kanaliki lub przedziały oraz samo jądro. Szorstki ER to fabryka białek.
Tam, gdzie RER i jego rybosomy specjalizują się w syntezie i przetwarzaniu białek, reszta ER, zwana gładka retikulum endoplazmatyczne (SER, który nie ma przyłączonych rybosomów) wytwarza lipidy i inne substancje chemiczne potrzebne organizmowi, tkankom, w których znajdują się komórki, oraz całemu organizmowi.
Struktura ER jest idealna do syntezy chemicznej
Jednym ze sposobów wizualizacji ER jest szereg spłaszczonych, zamkniętych przedziałów połączonych małymi otworami. Otwór na jednym końcu jest przymocowany do zewnętrznej błony jądrowej. Spłaszczone fałdy dają ER dużą powierzchnię, na której można przeprowadzać działania syntezy chemicznej, a wzajemne połączenie przedziałów umożliwia swobodny przepływ produkowanych chemikaliów do miejsca, w którym będą używane, przetwarzane lub eksportowane.
Spłaszczone przedziały retikulum endoplazmatycznego nazywane są cysterny, a wszystkie są całkowicie otoczone pojedynczą, mocno pofałdowaną błoną zewnętrzną. Wewnątrz każdej komory znajduje się przestrzeń cysterna, a rybosomy są przyłączone na zewnątrz błony RER.
Ponieważ wszystkie przedziały są segmentami wewnątrz pojedynczej membrany, są one ze sobą połączone. Substancje chemiczne syntetyzowane w jednym przedziale mogą przepływać przez ER iz powrotem do jądra. Kiedy rybosomy produkują białka, białka mogą przejść przez błonę ER do jednego z przedziałów i migrować tam, gdzie są potrzebne.
Funkcja retikulum endoplazmatycznego jest funkcją fabryki chemicznej
Podobnie jak fabryka, ER wytwarza i przetwarza chemikalia potrzebne komórce. Jego duża powierzchnia zapewnia miejsce na reakcje chemiczne, a fałdy, które rozciągają się na odległe obszary komórki, sprawiają, że jest to idealna ścieżka dystrybucji białek i lipidów.
Otrzymuje swoje instrukcje poprzez posłaniec kwas rybonukleinowy (mRNA) z jądra działającego na rybosomy. Jeśli wytwarza dodatkowe chemikalia, może je przechowywać w cysternach, dopóki nie będą potrzebne.
Fabryka ER ma różne sekcje. Gładki ER działa, aby syntetyzować swoje chemikalia na samej błonie ER, podczas gdy szorstka funkcja ER polega na przetwarzaniu wymaganych białek.
RER ma rybosomy, z których każdy działa jako miniaturowe linie montażowe dla swoich produktów. Chemikalia błonowe działają jak doki załadunkowe, umożliwiając białkom rybosomów przedostanie się do ER. Inne mechanizmy akceptują chemikalia wytwarzane przez ER i obsługują dystrybucję do innych części komórki.
Niektóre z produktów fabryki są wykorzystywane przez sam oddział ratunkowy do wzrostu i naprawy lub do produkcji większej liczby rybosomów w jądrze. Inne chemikalia są wysyłane do komórki, aby wykorzystać je do wzrostu komórki, podział komórek i naprawa błon komórkowych. Jeszcze inne substancje chemiczne są potrzebne innym częściom ciała, a ER komórki wysyła je, aby zostały wydzielone przez komórkę do otaczającej tkanki lub do układ krążenia.
Fabryka ER ma skomplikowane operacje
Jak każda fabryka, ER sam wytwarza niektóre produkty, a inne dostarcza. Niektóre rybosomy pozostają przyłączone do RER, podczas gdy inne swobodnie unoszą się w komórce i przyłączają się do ER tylko wtedy, gdy wytwarzają białka RER. Elementy składowe produktu chemicznego i wymagana energia muszą być dostępne, a produkt końcowy musi zostać wysłany.
Typowe kroki dla prawidłowej przybliżonej funkcji ER obejmują:
-
Oznaczenie genu: Komórka decyduje, jakie białko jest potrzebne i wyznacza odpowiednie geny DNA komórki do kopiowania.
