Ендоплазматски ретикулум (груб и гладак): структура и функција (са дијаграмом)

Један од најједноставнијих начина за разумевање структура и функција органеле смештени у ћелији - и ћелијској биологији у целини - је њихово упоређивање са стварима из стварног света.

На пример, има смисла описати Голџијев апарат као фабрика за паковање или пошта јер је његова улога примање, модификовање, сортирање и отпремање ћелијског терета.

Комшија органела Голгијевог тела, ендоплазматични ретикулум, најбоље се разуме као производни погон ћелије. Ова фабрика органела гради биомолекуле потребне за све животне процесе. Ту спадају протеини и липиди.

Вероватно већ знате колико су мембране важне еукариотске ћелије; ендоплазматски ретикулум, који укључује оба груби ендоплазматски ретикулум и глатки ендоплазматски ретикулум, заузима преко половине мембране у животињским ћелијама.

Тешко би било претеривати колико је овај мембрански органел који гради биомолекулу важан за ћелију.

Први научници који су посматрали ендоплазматски ретикулум - док су узимали прву електронску микрографију ћелије - погодили су изглед ендоплазматског ретикулума.

За Алберта Цлаудеа, Ернеста Фуллмана и Кеитха Портера органела је изгледала „попут чипке“ због набора и празних простора. Савремени посматрачи ће вероватније описати изглед ендоплазматског ретикулума као пресавијену врпцу или чак бомбону.

Ова јединствена структура осигурава да ендоплазматски ретикулум може обављати своје важне улоге у ћелији. Ендоплазматски ретикулум се најбоље разуме као дугачак фосфолипидна мембрана преклопљен на себе да створи своју карактеристичну структуру налик лавиринту.

Други начин размишљања о структури ендоплазматског ретикулума је мрежа равних кесица и цеви повезаних једном мембраном.

Ова пресавијена фосфолипидна мембрана формира завоје тзв цистерне. Ови равни дискови фосфолипидне мембране изгледају сложени заједно када се моћан микроскоп посматра попречни пресек ендоплазматског ретикулума.

Наизглед празни простори између ових кесица једнако су важни као и сама мембрана.

Ова подручја се називају лумен. Унутрашњи простори који чине лумен пуни су течности и захваљујући пресавијању повећава укупну површину органеле, заправо чини око 10 процената ћелије Укупан обим.

Ендоплазматски ретикулум садржи два главна дела, која су названа због свог изгледа: груби ендоплазматски ретикулум и глатки ендоплазматски ретикулум.

Структура ових подручја органела одражава њихове посебне улоге у ћелији. Под сочивом микроскопа изгледа да је фосфолипидна мембрана грубе ендоплазматске мембране прекривена тачкама или квргама.

Су рибозоми, који храпавом ендоплазматском ретикулуму дају квргаву или грубу текстуру (и отуда његово име).

Ови рибосоми су заправо одвојени органели од ендоплазматског ретикулума. Велики број (до милиона!) Их се локализује на грубој површини ендоплазматског ретикулума јер су витални за његов посао, а то је синтеза протеина. РЕР постоји као наслагани листови који се увијају, са ивицама у облику завојнице.

Друга страна ендоплазматског ретикулума - глатки ендоплазматски ретикулум - изгледа сасвим другачије.

Иако овај део органеле још увек садржи пресавијене цистерне налик лавиринту и лумен испуњен течношћу, површина ова страна фосфолипидне мембране делује глатко или глатко, јер глатки ендоплазматски ретикулум не садржи рибозоми.

Овај део ендоплазматског ретикулума синтетише липиди радије него протеини, тако да му нису потребни рибозоми.

Груби ендоплазматски ретикулум, или РЕР, име је добио по карактеристичном храпавом или клинастом изгледу захваљујући рибосомима који прекривају његову површину.

Запамтите да цео ендоплазматски ретикулум делује као производни погон за биомолекуле неопходне за живот, као што су протеини и липиди. РЕР је део фабрике посвећен производњи само протеина.

Неки од протеина произведених у РЕР остаће заувек у ендоплазматском ретикулуму.

Из тог разлога научници називају ове протеине резиденцијални протеини. Остали протеини ће бити подвргнути модификацији, сортирању и отпремању у друга подручја ћелије. Међутим, велики број протеина уграђених у РЕР обележен је за секрецију из ћелије.

