Тхе ендоплазматични ретикулум (ЕР) је ћелијски органел везан за мембрану чија је мембрана савијена у равне одељке. Тхе груби ендоплазматски ретикулум (РЕР) је специјализована област у којој рибозоми су причвршћени за површинске наборе, дајући ЕР-у груб изглед.
Присуство рибозома пружа РЕР-у посебну и додатну способност обраде специфичних протеина потребних ћелији. Ћелије које производе пуно протеина имају велики број рибозома на РЕР.
ЕР мембрана је наставак спољне мембране језгра. ЕР мембрана повезује различите тубуле или одељке и само језгро. Груби ЕР је фабрика протеина.
Тамо где су РЕР и његови рибосоми специјализовани за синтезу и обраду протеина, остатак ЕР назива се глатки ендоплазматски ретикулум (СЕР, који нема везане рибосоме), производи липиде и друге хемикалије потребне телу, ткивима у којима се налазе ћелије и целокупном организму.
Структура ЕР је идеална за хемијску синтезу
Један од начина визуализације ЕР је као низ спљоштених, затворених одељака повезаних малим отворима. Отвор на једном крају причвршћен је за спољну нуклеарну мембрану. Спљоштени набори дају ЕР-у велику површину на којој може обављати своје активности хемијске синтезе, а међусобно повезивање одељака омогућава произведеним хемикалијама да слободно теку према месту где ће се користити, прерађивати или извози.
Позвани су спљоштени одељци ендоплазматског ретикулума цистерне, а сви су у потпуности затворени јединственом, јако преклопљеном спољном мембраном. Унутар сваког одељка је цистернални простор, а рибосоми су причвршћени на спољној страни мембране РЕР-а.
Будући да су одељци сви сегменти унутар једне мембране, они су међусобно повезани. Хемикалије које се синтетишу у једном одељењу могу тећи кроз ЕР и назад до језгра. Када рибозоми производећи протеине, протеини могу проћи кроз ЕР мембрану у један од одељења и мигрирати тамо где су потребни.
Функција ендоплазматског ретикулума је функција хемијске фабрике
Попут фабрике, ЕР производи и обрађује хемикалије потребне ћелији. Његова велика површина пружа простор за хемијске реакције, а набори који се протежу у удаљена подручја ћелије чине је идеалним путем за дистрибуцију протеина и липида.
Упутства добија преко мессенгер рибонуклеинска киселина (мРНК) из језгра које делује на рибосоме. Ако производи додатне хемикалије, може их складиштити у цистернама док не затребају.
Фабрика ЕР има различите одељке. Глатки ЕР ради на синтези својих хемикалија на самој ЕР мембрани, док је груба ЕР функција обрада потребних протеина.
РЕР има рибосоме који функционишу као минијатурне линије за монтажу својих производа. Мембранске хемикалије делују као утоварни докови да би протеини рибозома ушли у ЕР. Други механизми прихватају хемикалије произведене од ЕР и управљају дистрибуцијом у друге делове ћелије.
ЕР сам користи неке од фабричких производа за раст и поправку или за производњу више рибосома у језгру. Остале хемикалије се шаљу у ћелију да би се користиле за раст ћелија, ћелијске деобе и поправак ћелијских мембрана. Још су друге хемикалије потребне другим деловима тела, а ЕР ћелије их шаље да их ћелија излучи у околно ткиво или у циркулаторни систем.
Фабрика ЕР има сложене операције
Као и свака фабрика, ЕР производи неке производе сам, а друге испоручује. Неки рибосоми остају везани за РЕР, док други слободно плутају у ћелији и везују се за ЕР само када производе РЕР протеине. Грађевински блокови за хемијски производ и потребна енергија морају бити на располагању, а коначни производ мора бити отпремљен.
Типични кораци за правилну грубу функцију ЕР укључују следеће:
-
Ознака гена: Ћелија одлучује који протеин је потребан и одређује одговарајуће гене ћелијске ДНК за копирање.
- Транскрипција гена: Одређени гени се преписују на молекуле мРНК.
- Испорука упутства: Молекули мРНК излазе из језгро и пронађу рибосоме који могу произвести потребан протеин.
- Хемијска производња: Рибозоми се вежу за РЕР и користе сировине из ћелијског цитосола за производњу протеина у складу са кодираним упутствима.
- Испорука хемикалије: Како рибосом синтетише протеин, он се преноси у ЕР цистерне и шаље тамо где је потребан.
Када рибосоми добију упутства од мРНК, они заузимају свој положај на спољној површини РЕР-а и шаљу произведени протеин у РЕР на складиштење, испоруку или употребу.
Транскрипција и испорука генетског кода
Тхе дезоксирибонуклеинска киселина (ДНК) која садржи оригинални генетски код не може напустити језгро и налази се унутар унутрашње нуклеарне мембране. МРНА копира гене потребне за производњу одређених хемикалија. Може да изађе из језгра кроз посебне поре у унутрашњој нуклеарној мембрани, а затим може да уђе у ћелијски цитосол да би испоручио потребна упутства.
Ако су упутства за РЕР протеин, мРНК се везује за рибосом. Рибозом следи упутства и прикачи се на РЕР.
ДНК ћелије је дволанчана спирала нуклеинске киселине. Молекул мРНК је састављен према аминокиселинској секвенци у једном од два ланца. Када мРНК достигне рибозом, упутства за мРНК омогућавају поновно стварање аминокиселинске секвенце ДНК.
