İçerik
- Endoplazmik Retikulumun Yapısı
- ER iki çeşit
- Engebeli Endoplazmik Retikulum (Kaba ER)
- Kaba ER'de Protein Sentezi
- Sert ER'de Protein Katlanması
- Pürüzsüz Endoplazmik Retikulum (Pürüzsüz ER)
- Kas Hücrelerinde Sarkoplazmik Retikulum
- Katlanmamış Protein Cevabı
- ER şekli
- ER ve İnsan Hastalığı
Hücre içindeki organellerin yapılarını ve fonksiyonlarını - ve bir bütün olarak hücre biyolojisini - anlamanın en basit yollarından biri, onları gerçek dünyadaki şeylerle karşılaştırmaktır.
Örneğin, Golgi aparatını bir paketleme tesisi veya postane olarak tanımlamak mantıklıdır çünkü rolü hücre kargolarını almak, değiştirmek, tasnif etmek ve nakletmektir.
Golgi organının komşu organel endoplazmik retikulum, en iyi hücrenin üretim tesisi olarak anlaşılır. Bu organel fabrikası, tüm yaşam süreçleri için gereken biyomolekülleri inşa eder. Bunlar proteinleri ve lipidleri içerir.
Muhtemelen zarların ökaryotik hücreler için ne kadar önemli olduğunu zaten biliyorsunuzdur; her ikisini de içeren endoplazmik retikulum kaba endoplazmik retikulum ve pürüzsüz endoplazmik retikulum, hayvan hücrelerinde zar taşınmazının yarısından fazlasını kaplar.
Bu membranlı, biyomolekül yapı organelinin hücre için ne kadar önemli olduğunu abartmak zor olurdu.
Endoplazmik Retikulumun Yapısı
Endoplazmik retikulumu gözlemleyen ilk bilim adamları - bir hücrenin ilk elektron mikrografını alırken - endoplazmik retikulumun görünümünden etkilendiler.
Albert Claude, Ernest Fullman ve Keith Porter için organel kıvrımları ve boş alanları nedeniyle “dantel gibi” görünüyordu. Modern gözlemcilerin endoplazmik retikulumun görünümünü katlanmış bir kurdele veya hatta bir kurdele şekeri gibi tanımlamaları daha olasıdır.
Bu eşsiz yapı, endoplazmik retikulumun hücre içindeki önemli rollerini yerine getirebilmesini sağlar. Endoplazmik retikulum en iyisi uzun bir süredir anlaşılır fosfolipit zarı karakteristik labirent benzeri yapısını oluşturmak için kendi üzerine katlandı.
Endoplazmik retikulumun yapısı hakkında düşünmenin bir başka yolu da, tek bir zar ile birbirine bağlanmış yassı torbalar ve tüpler ağıdır.
Bu katlanmış fosfolipit membran, denilen kıvrımları oluşturur sisternalarında. Fosfolipid zarın bu düz diskleri, güçlü bir mikroskop altında endoplazmik retikulumun bir kesitine bakarken birlikte istiflenmiş görünmektedir.
Bu poşetler arasındaki görünüşte boş alanlar, zarın kendisi kadar önemlidir.
Bu alanlara denir. lümen. Lümeni oluşturan iç kısımlar sıvıyla doludur ve katlanma organellerin genel yüzey alanını arttırması sayesinde hücrenin toplam hacminin yaklaşık yüzde 10'unu oluşturur.
ER iki çeşit
Endoplazmik retikulum, görünümleri için adlandırılmış iki ana bölüm içerir: kaba endoplazmik retikulum ve pürüzsüz endoplazmik retikulum.
Organelinin bu alanlarının yapısı hücre içindeki özel rollerini yansıtır. Bir mikroskop lensinin altında, kaba endoplazmik membranın fosfolipid zarı nokta veya çarpmalarla kaplı görünmektedir.
Bunlar ribozomlarkaba endoplazmik retikuluma inişli çıkışlı veya kaba bir ure (ve dolayısıyla adı) verir.
