Hladké charakteristiky endoplazmatického retikula, štruktúra a funkcie

Hladké endoplazmatické retikulum je organická membránová bunka prítomná v eukaryotických bunkách. Vo väčšine buniek sa nachádza v malých pomeroch. Historicky bolo endoplazmatické retikulum rozdelené na hladké a hrubé. Táto klasifikácia je založená na prítomnosti ribozómov v membránach alebo nie.

Hladká nemá tieto štruktúry pripojené k membránam a je tvorená sieťou sakuliek a tubulov, ktoré sú navzájom spojené a rozmiestnené v celom priestore bunky. Táto sieť je široká a je považovaná za najväčšiu bunkovú organelu

Táto organela je zodpovedná za biosyntézu lipidov, na rozdiel od hrubého endoplazmatického retikula, ktorého hlavnou funkciou je syntéza a spracovanie proteínov. V bunke je vidieť ako tubulárnu sieť navzájom prepojenú, s nepravidelnejším vzhľadom v porovnaní s hrubým endoplazmatickým retikulom.

Táto štruktúra bola prvýkrát pozorovaná v roku 1945 výskumníkmi Keith Porter, Albert Claude a Ernest Fullam.

index

• 1 Všeobecné charakteristiky
  • 1,1 Poloha
• 2 Štruktúra
• 3 Funkcie
  • 3.1 Biosyntéza lipidov
  • 3.2 Fosfolipidy
  • 3.3 Cholesterol
  • 3.4 Ceramidy
  • 3,5 lipoproteínov
  • 3.6 Vývoz lipidov
  • 3.7 Sarkoplazmatické retikulum
  • 3.8 Detoxikačné reakcie
  • 3.9 Odolnosť voči liekom
  • 3.10 Glukoneogenéza
• 4 Odkaz

Všeobecné charakteristiky

Hladké endoplazmatické retikulum je typ retikula s neusporiadanou sieťou tubulov, ktorá nemá ribozómy. Jeho hlavnou funkciou je syntéza membránových štruktúrnych lipidov v eukaryotických bunkách a hormónoch. Podieľa sa aj na vápnikových homeostázových a detoxikačných reakciách buniek.

Enzymaticky je hladký endoplazmatický retikulum univerzálnejší ako hrubý, čo mu umožňuje vykonávať viac funkcií.

Nie všetky bunky majú identické a homogénne hladké endoplazmatické retikulum. V skutočnosti sú vo väčšine buniek tieto oblasti dosť vzácne a diferenciácia medzi hladkým a hrubým retikulom naozaj nie je veľmi jasná..

Pomer medzi hladkým a hrubým závisí od typu bunky a funkcie. V niektorých prípadoch oba typy mriežok nezaberajú fyzicky oddelené regióny, pričom malé plochy sú bez ribozómov a iných krytov..

umiestnenia

V bunkách, kde je aktívny metabolizmus lipidov, je hladký endoplazmatický retikulum veľmi bohatý.

Príkladmi sú bunky pečene, kôry nadobličiek, neuróny, svalové bunky, vaječníky, semenníky a mazové žľazy. Bunky podieľajúce sa na syntéze hormónov majú veľké priestory hladkého retikula, kde sa zistilo, že enzýmy syntetizujú uvedené lipidy..

štruktúra

Hladké a hrubé endoplazmatické retikulum tvorí spojitú štruktúru a je to jedno oddelenie. Retikulárna membrána je integrovaná s jadrovou membránou.

Štruktúra retikula je pomerne zložitá, pretože existuje niekoľko domén v kontinuálnom lúmene (bez kompartmentov) oddelených jednou membránou. Rozlišujú sa tieto zóny: jadrový obal, periférna sieť a prepojená rúrková sieť.

Historické rozdelenie mriežky obsahuje hrubý a hladký. Toto oddelenie je však záležitosťou náročnej diskusie medzi vedcami. Nádrže majú vo svojej štruktúre ribozómy, a preto sa retikulum považuje za hrubé. Naproti tomu tubuly nemajú tieto organely a z tohto dôvodu sa retikul nazýva hladký.

