Endoplazmik Retikulum (Kaba ve Pürüzsüz): Yapı ve İşlev (Diyagramlı)

yapılarını ve işlevlerini anlamanın en basit yollarından biridir. organeller Bir hücrenin - ve bir bütün olarak hücre biyolojisinin - içinde barındırılması, onları gerçek dünyadaki şeylerle karşılaştırmaktır.

Örneğin, açıklamak mantıklıdır. golgi aygıtı bir paketleme tesisi veya postane olarak, çünkü rolü hücre kargolarını almak, değiştirmek, sıralamak ve göndermektir.

Golgi cisminin komşu organeli olan endoplazmik retikulum, en iyi hücrenin üretim tesisi olarak anlaşılır. Bu organel fabrikası, tüm yaşam süreçleri için gerekli olan biyomolekülleri oluşturur. Bunlar proteinleri ve lipidleri içerir.

Muhtemelen membranların ne kadar önemli olduğunu zaten biliyorsunuzdur. ökaryotik hücreler; her ikisini de içeren endoplazmik retikulum kaba endoplazmik retikulum ve pürüzsüz endoplazmik retikulum, hayvan hücrelerindeki zar gayrimenkulünün yarısından fazlasını kaplar.

Bu zarsı, biyomolekül oluşturan organelin hücre için ne kadar önemli olduğunu abartmak zor olurdu.

Bir hücrenin ilk elektron mikrografını çekerken endoplazmik retikulumu gözlemleyen ilk bilim adamları, endoplazmik retikulumun görünümünden etkilendiler.

Albert Claude, Ernest Fullman ve Keith Porter için organel kıvrımları ve boşlukları nedeniyle “dantel gibi” görünüyordu. Modern gözlemcilerin, endoplazmik retikulumun görünümünü katlanmış bir şerit veya hatta bir şerit şeker gibi tanımlaması daha olasıdır.

Bu eşsiz yapı, endoplazmik retikulumun hücre içindeki önemli rollerini yerine getirmesini sağlar. Endoplazmik retikulum en iyi uzun bir süre olarak anlaşılır. fosfolipid zar karakteristik labirent benzeri yapısını oluşturmak için kendi üzerine katlanmıştır.

Endoplazmik retikulumun yapısı hakkında düşünmenin başka bir yolu, tek bir zarla birbirine bağlanan düz keseler ve tüplerden oluşan bir ağdır.

Bu katlanmış fosfolipid zar, adı verilen kıvrımlar oluşturur. sarnıç. Güçlü bir mikroskop altında endoplazmik retikulumun bir enine kesitine bakıldığında, fosfolipid zarın bu düz diskleri birlikte istiflenmiş gibi görünür.

Bu keseler arasındaki görünüşte boş alanlar, zarın kendisi kadar önemlidir.

Bu alanlar denir lümen. Lümeni oluşturan iç boşluklar sıvı ile doludur ve katlanma şekli sayesinde organelin toplam yüzey alanını arttırır, aslında hücrenin yaklaşık yüzde 10'unu oluşturur. Toplam ses.

Endoplazmik retikulum, görünümlerine göre adlandırılan iki ana bölüm içerir: kaba endoplazmik retikulum ve pürüzsüz endoplazmik retikulum.

Organelin bu alanlarının yapısı, hücre içindeki özel rollerini yansıtır. Bir mikroskop merceği altında, kaba endoplazmik zarın fosfolipid zarı noktalar veya çıkıntılarla kaplı görünür.

Bunlar ribozomlarpürüzlü endoplazmik retikuluma inişli çıkışlı veya pürüzlü bir doku (ve dolayısıyla adını) veren.

Bu ribozomlar aslında endoplazmik retikulumdan ayrı organellerdir. Çok sayıda (milyonlara kadar!), protein sentezi olan işi için hayati önem taşıdıkları için kaba endoplazmik retikulumun yüzeyinde lokalize olurlar. RER, sarmal şekilli kenarlarla birlikte bükülen yığılmış tabakalar olarak bulunur.

Endoplazmik retikulumun diğer tarafı - pürüzsüz endoplazmik retikulum - oldukça farklı görünüyor.