- Transkrypcja genów: Wyznaczone geny są transkrybowane na cząsteczki mRNA.
- Dostawa instrukcji: Cząsteczki mRNA wychodzą z jądro i znaleźć rybosomy, które mogą wytwarzać potrzebne białko.
- Produkcja chemiczna: Rybosomy przyłączają się do RER i wykorzystują surowce z cytozolu komórki do wytworzenia białka zgodnie z zakodowanymi instrukcjami.
- Dostawa chemikaliów: Gdy rybosom syntetyzuje białko, jest ono przenoszone do cystern ER i wysyłane tam, gdzie jest potrzebne.
Gdy rybosomy otrzymują instrukcje z mRNA, zajmują pozycję na zewnętrznej powierzchni RER i wysyłają wytworzone białko do RER w celu przechowywania, dostarczania lub wykorzystania.
Przepisywanie i dostarczanie kodu genetycznego
kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA), który zawiera oryginalny kod genetyczny, nie może opuścić jądra i jest zawarty w wewnętrznej błonie jądrowej. mRNA kopiuje geny potrzebne do produkcji określonych substancji chemicznych. Może wyjść z jądra przez specjalne pory w wewnętrznej błonie jądrowej, a następnie wejść do cytozolu komórki, aby dostarczyć wymagane instrukcje.
Jeśli instrukcje dotyczą białka RER, mRNA wiąże się z rybosomem. Rybosom postępuje zgodnie z instrukcjami i przyłącza się do RER.
DNA komórki to dwuniciowa helisa kwasy nukleinowe. Cząsteczka mRNA jest składana zgodnie z sekwencją aminokwasów w jednej z dwóch nici. Kiedy mRNA dotrze do rybosomu, instrukcje mRNA umożliwiają odtworzenie sekwencji aminokwasowej DNA.
Rybosom może pobierać bloki budulcowe aminokwasów z cytozolu komórki i łączyć je we właściwą sekwencję, tworząc złożone białka.
Rybosomy budują potrzebne białka
Same rybosomy składają się z rybosomalnego RNA i specjalnych białek rybosomalnych. Jeden segment rybosomu odczytuje instrukcje mRNA, a drugi segment odpowiednio buduje łańcuchy białkowe.
Rybosomy związane z błoną biorą udział w syntezie białek przeznaczonych dla ER i kierują swój produkt bezpośrednio przez błonę RER do cystern RER. Rybosomy, które wytwarzają białka inne niż RER, mogą pozostać swobodnie unoszące się i uwalniać swoje białka do cytozolu komórki.
Kiedy swobodnie pływający rybosom zaczyna wytwarzać białko przeznaczone dla RER, przyłącza się do specjalnego miejsca RER zwanego translokon. Białka RER zawierają sygnał ukierunkowany, aby rybosom wiedział, dokąd się udać.
Specjalna sekwencja białka mówi rybosomowi, że białko, które syntetyzuje, jest przeznaczone do retikulum endoplazmatycznego. Przyłącza się do translokonu, wytwarza wymaganą ilość białka, a następnie albo odłącza się i zaczyna wytwarzać inne białka, albo pozostaje przyczepiony, ale nieaktywny.
RER przetwarza i przechowuje białka syntetyzowane przez rybosomy
Kiedy rybosomy dołączają do fabryki białek RER i działają jako miniaturowe linie montażowe, produkty schodzące z linii nie są jeszcze gotowe do użycia. Rybosomy przyczepiły się do translokonu i zsyntetyzowały białka RER ze względu na specjalny sekwencja sygnalizacyjna zawarte w białkach. RER usuwa sekwencję sygnałową z białek i fałduje je, aby można je było przechowywać lub wysyłać w razie potrzeby.
ER potrzebuje niektórych wytworzonych białek na własny użytek. Błona ER musi zostać naprawiona i utrzymana, a komórka może rosnąć i potrzebować więcej materiału ER.
Aby zatrzymać białko, którego potrzebuje, ER dołącza nową sekwencję sygnalizacyjną oznaczającą białko jako takie, które pozostanie w cysternach. Są to tak zwane retikulum endoplazmatyczne rezydentne białkai wspierają funkcję retikulum endoplazmatycznego.
