The endoplazmatické retikulum (ER) je bunková organela viazaná na membránu, ktorej membrána je zložená do plochých komôr. The hrubé endoplazmatické retikulum (RER) je špecializovaná oblasť, v ktorej ribozómy sú pripevnené k povrchovým záhybom, čo dáva ER drsný vzhľad.
Prítomnosť ribozómov poskytuje RER špeciálnu a ďalšiu schopnosť spracovať špecifické proteíny potrebné pre bunku. Bunky, ktoré produkujú veľa bielkovín, majú na RER veľké množstvo ribozómov.
ER membrána je pokračovaním vonkajšej membrány jadra. Membrána ER spája rôzne tubuly alebo oddelenia a samotné jadro. Drsný ER je továreň na výrobu bielkovín.
Pokiaľ sa RER a jeho ribozómy špecializujú na syntézu a spracovanie proteínov, zvyšok ER sa nazýva hladké endoplazmatické retikulum (SER, ktorý nemá pripojené ribozómy), produkuje lipidy a ďalšie chemikálie potrebné pre telo, pre tkanivá, v ktorých sa nachádzajú bunky, a pre celkový organizmus.
Štruktúra ER je ideálna pre chemickú syntézu
Jedným zo spôsobov vizualizácie ER je rad plochých, uzavretých oddelení spojených malými otvormi. Otvor na jednom konci je pripevnený k vonkajšej jadrovej membráne. Sploštené záhyby poskytujú ER veľkú plochu, na ktorej je možné vykonávať činnosti chemickej syntézy, a vzájomné prepojenie oddelení umožňuje vyrobeným chemikáliám voľný tok tam, kde budú použité, spracované alebo vyvážané.
Sploštené oddelenia endoplazmatického retikula sa nazývajú cisterny, a všetky sú úplne uzavreté jednou silne zloženou vonkajšou membránou. Vo vnútri každého oddelenia je cisternový priestora ribozómy sú pripevnené na vonkajšej strane membrány RER.
Pretože oddelenia sú všetky segmenty vo vnútri jednej membrány, sú navzájom prepojené. Chemikálie, ktoré sa syntetizujú v jednom oddelení, môžu prúdiť cez ER a späť do jadra. Keď ribozómy produkujú proteíny, môžu proteíny prechádzať cez membránu ER do jedného z kompartmentov a migrovať tam, kde sú potrebné.
Funkciou endoplazmatického retikula je chemická továreň
Rovnako ako továreň, ER vyrába a spracováva chemikálie potrebné pre bunku. Jeho veľká povrchová plocha poskytuje priestor pre chemické reakcie a záhyby, ktoré zasahujú do odľahlých oblastí bunky, z neho robia ideálnu cestu pre distribúciu proteínov a lipidov.
Pokyny dostáva prostredníctvom servera messenger ribonukleová kyselina (mRNA) z jadra pôsobiaceho na ribozómy. Ak vyrába ďalšie chemikálie, môže ich v cisternach skladovať, kým ich nebude potrebné.
Továreň ER má rôzne sekcie. Hladký ER pracuje na syntéze svojich chemikálií na samotnej membráne ER, zatiaľ čo hlavnou funkciou ER je spracovanie požadovaných proteínov.
RER má ribozómy, z ktorých každý funguje ako miniatúrna montážna linka pre svoje výrobky. Membránové chemikálie fungujú ako nakladacie doky, aby umožnili ribozómové proteíny do ER. Iné mechanizmy prijímajú chemikálie produkované ER a zaisťujú distribúciu do ďalších častí bunky.
Niektoré z produktov továrne používa samotná ER na rast a opravu alebo na výrobu ďalších ribozómov v jadre. Do bunky sa posielajú ďalšie chemikálie, ktoré sa používajú na rast buniek, bunkové delenie a oprava bunkových membrán. Ďalšie časti tela potrebujú ešte ďalšie chemikálie a bunková ER ich vysiela von, aby ich bunka vylučovala do okolitého tkaniva alebo do obehový systém.
Továreň ER má komplikované operácie
Ako každá továreň, aj ER vyrába niektoré produkty sám a iné dodáva. Niektoré ribozómy zostávajú pripojené k RER, zatiaľ čo iné voľne plávajú v bunke a k ER sa pripájajú iba vtedy, keď produkujú proteíny RER. Musia byť k dispozícii stavebné prvky chemického produktu a požadovaná energia a konečný produkt musí byť vyexpedovaný.