Organelin bu bölümü hala katlanmış, labirent benzeri sarnıç ve sıvı dolu lümen içerirken, organelin yüzeyi fosfolipid zarın bu tarafı pürüzsüz veya pürüzsüz görünür çünkü düz endoplazmik retikulum şunları içerir: ribozomlar.

Endoplazmik retikulumun bu kısmı sentezlenir. lipitler ziyade proteinler, yani ribozom gerektirmez.

Pürüzlü endoplazmik retikulum veya RER, adını yüzeyini kaplayan ribozomlar sayesinde karakteristik pürüzlü veya çivili görünümünden alır.

Tüm endoplazmik retikulumun bir üretim tesisi gibi davrandığını unutmayın. yaşam için gerekli biyomoleküllerproteinler ve lipidler gibi. RER, fabrikanın yalnızca protein üretmeye ayrılmış bölümüdür.

RER'de üretilen proteinlerin bazıları sonsuza kadar endoplazmik retikulumda kalacaktır.

Bu nedenle bilim adamları bu proteinleri yerleşik proteinler. Diğer proteinler, hücrenin diğer bölgelerine modifikasyon, sıralama ve nakliye işlemlerinden geçecektir. Bununla birlikte, RER'de yerleşik olan çok sayıda protein, hücreden salgılanmak üzere etiketlenmiştir.

Bu, modifikasyon ve ayırmadan sonra bu salgı proteinlerinin vezikül taşıyıcısı aracılığıyla hücre zarı hücre dışındaki işler için.

RER'nin hücre içindeki yeri de işlevi için önemlidir.

RER, otelin hemen yanındadır. çekirdek hücrenin. Aslında, endoplazmik retikulumun fosfolipid zarı, çekirdeği çevreleyen zar bariyerine bağlanır. nükleer zarf veya nükleer membran.

Bu sıkı düzenleme, RER'nin proteinleri doğrudan çekirdekten oluşturmak için ihtiyaç duyduğu genetik bilgiyi almasını sağlar.

Ayrıca, protein oluşturma veya protein katlanması ters gittiğinde RER'nin çekirdeğe sinyal vermesini mümkün kılar. Yakınlığı sayesinde, kaba endoplazmik retikulum, üretimi yavaşlatmak için çekirdeğe basitçe bir mesaj gönderebilirken, RER birikmiş iş yükünü yakalar.

Protein sentezi genel olarak şu şekilde çalışır: Her hücrenin çekirdeği tam bir DNA seti içerir.

Bu DNA, hücrenin proteinler gibi moleküller oluşturmak için kullanabileceği plan gibidir. Hücre, çekirdekten tek bir protein oluşturmak için gerekli olan genetik bilgiyi RER yüzeyindeki ribozomlara aktarır. Bilim adamları bu sürece transkripsiyon çünkü hücre, haberciler kullanarak bu bilgiyi orijinal DNA'dan kopyalar veya kopyalar.

RER'ye bağlı ribozomlar, kopyalanmış kodu taşıyan habercileri alır ve bu bilgiyi belirli bir zincir yapmak için kullanır. amino asitler.

Bu adım denir tercüme çünkü ribozomlar haberci üzerindeki veri kodunu okur ve oluşturdukları zincirdeki amino asitlerin sırasını belirlemek için bunu kullanır.

Bu amino asit dizileri, proteinlerin temel birimleridir. Sonunda, bu zincirler fonksiyonel proteinlere dönüşecek ve hatta işlerini yapmalarına yardımcı olmak için etiketler veya modifikasyonlar bile alacak.

Protein katlanması genellikle RER'nin iç kısmında gerçekleşir.

Bu adım, proteinlere kendi adı verilen benzersiz bir üç boyutlu şekil verir. konformasyon. Protein katlanması çok önemlidir, çünkü birçok protein, bir kilide takılan bir anahtar gibi bağlanmak için benzersiz şekillerini kullanarak diğer moleküllerle etkileşime girer.

Yanlış katlanmış proteinler düzgün çalışmayabilir ve bu arıza insan hastalığına bile neden olabilir.

