Endoplazminis tinklas (ER): apibrėžimas, rūšys ir funkcijos
Sužinokite, kas yra endoplazminis tinklas (ER), jo rūšys — RER, SER, SR — ir pagrindinės funkcijos: baltymų bei steroidų sintezė, membranų priežiūra ir kalcio valdymas.
Endoplazminis tinklas (ER) yra ląstelės organelė. Tai membraninis cisternų ir kanalų tinklas, kuris sudaro sudėtingą erdvę – ER lumeną – ir membraną, kuri dažnai yra glaudžiai susijusi su branduolio apvalkalu. ER tarnauja kaip transporto ir modifikacijų centras, kuriuo molekulės keliauja į tam tikras vietas, palyginti su molekulėmis, kurios laisvai plūduriuoja citoplazmoje. Endoplazminis tinklas yra ląstelėse, kurios turi branduolį: eukariotų ląstelėse, bet ne prokariotų ląstelėse. Ji būna šių formų:
- Šiurkštusis endoplazminis tinklas (angl. Rough endoplasmic reticulum, RER), taip vadinamas dėl to, kad jame yra ribosomų, kurios išskiria baltymus į citoplazmą.
Šiurkštusis ER yra pagrindinė vieta, kur sintetinami sekretoriniai ir membraniniai baltymai. Ribosomos pririšamos prie ER membranos, todėl baltymai dažnai translokuojami į ER liumeną arba įmemtinami į ER membraną kol vyksta sintezė (ko‑transliacinė translokacija). ER liumene vyksta pirmosios post‑transliacinės modifikacijos: baltymų sulydymas (disulfidinių ryšių formavimasis), chaperonų pagalba vykstanti sulankstymo kontrolė ir pradinė N‑glicoziliacija. Prastas sulankstymas gali aktyvuoti ER kokybės kontrolę ir ER‑susijusį baltymų degradacijos kelią (ERAD), o ilgalaikis sutrikimas sukelia ER stresą ir išskiria „unfolded protein response“ (UPR), kuris koreguoja sintetinamų baltymų kiekį ir ląstelės adaptacijas. - Lygusis endoplazminis tinklas (SER). Jos funkcijos - baltymų ir steroidų gamyba, plazminių membranų priežiūra ir molekulių judėjimo kelias.
SER neturi prisitvirtinusių ribosomų ir yra specializuotas lipidų bei fosfolipidų sintezei, cholesterolio ir steroidų biosintezei (ypač lytinėse ir antinksčių ląstelėse), taip pat detoksikacijai (pvz., kepenų citochromo P450 fermentai). SER dalyvauja angliavandenių medžiagų apykaitoje (glicogeno skilimas tam tikrose ląstelėse) ir tampa svarbiu membranų biogenezei, tiekiant lipidus kitoms organelėms. SER taip pat gali dalyvauti kalcio buferinime ir signalo transdukcijoje kai kuriose ląstelėse; jo paviršiuje esantys siurbliai ir kanalai reguliuoja kalcio koncentraciją ER liumene.
Struktūra ir ryšiai su kitomis organelėmis
Endoplazminis tinklas sudarytas iš cisternų (plokštelių) ir vamzdelių, kurių membrana yra tolima nuo citoplazmos, bet nuolat bendrauja su kitomis organelėmis. ER membrana dažnai yra tiesiogiai prijungta prie branduolio membranos, todėl ER ir branduolio apvalkalo membranos yra tęstinės. Daugelis baltymų ir lipidų, pagamintų ER, yra pernešami į Golgio aparatą pakuojant juos į vezikulas; šiam transportui svarbūs coatomeriai COPII (ER → Golgis) ir COPI (Golgis → ER) bei tarpinė ER–Golgi sistema (ERGIC).
