Conţinutul principal

Biblioteca de biologie

Curs: Biblioteca de biologie > Unitatea 8

Lecția 3: Turul unei celule eucariote

Sistemul endomembranar

Reticulul endoplasmatic (RE), aparatul Golgi, lizozomii şi vacuolele. Schimbul vezicular între compartimente.

Introducere

Să ne imaginăm că ești o celulă pancreatică. Treaba ta este să secreți enzimele digestive, care ajjung în intestinul subţire şi ajută la descompunerea alimentelor în nutrienți. Pentru a îndeplini această sarcină, cumva trebuie să expediezi acele enzime de la locul lor de sinteză - în interiorul celulei - la locul lor de acțiune - în afara celulei.

Cum vei realiza acest lucru? După un moment de panică în care te gândești să chemi serviciul poștal, te relaxezi, amintindu-ți: Am un sistem endomembranar!

Ce este sistemul endomembranar?

Sistemul endomembranar (endo- = “înăuntru”) este un grup de membrane şi organite din celulele eucariote care acţionează împreună pentru modificarea, ambalarea şi transportarea lipidelor și proteinelor. Aceasta include diferite structuri precum membrana nucleară și lizozomii, pe care îl cunoşti deja, şi reticulul endoplasmatic şi aparatul Golgi, despre care vom discuta imediat.

Deşi din punct de vedere tehnic nu este în interiorul celulei, membrana plasmatică face parte şi din sistemul endomembranar. După cum vom vedea, membrana plasmatică interacţionează cu celelalte endomembrane ale organitelor şi este locul în care sunt exportate proteinele secretate (precum enzimele pancreatice din intro). De reținut: sistemul de endomembrane nu include mitocondria, cloroplastele sau peroxizomii.

Să privim mai atent diferitele părţi ale sistemului endomembranar şi cum funcţionează acestea în transportul proteinelor şi lipidelor.

Reticulul endoplasmatic

Reticulul endoplasmatic (RE) joacă un rol cheie în modificarea proteinelor şi în sinteza lipidelor. Constă dintr-o reţea de tubuli membranoşi şi saci cu aspect aplatizat. Veziculele şi tubulii RE sunt goi, iar spaţiul din interior este numit lumen.

RE rugos

Reticulul endoplasmatic rugos (RE rugos) îşi are numele de la ribozomii ataşaţi de suprafaţa sa citoplasmatică. Pe măsură ce aceşti ribozomi produc proteine, alimentează lanţurile proteice nou formate, în lumen. Unele sunt transferate complet în RE şi plutesc în interior, în timp ce altele sunt ancorate de membrană.

În interiorul RE, proteinele se pliază şi se modifică prin adaosul de lanţuri laterale de carbohidrați. Aceste proteine modificate vor fi încorporate în membranele celulare – membrana RE sau a altor organite – sau secretate din celulă.

Dacă proteinele modificate nu sunt destinate să stea în RE, acestea vor fi împachetate în vezicule, sau sfere mici delimitate de membrană care sunt utilizate pentru transportul și expedierea către aparatul Golgi. De asemenea, RE rugos produce fosfolipide pentru alte membrane celulare, care sunt transportate atunci când se formează veziculele.

Deoarece RE-ul rugos ajută la modificarea proteinelor care vor fi secretate de celulă, celulele a căror sarcină este să secrete cantităţi mari de enzime sau alte proteine, cum ar fi celulele hepatice, au o grămadă de RE rugos.

RE neted

Reticulul endoplasmic neted (RE neted) se continuu cu RE rugos dar are puţini ribozomi sau niciunul pe suprafaţa sa citoplasmatică. Funcțiile RE neted includ:

Sinteza carbohidraţilor, lipidelor şi hormonilor steroizi
Detoxificarea de substanțe toxice sau din medicamente
Depozitarea ionilor de calciu

În celulele musculare, un tip special de RE neted, numit reticul sarcoplasmic este responsabil pentru depozitarea ionilor de calciu, care sunt necesari pentru declanşarea contracţiilor musculare.

Există, de asemenea, mici porțiuni „netede” de RE în cadrul RE rugos. Aceste porțiuni servesc ca zona de ieşire pentru vezicule care se desprind din RE rugos şi se numesc RE tranzițional

^{1}

Aparatul Golgi

Când veziculele se desprind de RE, unde se duc? Înainte de a ajunge la destinația finală, trebuie să fie sortate lipidele și proteinele din veziculele de transport, ambalate şi etichetate astfel încât să ajungă la locul potrivit. Sortarea, marcarea, ambalarea şi distribuţia au loc în aparatul Golgi (corpul Golgi), un organit alcătuit din cisterne aplatizate delimitate de membrană.