Typické kroky pre správnu hrubú funkciu ER zahŕňajú nasledujúce:
-
Génové označenie: Bunka rozhodne, aký proteín je potrebný, a určí príslušné gény bunkovej DNA na kopírovanie.
- Génový prepis: Určené gény sa transkribujú na molekuly mRNA.
- Dodanie pokynu: Molekuly mRNA opúšťajú jadro a nájsť ribozómy, ktoré môžu produkovať potrebný proteín.
- Chemická výroba: Ribozómy sa pripájajú k RER a používajú suroviny z bunkového cytosolu na výrobu proteínu podľa kódovaných pokynov.
- Dodávka chemikálií: Keď ribozóm syntetizuje proteín, prenáša sa do cisterna ER a posiela sa tam, kde je to potrebné.
Keď ribozómy dostanú pokyny od mRNA, zaujmú svoju pozíciu na vonkajšom povrchu RER a pošlú produkovaný proteín do RER na skladovanie, dodanie alebo použitie.
Prepis a dodanie genetického kódu
The deoxyribonukleová kyselina (DNA), ktorá obsahuje pôvodný genetický kód, nemôže opustiť jadro a je obsiahnutá vo vnútornej jadrovej membráne. MRNA kopíruje gény potrebné na produkciu špecifických chemikálií. Môže vystupovať z jadra cez špeciálne póry vo vnútornej jadrovej membráne a potom môže vstúpiť do bunkového cytosolu, aby vydal požadované pokyny.
Ak sú pokyny pre proteín RER, mRNA sa viaže na ribozóm. Ribozóm postupuje podľa pokynov a pripája sa k RER.
DNA bunky je dvojvláknová skrutkovica nukleové kyseliny. Molekula mRNA je zostavená podľa aminokyselinovej sekvencie v jednom z dvoch reťazcov. Keď mRNA dosiahne ribozóm, pokyny mRNA umožňujú opätovné vytvorenie aminokyselinovej sekvencie DNA.
Ribozóm môže prijímať stavebné bloky aminokyselín z bunkového cytosolu a zhromažďovať ich v správnom poradí za vzniku komplexných proteínov.
Ribozómy vytvárajú potrebné bielkoviny
Samotné ribozómy sú tvorené ribozomálnou RNA a špeciálnymi ribozomálnymi proteínmi. Jeden segment ribozómu číta pokyny mRNA a druhý segment podľa toho vytvára proteínové reťazce.
Membránovo viazané ribozómy sa podieľajú na syntéze proteínov určených pre ER a prevádzajú svoj produkt priamo cez membránu RER do cisterien RER. Ribozómy, ktoré vyrábajú non-RER proteíny, môžu zostať voľne plávajúce a uvoľňovať svoje proteíny do bunkového cytosolu.
Keď voľne plávajúci ribozóm začne produkovať proteín určený pre RER, naviaže sa na špeciálne miesto RER nazývané translokon. Proteíny RER obsahujú zameriavací signál, aby ribozóm vedel, kam má ísť.
Špeciálna proteínová sekvencia hovorí ribozómu, že proteín, ktorý syntetizuje, je určený pre endoplazmatické retikulum. Pripojí sa k translokonu, produkuje potrebné množstvo bielkovín a potom sa buď oddelí, začne vytvárať ďalšie bielkoviny alebo zostane pripojený, ale neaktívny.
RER spracováva a ukladá proteíny syntetizované ribozómami
Keď sa ribozómy pripoja k továrni na výrobu bielkovín RER a fungujú ako miniatúrne montážne linky, produkty prichádzajúce z liniek ešte nie sú pripravené na použitie. Ribozómy sa pripojili k translokonu a syntetizovali proteíny pre RER kvôli špeciálu signálna sekvencia že bielkoviny obsahovali. RER odstráni signálnu sekvenciu z proteínov a zloží ich, aby ich bolo možné podľa potreby uložiť alebo odoslať.
ER potrebuje pre vlastnú potrebu niektoré z produkovaných proteínov. ER membrána musí byť opravená a udržiavaná a bunka môže rásť a potrebovať viac ER materiálu.