Örneğin, araştırmacılar artık protein katlanmasıyla ilgili sorunların tip 2 gibi sağlık bozukluklarına neden olabileceğine inanıyorlar. diyabet, kistik fibroz, orak hücre hastalığı ve Alzheimer hastalığı ve Parkinson gibi nörodejeneratif problemler hastalık.

enzimler hücrenin enerjiye erişme yolu olan metabolizma ile ilgili süreçler de dahil olmak üzere hücrede kimyasal reaksiyonları mümkün kılan bir protein sınıfıdır.

Lizozomal enzimler, hücreyi onarmak ve enerji için atık maddeyi kullanmak için hücrenin eski organeller ve yanlış katlanmış proteinler gibi istenmeyen hücre içeriklerini parçalamasına yardımcı olur.

Zar proteinleri ve sinyal proteinleri, hücrelerin iletişim kurmasına ve birlikte çalışmasına yardımcı olur. Bazı dokular az sayıda proteine ​​ihtiyaç duyarken, diğer dokular çok fazla proteine ​​ihtiyaç duyar. Bu dokular genellikle daha düşük protein sentezi ihtiyaçları olan diğer dokulara göre RER'ye daha fazla yer ayırır.

•••bilim

Pürüzsüz endoplazmik retikulum veya SER, ribozomlardan yoksundur, bu nedenle zarları mikroskop altında pürüzsüz veya pürüzsüz tübüller gibi görünür.

Bu mantıklı çünkü endoplazmik retikulumun bu kısmı proteinler yerine lipitler veya yağlar oluşturur ve bu nedenle ribozomlara ihtiyaç duymaz. Bu lipidler şunları içerebilir: yağ asitleri, fosfolipidler ve kolesterol molekülleri.

Hücrede plazma zarları oluşturmak için fosfolipidlere ve kolesterole ihtiyaç vardır.

SER, vücudun düzgün çalışması için gerekli olan lipid hormonlarını üretir. endokrin sistem.

Bunlara östrojen ve testosteron gibi kolesterolden yapılan steroid hormonları dahildir. SER'nin hormon üretiminde oynadığı büyük rol nedeniyle, testisler ve yumurtalıklardaki gibi çok sayıda steroid hormonu gerektiren hücreler, SER'ye daha fazla hücresel alan ayırma eğilimindedir.

SER ayrıca metabolizma ve detoksifikasyonda yer alır. Bu süreçlerin her ikisi de karaciğer hücrelerinde gerçekleşir, bu nedenle karaciğer dokuları genellikle daha fazla SER bolluğuna sahiptir.

Hormon sinyalleri enerji depolarının düşük olduğunu gösterdiğinde, böbrek ve karaciğer hücreleri adı verilen enerji üreten bir yola başlayın glukoneogenez.

Bu işlem, hücredeki karbonhidrat olmayan kaynaklardan önemli enerji kaynağı glikozu oluşturur. Karaciğer hücrelerindeki SER, bu karaciğer hücrelerinin toksinleri uzaklaştırmasına da yardımcı olur. Bunu yapmak için, SER, vücudun toksini idrar yoluyla atabilmesi için suda çözünür hale getirmek için tehlikeli bileşiğin kısımlarını sindirir.

Bazılarında endoplazmik retikulumun oldukça özelleşmiş bir formu ortaya çıkar. Kas hücreleri, aranan miyositler. adı verilen bu form, sarkoplazmik retikulum, genellikle kalp (kalp) ve iskelet kası hücrelerinde bulunur.

Bu hücrelerde organel, hücrelerin kas liflerini gevşetmek ve kasmak için kullandığı kalsiyum iyonlarının dengesini yönetir. Depolanan kalsiyum iyonları, hücreler gevşerken kas hücrelerine emilir ve sırasında kas hücrelerinden salınır. kas kasılması. Sarkoplazmik retikulum ile ilgili sorunlar, kalp yetmezliği dahil olmak üzere ciddi tıbbi sorunlara yol açabilir.