Bu ribozomlar aslında endoplazmik retikulumdan ayrı organellerdir. Çok sayıda (milyonlara kadar!) Kaba endoplazmik retikulumun yüzeyinde bulunur, çünkü protein sentezi olan iş için hayati öneme sahiptir. RER, sarmal şekilli kenarlarla birlikte bükülmüş istiflenmiş tabakalar halinde bulunur.
Endoplazmik retikulumun diğer tarafı - pürüzsüz endoplazmik retikulum - oldukça farklı görünüyor.
Organelinin bu kısmı hala katlanmış, labirent benzeri sarnıç ve sıvı dolu lümeni içerirken, fosfolipid zarın bu tarafının yüzeyi düz veya pürüzsüz görünür çünkü pürüzsüz endoplazmik retikulum ribozomlar içermez.
Endoplazmik retikulumun bu kısmı proteinlerden ziyade lipitleri sentezler, bu yüzden ribozomlar gerektirmez.
Engebeli Endoplazmik Retikulum (Kaba ER)
Pürüzlü endoplazmik retikulum veya RER, yüzeyini kaplayan ribozomlar sayesinde adını karakteristik pürüzlü veya çivili görünümünden alır.
Tüm endoplazmik retikulumun proteinler ve lipitler gibi yaşam için gerekli olan biyomoleküller için bir üretim tesisi gibi davrandığını unutmayın. RER, fabrikanın yalnızca protein üretmeye adanmış bölümüdür.
RER'de üretilen proteinlerin bazıları sonsuza dek endoplazmik retikulumda kalacaktır.
Bu nedenle, bilim adamları bu proteinleri çağırır. yerleşik proteinler. Diğer proteinler, hücrenin diğer alanlarına modifikasyon, sıralama ve nakliye işlemlerinden geçecektir. Bununla birlikte, RER'de yerleşik çok sayıda protein, hücreden salgılanması için etiketlenir.
Bu, modifikasyon ve sıralamadan sonra, bu salgılayıcı proteinlerin, hücre dışındaki işler için vezikül taşıyıcı yoluyla hücre zarı boyunca hareket edeceği anlamına gelir.
RER'in hücre içerisindeki yeri de işlevi için önemlidir.
RER sağ yanındaki kapı öz, esas, çekirdek Hücrenin Aslında, endoplazmik retikulumun fosfolipid zarı aslında çekirdeği çevreleyen zar bariyeri ile bağlanır, nükleer zarf veya nükleer membran.
Bu sıkı düzenleme, RER'in proteinleri doğrudan çekirdekten oluşturmak için ihtiyaç duyduğu genetik bilgiyi almasını sağlar.
Aynı zamanda protein oluşumunda veya protein katlanmasında sorun olduğunda RER'in çekirdeği işaret etmesini mümkün kılar. Yakınlığı sayesinde, kaba endoplazmik retikulum, üretimi yavaşlatmak için bir çekirdeğe ateş edebilir, RER ise backlog'u yakalar.
Kaba ER'de Protein Sentezi
Protein sentezi genellikle şu şekilde çalışır: Her hücrenin çekirdeği, tam bir DNA seti içerir.
Bu DNA, hücrenin proteinler gibi moleküller oluşturmak için kullanabileceği mavi gibidir. Hücre, tek bir protein oluşturmak için gerekli genetik bilgiyi çekirdekten RER yüzeyindeki ribozomlara aktarır. Bilim adamları bu süreci çağırıyor transkripsiyon çünkü hücre bu bilgiyi kopyalayıcılar kullanarak orijinal DNA'dan kopyalar veya kopyalar.
RER'e bağlı ribozomlar, kopyalanan kodu taşıyan habercileri alır ve bu bilgiyi, belirli bir amino asit zinciri oluşturmak için kullanır.
Bu adım denir çeviri çünkü ribozomlar haberci üzerindeki veri kodunu okurlar ve oluşturdukları zincirdeki amino asitlerin sırasına karar vermek için kullanırlar.