Hladké endoplazmatické retikulum je zložitejšie ako hrubé. Ten má vďaka prítomnosti ribozómov zrnitejšiu štruktúru.

Typickou formou hladkého endoplazmatického retikula je polygonálna sieť vo forme tubulov. Tieto štruktúry sú komplexné a majú vysoký počet vetiev, čo dáva vzhľad podobný špongii.

V určitých tkanivách pestovaných v laboratóriu sa hladké endoplazmatické retikulum zoskupuje do sád skladaných cisterien. Môžu sa šíriť pozdĺž cytoplazmy alebo sa môžu vyrovnať s jadrovým obalom.

funkcie

Hladké endoplazmatické retikulum je hlavne zodpovedné za syntézu lipidov, ukladanie vápnika a detoxikáciu buniek, najmä v pečeňových bunkách. Naproti tomu biosyntéza a modifikácia proteínov sa vyskytuje v drsnom prostredí. Nižšie je uvedené podrobné vysvetlenie každej z vyššie uvedených funkcií:

Biosyntéza lipidov

Hladké endoplazmatické retikulum je hlavným kompartmentom, v ktorom sa syntetizujú lipidy. Vzhľadom na svoju lipidovú povahu sa tieto zlúčeniny nemôžu syntetizovať vo vodnom prostredí, ako je napríklad bunkový cytozol. Jeho syntéza sa musí vykonávať v spojení s existujúcimi membránami.

Tieto biomolekuly sú základom všetkých biologických membrán, ktoré sa skladajú z troch typov základných lipidov: fosfolipidov, glykolipidov a cholesterolu. Hlavnými štruktúrnymi zložkami membrán sú fosfolipidy.

fosfolipidy

Sú to amfipatické molekuly; Majú polárnu hlavu (hydrofilnú) a nepolárny uhlíkový reťazec (hydrobica). Je to molekula glycerolu viazaná na mastné kyseliny a fosfátová skupina.

Proces syntézy prebieha na cytosólovej strane endoplazmatickej retikulárnej membrány. Koenzým A sa zúčastňuje prenosu mastných kyselín na glycerol 3 fosfátu. Vďaka enzýmu ukotvenému v membráne sa do neho môžu vložiť fosfolipidy.

Enzýmy prítomné na cytosólovej strane retikulárnej membrány môžu katalyzovať viazanie rôznych chemických skupín na hydrofilnú časť lipidu, čo vedie k vzniku rôznych zlúčenín, ako sú fosfatidylcholín, fosfatidylserín, fosfatidyletanolamín alebo fosfatidylinozitol.

Keď sa lipidy syntetizujú, pridávajú sa len na jednu stranu membrány (pamätajúc, že ​​biologické membrány sú usporiadané ako lipidová dvojvrstva). Aby sa zabránilo asymetrickému rastu oboch strán, niektoré fosfolipidy sa musia presunúť na druhú polovicu membrány.

Tento spôsob však nemôže nastať spontánne, pretože vyžaduje prechod polárnej oblasti lipidu vnútri membrány. Flipázy sú enzýmy, ktoré sú zodpovedné za udržanie rovnováhy medzi lipidmi dvojvrstvy.

cholesterol

Tiež sa syntetizujú molekuly cholesterolu. Štruktúrne sa tento lipid skladá zo štyroch kruhov. Je dôležitou zložkou v membránach živočíšnej plazmy a tiež nevyhnutnou pre syntézu hormónov.

Cholesterol reguluje tekutosť membrán, a preto je tak dôležitý v živočíšnych bunkách.

Konečný účinok na tekutosť závisí od koncentrácií cholesterolu. Pri normálnych hladinách cholesterolu v membránach a keď chvosty lipidov, ktoré ho tvoria, sú dlhé, cholesterol ich imobilizuje, čím znižuje tekutosť membrány..