Partea receptoare a aparatului Golgi se numește fața cis iar partea opusă se numește fața trans . Veziculele de transport de la RE ajung la fața cis, se unesc cu ea și își golesc conținutul în lumenul aparatului Golgi.

Pe măsură ce proteinele și lipidele trec prin Golgi, acestea suferă modificări suplimentare. Lanțuri scurte de molecule de zaharuri pot fi adăugate sau înlăturate, sau grupări de fosfat se pot atașa precum o etichetă. Procesarea carbohidraţilor este prezentată în diagramă ca fiind câştigul şi pierderea ramurilor grupei carbohidraţilor de culoare violet ataşate la proteină.

_Imagine modificată din "The endomembrane system and proteins: Figure 1" de OpenStax College, Biology (CC BY 3.0), lucrare modificată de Magnus Manske_

În cele din urmă, proteinele modificate sunt sortate (pe baza unor markeri precum secvențe de aminoacizi și etichete chimice) și sunt ambalate în vezicule care migrează de pe fața trans a aparatului Golgi. Unele dintre aceste vezicule eliberează conținutul lor în alte părți ale celulei unde vor fi utilizate, cum ar fi lizozomii sau vacuolele. Altele fuzionează cu membrana celulară, furnizând proteine membrane, care funcţionează acolo şi eliberează proteine secretate în afara celulei.

Celule care secretă multe proteine - cum ar fi celulele glandelor salivare care secretă enzime digestive sau celule ale sistemului imunitar care secretă anticorpii - au multe cisterne Golgi. În celulele vegetale, aparatul Golgi produce, de asemenea, polizaharide (carbohidrați cu lanț lung), unele dintre acestea fiind încorporate în peretele celular.

Lizozomii

Lizozomul este un organit care conţine enzime digestive şi care acţionează ca un mecanismul de reciclare în celulele animale. Acesta descompune structurile vechi și inutile, astfel încât moleculele lor să poată fi reutilizate. Lizozomii fac parte din sistemul endomembranar, iar unele vezicule care părăsesc Golgi sunt destinate lizozomilor.

[De ce lizozomii nu se digeră și pe ei înșiși?]

Lizozomii pot, de asemenea, digera particulele străine care sunt aduse în celulă, din exterior. De exemplu, să luăm în considerare o clasă de globule albe din sânge, numită macrofage, care fac parte din sistemul imunitar uman. Într-un proces cunoscut sub numele de fagocitoză, o porţiune a membranei celulare a macrofagului se invaginează – se îndoaie spre interior – pentru a înghiți un agent patogen, aşa cum este prezentat mai jos.

Partea invaginată, cu agentul patogen înăuntru, se desprinde din membrana celulară pentru a forma o structură numită fagozom. Fagozomul se uneşte apoi cu un lizozom, formând un compartiment combinat în care enzimele digestive distrug agentul patogen.

Vacuolele

Celulele vegetale nu conțin lizozomi. În schimb, conțin un alt tip de organite, numite vacuole. Vacuola mare, centrală, stochează apa și resturile, izolează substanțele periculoase și conține enzime ce pot descompune macromoleculele și componentele celulare, similare cu enzimele lizozomilor.

^{3}

Vacuolele vegetale au de asemenea un rol în echilibrul hidric și pot fi utilizate pentru a depozita compuși ca toxinele și pigmenții (particule colorate).

^{4}

Lizozomi vs. peroxizomi

Un punct care poate fi derutant este diferența dintre lizozomi și peroxizomi. Ambele tipuri de organite sunt implicate în descompunerea moleculelor și în neutralizarea substanțelor toxice pentru celulă. De asemenea, ambii apar de obicei ca pete mici, rotunde, în diagrame.

Cu toate acestea, peroxizomul este un organit diferit, cu propriile sale proprietăți și cu rolul său în celulă. Adăpostește enzimele implicate în reacţiile de oxidare, care produc peroxid de hidrogen (

H_{2} O_{2}

) sub formă de subprodus. Enzimele descompun acizii graşi şi aminoacizii şi detoxifică unele substanţe care pătrund în organism. De exemplu, alcoolul este detoxificat de peroxizomii care se găsesc în celulele hepatice.

Important este că peroxizomii - spre deosebire de lizozomii - nu fac parte din sistemul endomembranar. Asta înseamnă că nu primesc vezicule de la aparatul Golgi. Poți afla mai multe despre modul în care proteinele sunt transportate la peroxizom în articolul despre direcționarea proteinelor.

[Surse și referințe]

Vrei să te alături conversației?

Conectare

Ordonare după:

Nici o postare încă.

Înțelegi engleza? Dă clic aici pentru a vedea mai multe discuții care au loc pe site-ul în limba engleză al Khan Academy.