Рибозом може узимати аминокиселинске градивне блокове из ћелијског цитосола и састављати их у правилном низу да би формирао сложене протеине.
Рибосоми граде потребне протеине
Сами рибосоми су састављени од рибосомске РНК и посебних рибосомских протеина. Један сегмент рибозома чита упутства за мРНК, а други сегмент гради протеинске ланце у складу с тим.
Мембрански везани рибосоми су укључени у синтезу протеина назначених за ЕР и свој производ усмеравају право кроз РЕР мембрану у РЕР цистерне. Рибосоми који производе протеине који нису РЕР могу да остану слободно плутајући и ослобађају своје протеине у ћелијски цитосол.
Када слободно плутајући рибосом почне да производи протеин намијењен РЕР-у, он се веже за посебно РЕР мјесто звано транслоцон. РЕР протеини садрже сигнал за циљање како би рибосом знао куда да иде.
Посебна секвенца протеина говори рибозому да је протеин који синтетише намењен ендоплазматском ретикулуму. Причвршћује се за транслокон, производи потребну количину протеина, а затим се одваја и почиње да ствара друге протеине или остаје везан, али неактиван.
РЕР обрађује и чува протеине које синтетишу рибосоми
Када се рибосоми придруже фабрици протеина РЕР и делују као минијатурне линије за склапање, производи који силазе са линија још увек нису спремни за употребу. Рибозоми су се везали за транслокон и синтетизовали су протеине за РЕР због посебног сигнални низ да су протеини садржани. РЕР уклања сигналну секвенцу са протеина и савија их како би се могли чувати или отпремати по потреби.
ЕР треба неке од произведених протеина за сопствену употребу. ЕР мембрана мора бити поправљена и одржавана, а ћелија можда расте и треба јој више ЕР материјала.
Да би задржао протеин који му је потребан, ЕР веже нову сигналну секвенцу којом протеин одређује као онај који ће остати унутар цистерни. Они се зову ендоплазматски ретикулум резиденцијални протеини, а подржавају функцију ендоплазматског ретикулума.
ЕР дистрибуира синтетизоване протеине по потреби
Протеини који нису потребни самом ЕР држе се у цистернама док се не пошаљу на једно од три места:
- Језгро: Спољна мембрана ЕР наставља се као спољна мембрана језгра. То значи да постоји чврста и непрекидна веза која омогућава ЕР протеинима лак приступ језгру.
-
Изван ћелије: Ћелије са активном синтезом протеина ЕР често луче супстанце за употребу ван ћелије.
- Унутар ћелије: Сама ћелија треба неке протеине за раст и обнављање.
Језгру је потребно много различитих врста протеина за копирање ДНК, одржавање мембране, поделу ћелија и стварање рибозома. Има лак и брз приступ овим протеинима путем везе до ЕР.
ЕР протеини су присутни у заједничка ЕР / језгра спољашња мембрана али изван унутрашња нуклеарна мембрана. Одабрани протеини могу ући у језгро кроз посебне поре у унутрашњој мембрани, јер су језгру потребни.
Док језгро има директан приступ ЕР протеинима због спољашње мембранске везе, остатак ћелије и ткива изван ћелије требају транспортни механизам за испоруку ЕР хемикалија. Ако би ЕР пустио своје хемикалије у цитосол, они би реаговали са другим супстанцама попут кисеоника и изгубили своју ефикасност.
Уместо тога, ЕР шаље своје хемикалије остатку ћелије и другим ткивима у посебним контејнерима.
Везикули дистрибуирају ЕР супстанце тамо где су потребне
ЕР је развио метод како би осигурао да хемикалије обрађене и ускладиштене у ЕР стигну непромењене на своје одредиште. Заједнички циљ ових хемикалија је Голџијев апарат, смештен близу ЕР у ћелијској цитоплазми. Голгијев апарат узима ЕР хемикалије и даље их обрађује, додајући сигналне секвенце које идентификују циљеве и локације на којима су хемикалије потребне.
Ова дистрибуција хемикалија се одвија унутра везикуле коју чине ЕР и Голгијев апарат.
На пример, након што се протеин синтетише рибозомом везаним за РЕР, он се даље обрађује у ЕР, а затим мигрира у глатки ендоплазматски ретикулум. Глатки ЕР са својом мембраном формира џеп, поставља протеин унутра и одваја пакет од ЕР као независну, потпуно затворену везикулу.
Мехурчић обично путује до Голгијевог апарата где протеин добија ознаку са својом метом. Ако је протеин потребан у ћелији, везикула га предаје другој органели као што је митохондрије или а лизозом. Мехурчић се може придружити спољној мембрани органеле и ослободити протеин унутар органеле.
Ако је протеин потребан изван ћелије, везикула путује до спољне ћелијске мембране, спаја се са мембраном и ослобађа протеин напољу. Ефекат је тај што ћелија излучује протеин у околно ткиво.
Само примитивне ћелије могу преживети без ендоплазматског ретикулума
Док неке специјализоване ћелије попут крвних ћелија немају ни језгро ни ЕР, већина ћелија у сложеним организмима потребан им је ЕР да би се бавио прерадом РЕР протеина и глатком синтезом липида ЕР који су неопходни за ћелију опстанак.
Прокариотски ћелије, попут бактерија, немају ЕР, али функционишу на много једноставнијем нивоу, с тим што се хемикалије синтетишу и ослобађају у општој ћелијској цитоплазми. Еукариотски ћелије, попут оних које се налазе код животиња, захтевају сложену функционалност ЕР за обављање својих специјализованих операција.