Uma das maneiras mais simples de compreender as estruturas e funções do organelas alojados dentro de uma célula - e a biologia celular como um todo - é compará-los com coisas do mundo real.
Por exemplo, faz sentido descrever o Aparelho de Golgi como uma unidade de embalagem ou posto de correio porque sua função é receber, modificar, separar e despachar a carga celular.
A organela vizinha do corpo de Golgi, a retículo endoplasmático, é melhor entendido como a planta de fabricação da célula. Esta fábrica de organelas constrói as biomoléculas necessárias para todos os processos vitais. Isso inclui proteínas e lipídios.
Você provavelmente já sabe o quão importante são as membranas para células eucarióticas; o retículo endoplasmático, que inclui tanto o retículo endoplasmatico rugoso e retículo endoplasmático liso, ocupa mais da metade do espaço da membrana nas células animais.
Seria difícil exagerar o quão importante essa organela membranosa, formadora de biomoléculas, é para a célula.
Estrutura do retículo endoplasmático
Os primeiros cientistas a observar o retículo endoplasmático - enquanto faziam a primeira micrografia eletrônica de uma célula - ficaram impressionados com a aparência do retículo endoplasmático.
Para Albert Claude, Ernest Fullman e Keith Porter, a organela parecia "renda" por causa de suas dobras e espaços vazios. Os observadores modernos são mais propensos a descrever a aparência do retículo endoplasmático como uma fita dobrada ou mesmo um doce de fita.
Essa estrutura única garante que o retículo endoplasmático possa desempenhar suas funções importantes dentro da célula. O retículo endoplasmático é melhor entendido como um longo membrana fosfolipídica dobrado para trás sobre si mesmo para criar sua estrutura semelhante a um labirinto característica.
Outra forma de pensar sobre a estrutura do retículo endoplasmático é como uma rede de bolsas planas e tubos conectados por uma única membrana.
Esta membrana fosfolipídica dobrada forma curvas chamadas cisternas. Esses discos achatados de membrana fosfolipídica aparecem empilhados juntos quando se observa uma seção transversal do retículo endoplasmático sob um microscópio poderoso.
Os espaços aparentemente vazios entre essas bolsas são tão importantes quanto a própria membrana.
Essas áreas são chamadas de lúmen. Os espaços internos que compõem o lúmen estão cheios de fluidos e, graças à forma como as dobras aumenta a área de superfície geral da organela, na verdade constituem cerca de 10 por cento da volume total.
Dois tipos de ER
O retículo endoplasmático contém duas seções principais, nomeadas por sua aparência: o retículo endoplasmatico rugoso e a retículo endoplasmático liso.
A estrutura dessas áreas da organela reflete seus papéis especiais dentro da célula. Sob a lente de um microscópio, a membrana fosfolipídica da membrana endoplasmática rugosa aparece coberta de pontos ou saliências.
Estes são ribossomos, que dão ao retículo endoplasmático rugoso uma textura acidentada ou áspera (daí seu nome).
Esses ribossomos são, na verdade, organelas separadas do retículo endoplasmático. Um grande número (até milhões!) Deles se localiza na superfície rugosa do retículo endoplasmático porque são vitais para seu trabalho, que é a síntese de proteínas. O RER existe como folhas empilhadas que se torcem juntas, com bordas em forma de hélice.
O outro lado do retículo endoplasmático - o retículo endoplasmático liso - parece bem diferente.
Embora esta seção da organela ainda contenha as cisternas dobradas e labirínticas e o lúmen cheio de fluido, a superfície de este lado da membrana fosfolipídica parece liso ou lustroso porque o retículo endoplasmático liso não contém ribossomos.
Esta porção do retículo endoplasmático sintetiza lipídios ao invés de proteínas, por isso não requer ribossomos.
O retículo endoplasmático áspero (ER áspero)
O retículo endoplasmático rugoso, ou RER, recebe o nome de sua aparência rugosa ou cravejada característica, graças aos ribossomos que cobrem sua superfície.
Lembre-se de que todo o retículo endoplasmático atua como uma fábrica de biomoléculas necessárias para a vida, como proteínas e lipídios. A RER é a seção da fábrica que se dedica a produzir apenas proteínas.
Algumas das proteínas produzidas no RER permanecerão no retículo endoplasmático para sempre.
Por esta razão, os cientistas chamam essas proteínas proteínas residentes. Outras proteínas serão modificadas, classificadas e enviadas para outras áreas da célula. No entanto, um grande número de proteínas construídas no RER são marcadas para secreção da célula.