Bu amino asit dizileri, temel protein birimleridir. Sonunda, bu zincirler fonksiyonel proteinlere katlanır ve hatta işlerini yapmalarına yardımcı olacak etiketler veya modifikasyonlar alırlar.
Sert ER'de Protein Katlanması
Protein katlanması genellikle RER'in iç kısmında gerçekleşir.
Bu adım, proteinlere, adı verilen eşsiz üç boyutlu bir şekil verir. yapı. Protein katlanması çok önemlidir, çünkü birçok protein, bir kilidin içine oturan bir anahtar gibi bağlanmak için benzersiz şekillerini kullanarak diğer moleküller ile etkileşime girer.
Yanlış katlanmış proteinler düzgün çalışmayabilir ve bu arıza insan hastalıklarına bile neden olabilir.
Örneğin, araştırmacılar şimdi protein katlanması ile ilgili sorunların tip 2 diyabet, kistik fibroz, orak hücre hastalığı ve Alzheimer hastalığı ve Parkinson hastalığı gibi nörodejeneratif sorunlara neden olabileceğine inanıyor.
Enzimler hücrenin enerjisine erişme şekli olan metabolizmaya dahil olan süreçler de dahil olmak üzere hücrede kimyasal reaksiyonları mümkün kılan bir protein sınıfıdır.
Lizozomal enzimler, hücreyi onarmak ve enerjisi için atık malzemeye dokunmak için eski organeller ve yanlış katlanmış proteinler gibi istenmeyen hücre içeriğini parçalamaya yardımcı olur.
Membran proteinleri ve sinyal proteinleri hücrelerin iletişim kurmasına ve birlikte çalışmasına yardımcı olur. Bazı dokular çok az sayıda proteine ihtiyaç duyarken, diğer dokularda çok fazla protein gerekir. Bu dokular genellikle RER'e daha düşük protein sentezi ihtiyacı olan diğer dokulardan daha fazla alan ayırır.
••• Bilim KurguPürüzsüz Endoplazmik Retikulum (Pürüzsüz ER)
Düz endoplazmik retikulum veya SER ribozomlardan yoksundur, bu nedenle membranları mikroskop altında düz veya zarif tübüller gibi görünür.
Bu mantıklı çünkü endoplazmik retikulumun bu kısmı proteinlerden ziyade lipitler veya yağlar oluşturuyor ve bu nedenle ribozomlara ihtiyaç duymuyor. Bu lipitler yağ asitleri, fosfolipitler ve kolesterol moleküllerini içerebilir.
Fosfolipitler ve kolesterol, hücrede plazma zarları oluşturmak için gereklidir.
SER, cihazın düzgün çalışması için gerekli olan lipit hormonlarını üretir. endokrin sistem.
Bunlar, östrojen ve testosteron gibi kolesterolden yapılan steroid hormonlarını içerir. SER'nin hormon üretiminde oynadığı ana rol nedeniyle, testislerde ve yumurtalıklarda olduğu gibi çok sayıda steroid hormonu gerektiren hücreler, SER'ye daha fazla hücresel gayrimenkul tahsis etme eğilimindedir.
SER ayrıca metabolizma ve detoksifikasyon ile de ilgilidir. Bu işlemlerin 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 denilen enerji üreten bir yola başlar. glukoneogenez.
Bu işlem, hücredeki karbonhidrat olmayan kaynaklardan gelen önemli enerji kaynağı glikozunu yaratır. Karaciğer hücrelerinde bulunan SER ayrıca karaciğer hücrelerinin toksinleri uzaklaştırmasına yardımcı olur. Bunu yapmak için, SER vücudun idrar yoluyla toksini salgılaması için suda çözünür hale getirmek için tehlikeli bileşiğin bölümlerini sindirir.
Kas Hücrelerinde Sarkoplazmik Retikulum
Endoplazmik retikulumun çok özelleşmiş bir formu, bazı kas hücrelerinde görülür. miyositler. Bu form denir sarkoplazmik retikulum, genellikle kalp (kalp) ve iskelet kası hücrelerinde bulunur.