Na udržanie proteínu, ktorý potrebuje, ER pripojí novú signálnu sekvenciu označujúcu proteín ako taký, ktorý zostane vo vnútri cisterien. Hovorí sa im endoplazmatické retikulum rezidentné proteíny, a podporujú funkciu endoplazmatického retikula.
ER distribuuje syntetizované proteíny podľa potreby
Proteíny, ktoré samotná ER nepotrebuje, sa uchovávajú v cisternach, kým nie sú odoslané na jedno z troch miest:
- Jadro: Vonkajšia membrána ER pokračuje ako vonkajšia membrána jadra. To znamená, že existuje pevné a nepretržité spojenie, ktoré umožňuje ER proteínom ľahký prístup do jadra.
-
Mimo bunky: Bunky s aktívnou syntézou proteínov ER často vylučujú látky na použitie mimo bunky.
- V bunke: Samotná bunka potrebuje nejaké bielkoviny na rast a opravu.
Jadro potrebuje veľa rôznych druhov proteínov na kopírovanie DNA, údržbu membrány, delenie buniek a tvorbu ribozómov. Má ľahký a rýchly prístup k týmto proteínom prostredníctvom spojenia s ER.
ER proteíny sú prítomné v spoločná vonkajšia membrána ER / jadra ale mimo vnútorná jadrová membrána. Vybrané proteíny môžu vstúpiť do jadra špeciálnymi pórmi vo vnútornej membráne, pretože to jadro potrebuje.
Zatiaľ čo jadro má priamy prístup k ER proteínom vďaka spojeniu s vonkajšou membránou, zvyšok bunky a tkanivá mimo bunky potrebujú transportný mechanizmus na dodávanie chemikálií ER. Ak by ER uvoľnilo svoje chemikálie do cytosolu, reagovali by s inými látkami, ako je kyslík, a stratili by účinnosť.
Namiesto toho ER posiela svoje chemikálie do zvyšku bunky a ďalších tkanív v špeciálnych nádobách.
Vezikuly distribuujú ER látky tam, kde sú potrebné
ER vyvinul metódu zabezpečujúcu, aby chemikálie spracované a skladované v ER prichádzali nezmenené na miesto určenia. Spoločným cieľom týchto chemikálií je Golgiho aparát, ktorý sa nachádza v blízkosti ER v bunkovej cytoplazme. Golgiho aparát prijíma ER chemikálie a ďalej ich spracováva pridaním signálnych sekvencií, ktoré identifikujú ciele a miesta, kde sú chemikálie potrebné.
Táto distribúcia chemikálií sa uskutočňuje vo vnútri vezikuly tvorený ER a Golgiho aparátom.
Napríklad potom, čo je proteín syntetizovaný ribozómom pripojeným k RER, je ďalej spracovaný v ER a potom migruje do hladkého endoplazmatického retikula. Hladký ER vytvára so svojou membránou vrecko, umiestni proteín dovnútra a odpojí obal od ER ako nezávislý, úplne uzavretý vezikul.
Vezikul typicky cestuje do Golgiho aparátu, kde proteín dostane značku so svojím cieľom. Ak je v bunke potrebný proteín, vezikula ho dopraví do inej organely, ako je mitochondrie alebo a lyzozóm. Vezikul sa môže spojiť s vonkajšou membránou organely a uvoľniť proteín vo vnútri organely.
Ak je proteín potrebný mimo bunky, vezikul putuje k vonkajšej bunkovej membráne, spája sa s membránou a uvoľňuje proteín von. Účinkom je, že bunka vylučuje proteín do okolitého tkaniva.
Bez endoplazmatického retikula môžu prežiť iba primitívne bunky
Zatiaľ čo niektoré špecializované bunky, ako napríklad krvinky, nemajú ani jadro, ani ER, väčšina buniek v zložitých organizmoch potrebujú ER na zvládnutie spracovania proteínu RER a hladkej syntézy lipidov ER, ktoré sú pre bunku nevyhnutné prežitie.
Prokaryotický bunky, ako sú baktérie, nemajú ER, ale fungujú na oveľa jednoduchšej úrovni, pričom chemikálie sa syntetizujú a uvoľňujú vo všeobecnej bunkovej cytoplazme. Eukaryotické bunky, napríklad také, ktoré sa nachádzajú v zvieratách, vyžadujú na vykonávanie svojich špecializovaných operácií komplexnú funkčnosť ER.