Endoplazmik retikulumun protein sentezi ve katlanmasının bir parçası olduğunu zaten biliyorsunuz.

Doğru protein katlanması, işini doğru yapabilen proteinler yapmak için çok önemlidir ve daha önce de belirtildiği gibi yanlış katlanma proteinlerin düzgün çalışmamasına veya hiç çalışmamasına neden olarak tip 2 gibi ciddi tıbbi durumlara yol açabilir. şeker hastalığı.

Bu nedenle, endoplazmik retikulum, paketleme ve nakliye için endoplazmik retikulumdan Golgi aygıtına yalnızca doğru katlanmış proteinlerin taşınmasını sağlamalıdır.

Endoplazmik retikulum, adı verilen bir mekanizma aracılığıyla protein kalite kontrolünü sağlar. katlanmamış protein yanıtıveya UPR.

Bu, temel olarak, RER'nin hücre çekirdeği ile iletişim kurmasını sağlayan çok hızlı hücre sinyalidir. Katlanmamış veya yanlış katlanmış proteinler, endoplazmik retikulumun lümeninde birikmeye başladığında, RER, katlanmamış protein yanıtını tetikler. Bu üç şey yapar:

1. Çekirdeğe sinyal verir protein sentezi hızını yavaşlatmak translasyon için ribozomlara gönderilen haberci moleküllerin sayısını sınırlayarak.
2. Katlanmamış protein yanıtı ayrıca endoplazmik retikulumun proteinleri katlayın ve yanlış katlanmış proteinleri bozun.
3. Bu adımlardan hiçbiri protein yığınını çözmezse, katlanmamış protein tepkisi de bir failsafe içerir. Her şey başarısız olursa, etkilenen hücreler kendi kendini yok eder. Bu programlanmış hücre ölümü olarak da adlandırılır. apoptoz, ve hücrenin katlanmamış veya yanlış katlanmış proteinlerin neden olabileceği hasarı en aza indirmek için sahip olduğu son seçenektir.

ER'nin şekli işlevleriyle ilgilidir ve gerektiğinde değişebilir.

Örneğin, RER tabakalarının katmanlarının arttırılması, bazı hücrelerin daha fazla sayıda protein salgılamasına yardımcı olur. Tersine, çok fazla protein salgılamayan nöronlar ve kas hücreleri gibi hücreler daha fazla SER tübülüne sahip olabilir.

periferik acil servisNükleer zarfla bağlantılı olmayan kısım olan, gerektiğinde yer değiştirebilir bile.

Bunun nedenleri ve mekanizmaları araştırma konusudur. boyunca kayan SER tübüllerini içerebilir. mikrotübüller arasında hücre iskeletiER'yi diğer organellerin ve hatta hücrenin etrafında küçük motorlar gibi hareket eden ER tübül halkalarının arkasına sürükleyerek.

ER'nin şekli, bazı hücre işlemleri sırasında da değişir; mitoz.

Bilim adamları hala bu değişikliklerin nasıl gerçekleştiğini araştırıyorlar. Bir protein tamamlayıcısı, tabakalarını ve tübüllerini stabilize etmek ve belirli bir hücredeki nispi RER ve SER miktarlarını belirlemeye yardımcı olmak da dahil olmak üzere ER organelinin genel şeklini korur.

Bu, acil servis ve hastalık arasındaki ilişkiyle ilgilenen araştırmacılar için önemli bir çalışma alanıdır.

Sık UPR aktivasyonundan kaynaklanan stres dahil olmak üzere protein yanlış katlanması ve ER stresi, insan hastalıklarının gelişimine katkıda bulunabilir. Bunlar kistik fibroz, tip 2 diyabet, Alzheimer hastalığı ve spastik paraplejiyi içerebilir.

virüsler ayrıca ER'yi ele geçirebilir ve viral proteinleri yaymak için protein oluşturma makinesini kullanabilir.

Bu, ER'nin şeklini değiştirebilir ve hücre için normal işlevlerini yerine getirmesini engelleyebilir. Dang humması ve SARS gibi bazı virüsler, ER zarının içinde koruyucu çift zarlı veziküller oluşturur.