Účinok je opačný, keď hladiny cholesterolu klesajú. Pri interakcii s chvostmi lipidov je ich dôsledkom separácia, čím sa znižuje tekutosť.

ceramidy

Syntéza ceramidov sa vyskytuje v endoplazmatickom retikule. Ceramidy sú dôležitými prekurzormi lipidov (ktoré nie sú derivátmi glycerolu) pre plazmatické membrány, ako sú glykolipidy alebo sfingomyelín. Táto konverzia ceramidu prebieha v Golgiho aparáte.

lipoproteíny

Hladké endoplazmatické retikulum je bohaté na hepatocyty (pečeňové bunky). V tomto kompartmente dochádza k syntéze lipoproteínov. Tieto častice sú zodpovedné za transport lipidov do rôznych častí tela.

Export lipidov

Lipidy sa exportujú cez sekrečné vezikuly. Keďže biomembrány sú tvorené lipidmi, membrány vezikúl sa môžu spojiť s týmito membránami a uvoľniť ich do inej organely..

Sarkoplazmatické retikulum

V svalovitých bunkách s priečne pruhmi existuje typ vysoko špecializovaného hladkého endoplazmatického retikula tvoreného tubulami nazývanými sarkoplazmatické retikulum. Toto oddelenie obklopuje každú myofibrilu. Vyznačuje sa tým, že má vápnikové pumpy a reguluje ich príjem a uvoľňovanie. Jeho úlohou je sprostredkovať kontrakcie a svalovú relaxáciu.

Ak je v sarkoplazmatickom retikule viac iónov vápnika v porovnaní so sarkoplazmou, bunka je v pokojovom stave.

Detoxikačné reakcie

Hladké endoplazmatické retikulum pečeňových buniek sa podieľa na detoxikačných reakciách na elimináciu toxických zlúčenín alebo liečiv z tela..

Niektoré rodiny enzýmov, ako je cytochróm P450, katalyzujú rôzne reakcie, ktoré zabraňujú akumulácii potenciálne toxických metabolitov. Tieto enzýmy pridávajú hydroxylové skupiny k "škodlivým" molekulám, ktoré sú hydrofóbne a nachádzajú sa v membráne.

Následne prichádza do hry ďalší typ enzýmu nazývaný UDP glukuronyl transferáza, ktorý pridáva molekuly so zápornými nábojmi. Toto je spôsob, akým zlúčeniny opúšťajú bunku, dosahujú krv a vylučujú sa močom. Niektoré liečivá, ktoré sú syntetizované v retikule, sú barbituráty a tiež alkohol.

Odolnosť voči drogám

Keď sa vysoké hladiny toxických metabolitov dostanú do obehu, enzýmy zapojené do týchto detoxikačných reakcií sa spúšťajú, čím sa zvyšuje ich koncentrácia. Podobne za týchto podmienok hladký endoplazmatický retikulum zväčšuje svoj povrch až dvakrát za pár dní.

Preto sa zvyšuje miera rezistencie na niektoré lieky a na dosiahnutie účinku je potrebné konzumovať vyššie dávky. Táto rezistencia nie je úplne špecifická a môže viesť k rezistencii na niekoľko liekov naraz. Inými slovami, zneužívanie určitej drogy môže viesť k neúčinnosti iného.

glukoneogenézy

Glukoneogenéza je metabolická dráha, pri ktorej dochádza k tvorbe glukózy z iných molekúl ako sú sacharidy.

V hladkom endoplazmatickom retikule je enzým glukóza 6 fosfatáza, ktorý je zodpovedný za katalýzu priechodu glukózového 6 fosfátu na glukózu..

referencie

1. Borgese, N., Francolini, M., & Snapp, E. (2006). Architektúra endoplazmatického retikula: štruktúry v toku. Current Opinion in Cell Biology, 18(4), 358-364.
2. Campbell, N.A. (2001). Biológia: koncepty a vzťahy. Pearson Education.
3. Angličtina, A. R., & Voeltz, G. K. (2013). Štruktúra endoplazmatického retikula a prepojenia s inými organelami. Studené jarné Harbor perspektívy v biológii, 5(4), a013227.
4. Eynard, A.R., Valentich, M.A., & Rovasio, R.A. (2008). Histológia a embryológia človeka: bunkové a molekulárne bázy. Panamericana Medical.
5. Voeltz, G. K., Rolls, M. M., & Rapoport, T. A. (2002). Štrukturálne usporiadanie endoplazmatického retikula. EMBO Reports, 3(10), 944-950.