То значи да ће након модификације и сортирања ови секреторни протеини путовати путем преносника везикула кроз ћелијске мембране за послове ван ћелије.

Локација РЕР-а унутар ћелије је такође важна за његову функцију.

РЕР је одмах поред језгро ћелије. У ствари, фосфолипидна мембрана ендоплазматског ретикулума заправо се закачи за мембранску баријеру која окружује језгро, која се назива нуклеарна коверта или нуклеарна мембрана.

Овај чврсти аранжман осигурава да РЕР прима генетске информације потребне за изградњу протеина директно из језгра.

Такође омогућава да РЕР сигнализира језгро када се изградња протеина или преклапање протеина поквари. Захваљујући својој непосредној близини, груби ендоплазматски ретикулум може једноставно упутити поруку језгру да успори производњу док РЕР сустиже заостатак.

Синтезу протеина углавном делује овако: Језгро сваке ћелије садржи читав низ ДНК.

Ова ДНК је попут нацрта који ћелија може користити за изградњу молекула попут протеина. Ћелија преноси генетске информације неопходне за изградњу једног протеина из језгра у рибосоме на површини РЕР-а. Научници називају овај процес транскрипција јер ћелија преписује или копира ове информације из оригиналне ДНК помоћу гласника.

Рибозоми везани за РЕР примају гласнике који носе транскрибовани код и користе те информације да направе ланац специфичних амино киселине.

Овај корак се зове превод јер рибосоми читају код података на гласнику и помоћу њега одлучују о редоследу аминокиселина у ланцу који граде.

Ови низови аминокиселина су основне јединице протеина. На крају, ти ланци ће се савити у функционалне протеине и можда чак добити етикете или модификације које ће им помоћи да раде свој посао.

Преклапање протеина се обично дешава у унутрашњости РЕР-а.

Овај корак даје протеинима јединствени тродимензионални облик, који се назива његов конформација. Преклапање протеина је пресудно јер многи протеини комуницирају са другим молекулима користећи свој јединствени облик да би се повезали попут кључа који се уклапа у браву.

Погрешно склопљени протеини можда неће правилно функционисати, а ова неисправност може чак изазвати људску болест.

На пример, истраживачи сада верују да проблеми са преклапањем протеина могу проузроковати здравствене поремећаје попут типа 2 дијабетес, цистична фиброза, болест српастих ћелија и неуродегенеративни проблеми попут Алцхајмерове болести и Паркинсонове болести болест.

Ензими су класа протеина који омогућавају хемијске реакције у ћелији, укључујући оне процесе који су укључени у метаболизам, што је начин на који ћелија приступа енергији.

Лизозомски ензими помажу ћелији да разграђује нежељени ћелијски садржај, као што су старе органеле и погрешно савијени протеини, како би поправили ћелију и искористили отпадни материјал за своју енергију.

Мембрански протеини и сигнални протеини помажу ћелијама да комуницирају и раде заједно. Нека ткива требају мали број протеина, док друга ткива захтевају много. Ова ткива обично посвећују више простора РЕР-у од осталих ткива са нижим потребама за синтезом протеина.

•••Научити

Глатком ендоплазматском ретикулуму или СЕР недостају рибозоми, тако да његове мембране под микроскопом изгледају попут глатких или глатких тубула.

То има смисла јер овај део ендоплазматског ретикулума гради липиде или масти, а не протеине, па му стога нису потребни рибозоми. Ови липиди могу садржати масне киселине, фосфолипиди и молекули холестерола.

Фосфолипиди и холестерол су потребни за изградњу плазматских мембрана у ћелији.

СЕР производи липидне хормоне који су неопходни за правилно функционисање ендокрини систем.

Ту спадају стероидни хормони направљени од холестерола, као што су естроген и тестостерон. Због главне улоге коју СЕР има у производњи хормона, ћелије којима је потребно пуно стероидних хормона, попут оних у тестисима и јајницима, имају тенденцију да посвете више ћелијских некретнина СЕР-у.

СЕР је такође укључен у метаболизам и детоксикацију. Оба ова процеса се дешавају у ћелијама јетре, па ткива јетре обично имају веће обиље СЕР.

Када хормонски сигнали указују да су залихе енергије мале, бубрези и ћелије јетре започети пут за производњу енергије тзв глуконеогенеза.