ER rozprowadza zsyntetyzowane białka w razie potrzeby
Białka, których sam ER nie potrzebuje, są przechowywane w cysternach, dopóki nie zostaną wysłane do jednego z trzech miejsc:
- Jądro: Zewnętrzna błona ER jest nadal zewnętrzną błoną jądra. Oznacza to, że istnieje ścisłe i ciągłe połączenie umożliwiające białkom ER łatwy dostęp do jądra.
-
Poza komórką: Komórki z aktywną syntezą białek ER często wydzielają substancje do wykorzystania poza komórką.
- W komórce: Sama komórka potrzebuje białek do wzrostu i naprawy.
Jądro potrzebuje wielu różnych rodzajów białek do kopiowania DNA, utrzymywania błony, podziału komórek i tworzenia rybosomów. Ma łatwy i szybki dostęp do tych białek poprzez połączenie z ER.
Białka ER są obecne w wspólna błona zewnętrzna ER/jądra ale poza wewnętrzna błona jądrowa. Wybrane białka mogą wnikać do jądra przez specjalne pory w błonie wewnętrznej, gdy jądro ich potrzebuje.
Podczas gdy jądro ma bezpośredni dostęp do białek ER dzięki połączeniu z błoną zewnętrzną, reszta komórki i tkanki na zewnątrz komórki potrzebują mechanizmu transportu do dostarczania substancji chemicznych ER. Gdyby ER uwolnił swoje chemikalia do cytozolu, zareagowałyby z innymi substancjami, takimi jak tlen, i straciłyby swoją skuteczność.
Zamiast tego ER wysyła swoje chemikalia do reszty komórki i innych tkanek w specjalnych pojemnikach.
Pęcherzyki rozprowadzają substancje ER tam, gdzie są potrzebne
ER opracował metodę zapewnienia, że chemikalia przetwarzane i przechowywane w ER docierają w niezmienionej formie do miejsca przeznaczenia. Wspólnym celem dla tych chemikaliów jest Aparat Golgiego, zlokalizowany w pobliżu ER w cytoplazmie komórki. Aparat Golgiego pobiera chemikalia ER i dalej je przetwarza, dodając sekwencje sygnałowe, które identyfikują cele i lokalizacje, w których potrzebne są chemikalia.
Ta dystrybucja chemikaliów odbywa się wewnątrz pęcherzyki utworzony przez ER i aparat Golgiego.
Na przykład, po zsyntetyzowaniu białka przez rybosom przyłączony do RER, jest ono dalej przetwarzane w ER, a następnie migruje do gładkiej retikulum endoplazmatycznego. Gładki ER tworzy kieszonkę ze swoją błoną, umieszcza wewnątrz białko i oddziela opakowanie od ER jako niezależny, całkowicie zamknięty pęcherzyk.
Pęcherzyk zazwyczaj wędruje do aparatu Golgiego, gdzie białko otrzymuje znacznik ze swoim celem. Jeśli białko jest potrzebne w komórce, pęcherzyk dostarcza je do innego organelli, takiej jak mitochondria lub lizosom. Pęcherzyk może połączyć się z zewnętrzną błoną organelli i uwolnić białko wewnątrz organelli.
Jeśli białko jest potrzebne na zewnątrz komórki, pęcherzyk przemieszcza się do zewnętrznej błony komórkowej, łączy się z błoną i uwalnia białko na zewnątrz. Efekt jest taki, że komórka wydziela białko do otaczającej tkanki.
Tylko prymitywne komórki mogą przetrwać bez retikulum endoplazmatycznego
Podczas gdy niektóre wyspecjalizowane komórki, takie jak krwinki, nie mają ani jądra, ani ER, większość komórek w złożonych organizmach potrzebują ER do obsługi przetwarzania białka RER i płynnej syntezy lipidów ER, które są niezbędne dla komórki przetrwanie.
prokariotyczny komórki, takie jak bakterie, nie mają ER, ale działają na znacznie prostszym poziomie, z chemikaliami syntetyzowanymi i uwalnianymi w ogólnej cytoplazmie komórki. Eukariotyczny komórki, takie jak te znalezione u zwierząt, wymagają złożonej funkcjonalności ER do przeprowadzania ich wyspecjalizowanych operacji.