Isso significa que após a modificação e classificação, essas proteínas secretoras viajarão através do transportador de vesículas através do membrana celular para trabalhos fora da célula.
A localização do RER dentro da célula também é importante para sua função.
O RER fica ao lado do núcleo da célula. Na verdade, a membrana fosfolipídica do retículo endoplasmático realmente se conecta com a barreira da membrana que envolve o núcleo, chamada de envelope nuclear ou membrana nuclear.
Esse arranjo firme garante que o RER receba a informação genética necessária para construir proteínas diretamente do núcleo.
Também torna possível para o RER sinalizar o núcleo quando a construção ou o enovelamento da proteína dá errado. Graças à sua proximidade, o retículo endoplasmático rugoso pode simplesmente enviar uma mensagem ao núcleo para desacelerar a produção enquanto o RER alcança o acúmulo.
Síntese de proteínas no ER áspero
Síntese proteíca geralmente funciona assim: O núcleo de cada célula contém um conjunto completo de DNA.
Esse DNA é como o projeto que a célula pode usar para construir moléculas como as proteínas. A célula transfere a informação genética necessária para construir uma única proteína do núcleo para os ribossomos na superfície do RER. Os cientistas chamam este processo transcrição porque a célula transcreve, ou copia, essa informação do DNA original usando mensageiros.
Os ribossomos anexados ao RER recebem os mensageiros que carregam o código transcrito e usam essa informação para fazer uma cadeia de aminoácidos.
Esta etapa é chamada tradução porque os ribossomos lêem o código de dados no mensageiro e o usam para decidir a ordem dos aminoácidos na cadeia que eles constroem.
Essas cadeias de aminoácidos são as unidades básicas das proteínas. Eventualmente, essas cadeias se dobrarão em proteínas funcionais e talvez até recebam rótulos ou modificações para ajudá-las a fazer seu trabalho.
Enrolamento de proteínas no ER áspero
O dobramento de proteínas geralmente ocorre no interior do RER.
Esta etapa dá às proteínas uma forma tridimensional única, chamada de conformação. O dobramento de proteínas é crucial porque muitas proteínas interagem com outras moléculas usando sua forma única para se conectar como uma chave encaixada em uma fechadura.
Proteínas mal dobradas podem não funcionar corretamente, e esse mau funcionamento pode até causar doenças em humanos.
Por exemplo, os pesquisadores agora acreditam que problemas com o dobramento de proteínas podem causar distúrbios de saúde, como o tipo 2 diabetes, fibrose cística, doença falciforme e problemas neurodegenerativos como doença de Alzheimer e Parkinson doença.
Enzimas são uma classe de proteínas que possibilitam reações químicas na célula, incluindo os processos envolvidos no metabolismo, que é a forma como a célula acessa a energia.
As enzimas lisossomais ajudam a célula a quebrar conteúdos indesejados, como organelas velhas e proteínas mal dobradas, a fim de reparar a célula e aproveitar o material residual para obter energia.
Proteínas de membrana e proteínas de sinalização ajudam as células a se comunicarem e trabalharem juntas. Alguns tecidos precisam de um pequeno número de proteínas, enquanto outros precisam de muitas. Esses tecidos geralmente dedicam mais espaço ao RER do que outros tecidos com menores necessidades de síntese de proteínas.
•••Ciência
O retículo endoplasmático liso (Smooth ER)
O retículo endoplasmático liso, ou SER, carece de ribossomos, então suas membranas parecem túbulos lisos ou esguios ao microscópio.
Isso faz sentido porque essa porção do retículo endoplasmático forma lipídios, ou gorduras, em vez de proteínas e, portanto, não precisa de ribossomos. Esses lipídios podem incluir ácidos graxos, fosfolipídios e moléculas de colesterol.
Os fosfolipídios e o colesterol são necessários para a construção das membranas plasmáticas da célula.
O SER produz hormônios lipídicos que são necessários para o bom funcionamento do sistema endócrino.
Isso inclui hormônios esteróides feitos de colesterol, como estrogênio e testosterona. Devido ao papel importante que o SER desempenha na produção de hormônios, as células que requerem muitos hormônios esteróides, como aquelas nos testículos e ovários, tendem a dedicar mais espaço celular ao SER.
O SER também está envolvido no metabolismo e na desintoxicação. Ambos os processos acontecem nas células do fígado, então os tecidos do fígado geralmente têm uma abundância maior de SER.
Quando os sinais de hormônios indicam que os estoques de energia estão baixos, os rins e células do fígado iniciar um caminho de produção de energia chamado gliconeogênese.