Sarkoplazminis tinklas ir kalcio reguliacija
Panašus į ER yra sarkoplazminis tinklas (SR), esantis tik raumenų ląstelėse. SR saugo ir pumpuoja kalcio jonus. SR yra didelės kalcio atsargos, kurios išsiskiria, kai raumenų ląstelė yra stimuliuojama. Šis greitas kalcio išsiskyrimas ir vėlesnis pasisavinimas atgal į SR (per SERCA siurblius) yra pagrindinis mechanizmas, reguliuojantis raumenų susitraukimą (excitation–contraction coupling).
Funkciniai procesai ir reikšmė sveikatai
ER atlieka daugybę ląstelinių funkcijų: sintezuoja ir modifikuoja baltymus bei lipidus, kontroliuoja kalcio homeostazę, užtikrina membranų komponentų tiekimą ir dalyvauja signalizacijoje. Sutrikus ER funkcijai gali pasireikšti įvairios ligos: baltymų sulipimas ar neteisingas jų apdorojimas gali lemti paveldimas sąlygas (pvz., cystic fibrosis dėl CFTR baltymo klaidingo sulankstymo), neurodegeneracines ligas (kai kaupiasi nesulankstyti baltymai), metabolines ligas ir insulino sekrecijos sutrikimus. ER stresas ir nepakankama UPR reguliacija siejama su uždegimu ir ląstelių mirtimi.
Istorija ir stebėjimas
Pirmą kartą endoplazminio tinklo membranas mokslininkai pamatė 1945 m., naudodami elektroninį mikroskopą. Nuo to laiko elektroninė mikroskopija, fluorescencinė žymėjimo technika ir kitų modernių metodų derinys leido daug detaliau išnagrinėti ER dinamiką, struktūrą ir sąveikas su kitomis organelėmis.
Elektroninė mikrografija, kurioje matomas šiurkštus endoplazminio tinklo tinklas aplink branduolį (pavaizduotas apatinėje dešinėje paveikslėlio pusėje). Tamsūs maži apskritimai tinkle yra mitochondrijos.
1 Branduolys 2 Branduolio poros 3 Šiurkštusis endoplazminis tinklas (ŠER) 4 Lygusis endoplazminis tinklas (LER) 5 Ribosomos šiurkščiajame ŠER 6 Pernešami baltymai 7 Transporto pūslelės 8 Golgio aparatas 9 Cis Golgio aparato pusė 10 Trans Golgio aparato pusė 11 Golgio aparato cisternos
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra endoplazminis tinklas?
A: Endoplazminis tinklas yra ląstelinė organelė, kuri tarnauja kaip transportinis tinklas molekulėms, keliaujančioms į tam tikras eukariotų ląstelių vietas.
K: Kokios yra dvi endoplazminio tinklo formos?
A: Yra dvi endoplazminio tinklo formos: šiurkštusis endoplazminis tinklas (RER) ir lygusis endoplazminis tinklas (SER).
K: Kokią funkciją atlieka šiurkštusis endoplazminis tinklas?
A: Šiurkštusis endoplazminis tinklas (RER) yra su ribosomomis ir išskiria baltymus į citoplazmą.
K: Kokią funkciją atlieka lygusis endoplazminis tinklas?
A: Lygusis endoplazminis tinklas (SER) gamina baltymus ir steroidus, palaiko plazmines membranas ir užtikrina molekulių judėjimo kelią.
K: Kas yra sarkoplazminis tinklas?
A: Sarkoplazminis tinklas (SR) yra citoplazminis tinklas, esantis tik raumeninėse ląstelėse, kuriame kaupiami ir perpumpuojami kalcio jonai.
K: Kas yra Golgio aparatas?
A.: Golgio aparatas yra į plokštelę panašus citoplazminis tinklas, panašus į endoplazminį tinklą, kuriame apdorojami ir supakuojami baltymai ir lipidai.
K: Kada pirmą kartą buvo pastebėtos endoplazminio tinklo nėriniuotos membranos?
A: Endoplazminio tinklo nėriniuotas membranas pirmą kartą pastebėjo 1945 m. mokslininkai, naudodami elektroninį mikroskopą.
Ieškoti