Овај процес ствара важан извор енергије глукозе из извора који нису угљени хидрати у ћелији. СЕР у ћелијама јетре такође помаже тим ћелијама јетре да уклоне токсине. Да би то урадио, СЕР свари делове опасног једињења како би га учинило растворљивим у води, тако да тело може излучивати токсин урином.

У неких се појављује високо специјализовани облик ендоплазматског ретикулума мишићне ћелије, позвао миоцити. Овај образац, назван саркоплазматични ретикулум, обично се налази у срчаним (срчаним) и скелетним мишићним ћелијама.

У овим ћелијама органела управља равнотежом јона калцијума које ћелије користе за опуштање и контракцију мишићних влакана. Спремљени јони калцијума апсорбују у мишићне ћелије док су ћелије опуштене и током тога се ослобађају из мишићних ћелија контракције мишића. Проблеми са саркоплазматским ретикулумом могу довести до озбиљних медицинских проблема, укључујући срчану инсуфицијенцију.

Већ знате да је ендоплазматски ретикулум део синтезе и набора протеина.

Правилно савијање протеина је пресудно за стварање протеина који могу правилно обављати свој посао и као што је претходно поменуто, погрешно савијање може довести до тога да протеини функционишу неправилно или уопште не раде, што може довести до озбиљних медицинских стања као што је тип 2 дијабетес.

Из тог разлога, ендоплазматски ретикулум мора да обезбеди да се само правилно савијени протеини транспортују од ендоплазматског ретикулума до Голгијевог апарата за паковање и отпрему.

Ендоплазматски ретикулум осигурава контролу квалитета протеина путем механизма који се назива распрострањен протеински одговор, или УПР.

Ово је у основи врло брза ћелијска сигнализација која омогућава РЕР-у да комуницира са ћелијским језгром. Када неразвијени или погрешно савијени протеини почну да се гомилају у лумену ендоплазматског ретикулума, РЕР покреће неразвијени протеински одговор. Ово ради три ствари:

1. Сигнализира нуклеус да успорити брзину синтезе протеина ограничавањем броја молекула гласника који се шаљу у рибосоме ради превођења.
2. Раширени протеински одговор такође повећава способност ендоплазматског ретикулума да пресавијају протеине и разграђују погрешно савијене протеине.
3. Ако ни један од ових корака не реши гомилање протеина, расклопљени протеински одговор такође садржи безбедност пред неуспехом. Ако све друго закаже, погођене ћелије ће се самоуништити. Ово је програмирана ћелијска смрт, која се такође назива апоптоза, и последња је опција коју ћелија мора да смањи на најмању могућу меру штету која би несложени или погрешно увијени протеини могли да изазову.

Облик ЕР односи се на његове функције и може се мењати по потреби.

На пример, повећање слојева РЕР листова помаже неким ћелијама да луче већи број протеина. Супротно томе, ћелије попут неурона и мишићних ћелија које не луче толико протеина могу имати више СЕР тубула.

Тхе периферни ЕР, који је део који није повезан са нуклеарном овојницом, може се чак и транслоцирати по потреби.

Ови разлози и механизми за ово су предмет истраживања. Може укључивати клизне СЕР тубуле дуж микротубуле од цитоскелет, вукући ЕР иза осталих органела, па чак и прстенове ЕР тубула који се крећу око ћелије попут малих мотора.

Облик ЕР се такође мења током неких ћелијских процеса, као нпр митоза.

Научници и даље проучавају како се те промене одвијају. Комплет протеина одржава укупан облик ЕР органеле, укључујући стабилизацију његових листова и тубула и помоћ у одређивању релативне количине РЕР и СЕР у одређеној ћелији.

Ово је важно подручје проучавања за истраживаче заинтересоване за везу између ЕР и болести.

Погрешно савијање протеина и стрес због ЕР, укључујући стрес због честе активације УПР-а, могу допринети развоју људских болести. То може укључивати цистичну фиброзу, дијабетес типа 2, Алцхајмерову болест и спастичну параплегију.

Вируси такође може да отме ЕР и користи машину за изградњу протеина да би избацио вирусне протеине.

Ово може променити облик ЕР и спречити га да обавља своје нормалне функције за ћелију. Неки вируси, као што су денга и САРС, стварају заштитне двоструко мембранске везикуле унутар ЕР мембране.