Este processo cria a glicose importante fonte de energia de fontes não carboidratos na célula. O SER nas células do fígado também ajuda essas células a remover toxinas. Para fazer isso, o SER digere porções do composto perigoso para torná-lo solúvel em água para que o corpo possa excretar a toxina pela urina.
O retículo sarcoplasmático nas células musculares
Uma forma altamente especializada de retículo endoplasmático aparece em alguns células musculares, chamado miócitos. Este formulário, chamado de Retículo sarcoplamático, geralmente é encontrado nas células do músculo cardíaco (coração) e esquelético.
Nessas células, a organela gerencia o equilíbrio dos íons de cálcio que as células usam para relaxar e contrair as fibras musculares. Os íons de cálcio armazenados são absorvidos pelas células musculares enquanto as células estão relaxadas e se liberam das células musculares durante contração muscular. Problemas com o retículo sarcoplasmático podem levar a problemas médicos graves, incluindo insuficiência cardíaca.
A resposta da proteína desdobrada
Você já sabe que o retículo endoplasmático faz parte da síntese e do enovelamento de proteínas.
O dobramento adequado de proteínas é crucial para fazer proteínas que podem fazer seu trabalho corretamente e, como mencionado anteriormente, o dobramento incorreto pode fazer com que as proteínas funcionem incorretamente ou simplesmente não funcionem, possivelmente levando a condições médicas graves, como o tipo 2 diabetes.
Por esse motivo, o retículo endoplasmático deve garantir que apenas proteínas dobradas corretamente sejam transportadas do retículo endoplasmático para o aparelho de Golgi para embalagem e transporte.
O retículo endoplasmático garante o controle da qualidade da proteína por meio de um mecanismo denominado resposta de proteína desdobradaou UPR.
Esta é basicamente uma sinalização celular muito rápida que permite que o RER se comunique com o núcleo da célula. Quando proteínas desdobradas ou mal dobradas começam a se acumular no lúmen do retículo endoplasmático, o RER desencadeia a resposta da proteína desdobrada. Isso faz três coisas:
- Ele sinaliza o núcleo para desacelerar a taxa de síntese de proteínas limitando o número de moléculas mensageiras enviadas aos ribossomos para tradução.
- A resposta da proteína desdobrada também aumenta a capacidade do retículo endoplasmático de dobrar proteínas e degradar proteínas mal dobradas.
- Se nenhuma dessas etapas resolver o acúmulo de proteínas, a resposta da proteína desdobrada também conterá uma falha. Se tudo mais falhar, as células afetadas se autodestruirão. Isso é morte celular programada, também chamada apoptose, e é a última opção que a célula tem para minimizar qualquer dano que proteínas desdobradas ou mal dobradas possam causar.
Forma ER
A forma do ER está relacionada às suas funções e pode ser alterada conforme necessário.
Por exemplo, aumentar as camadas de folhas RER ajuda algumas células a secretar um maior número de proteínas. Por outro lado, células como neurônios e células musculares que não secretam tantas proteínas podem ter mais túbulos SER.
O ER periférico, que é a parte não conectada com o envelope nuclear, pode até mesmo translocar conforme necessário.
Essas razões e mecanismos para isso são objeto de pesquisa. Pode incluir túbulos SER deslizantes ao longo do microtúbulos do citoesqueleto, arrastando o ER atrás de outras organelas e até mesmo anéis de túbulos ER que se movem ao redor da célula como pequenos motores.
A forma do ER também muda durante alguns processos celulares, como mitose.
Os cientistas ainda estão estudando como essas mudanças ocorrem. Um complemento de proteínas mantém a forma geral da organela ER, incluindo a estabilização de suas lâminas e túbulos e ajudando a determinar as quantidades relativas de RER e SER em uma célula particular.
Esta é uma importante área de estudo para pesquisadores interessados na relação entre o pronto-socorro e a doença.
ER e doença humana
O desdobramento de proteínas e o estresse de ER, incluindo estresse de ativação frequente de UPR, podem contribuir para o desenvolvimento de doenças humanas. Estes podem incluir fibrose cística, diabetes tipo 2, doença de Alzheimer e paraplegia espástica.
Vírus também pode sequestrar o ER e usar a maquinaria de construção de proteínas para produzir proteínas virais.
Isso pode alterar a forma do ER e impedi-lo de realizar suas funções normais para a célula. Alguns vírus, como dengue e SARS, fazem vesículas protetoras de membrana dupla dentro da membrana ER.