Bu hücrelerde organel, hücrelerin kas liflerini gevşetmek ve rahatlatmak için kullandıkları kalsiyum iyonlarının dengesini yönetir. Depolanan kalsiyum iyonları, kaslar gevşetilir ve kasların kasılması sırasında kas hücrelerinden salınırken kas hücrelerine emilir. Sarkoplazmik retikulum ile ilgili sorunlar, kalp yetmezliği de dahil olmak üzere ciddi tıbbi sorunlara yol açabilir.
Katlanmamış Protein Cevabı
Endoplazmik retikulumun protein sentezi ve katlanmasının bir parçası olduğunu zaten biliyorsunuz.
Uygun protein katlanması, işlerini doğru şekilde yapabilen proteinleri yapmak için çok önemlidir ve daha önce belirtildiği gibi yanlış katlanma, proteinlerin düzgün çalışmamasına veya hiç çalışmamasına neden olabilir, muhtemelen tip 2 diyabet gibi ciddi tıbbi durumlara yol açabilir.
Bu nedenle, endoplazmik retikulum, sadece doğru katlanmış proteinlerin, paketleme ve nakliye için endoplazmik retikulumdan Golgi aparatına taşınmasını sağlamalıdır.
Endoplazmik retikulum protein adı verilen bir mekanizma ile protein kalite kontrolünü sağlar. katlanmamış protein cevabıveya UPR.
Bu, temelde, RER'nin hücre çekirdeği ile iletişim kurmasını sağlayan çok hızlı bir hücre sinyalidir. Katlanmış veya yanlış katlanmış proteinler endoplazmik retikulum lümeninde birikmeye başladığında, RER katlanmamış protein tepkisini tetikler. Bu üç şey yapar:
ER şekli
ER'nin şekli fonksiyonları ile ilgilidir ve gerektiğinde değişebilir.
Örneğin, RER tabakalarının katmanlarının arttırılması, bazı hücrelerin daha fazla sayıda protein salgılamasına yardımcı olur. Tersine, pek çok protein salgılayan nöronlar ve kas hücreleri gibi hücreler daha fazla SER tübülüne sahip olabilir.
periferik ERnükleer zarfla bağlantısı olmayan kısım, gerektiğinde yer değiştirebilir.
Bunun sebepleri ve mekanizmaları araştırmanın konusudur. ER'yi diğer organellerin arkasına sürükleyen sitoskeletonun mikro tüpleri boyunca kayan SER tüplerini ve hatta küçük motorlar gibi hücre çevresinde hareket eden ER tüplerinin halkalarını içerebilir.
ER'nin şekli, bazı hücre işlemleri sırasında, örneğin karyokinez.
Bilim adamları hala bu değişikliklerin nasıl gerçekleştiğini inceliyorlar. Proteinlerin bir tamamlayıcısı, tabakalarını ve tübüllerini dengelemek ve belirli bir hücrede RER ve SER'nin nispi miktarlarını belirlemeye yardımcı olmak dahil olmak üzere ER organelinin genel şeklini korur.
Bu, ER ile hastalık arasındaki ilişkiyle ilgilenen araştırmacılar için önemli bir çalışma alanıdır.
ER ve İnsan Hastalığı
Protein yanlış katlanması ve sık UPR aktivasyonundan kaynaklanan stres de dahil olmak üzere ER stresi, insan hastalıklarının gelişmesine katkıda bulunabilir. Bunlar kistik fibroz, tip 2 diyabet, Alzheimer hastalığı ve spastik paraplejiyi içerebilir.
Virüsler ER'yi de kapatabilir ve viral proteinleri parçalamak için protein yapım mekanizmasını kullanabilir.
Bu ER'nin şeklini değiştirebilir ve hücre için normal işlevlerini yerine getirmesini engelleyebilir. Dang ve SARS gibi bazı virüsler, ER membranı içerisinde koruyucu çift membranlı veziküller yapar.