If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Dacă sunteţi în spatele unui filtru de web, vă rugăm să vă asiguraţi că domeniile *. kastatic.org şi *. kasandbox.org sunt deblocate.

Conţinutul principal

Sistemul endomembranar

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

Introducere

Să ne imaginăm că ești o celulă pancreatică. Treaba ta este să secreți enzimele digestive, care ajung în intestinul subțire și ajută la descompunerea nutrienților din alimente. 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 și organite din celulele eucariote care acționează împreună pentru modificarea, ambalarea și transportul lipidelor și proteinelor. Aceasta include diferite organite precum membrana nucleară și lizozomii, pe care le cunoști deja, și reticulul endoplasmatic și aparatul Golgi, despre care vom discuta imediat.
Deși din punct de vedere tehnic nu este în interiorul celulei, membrana plasmatică face parte și din sistemul endomembranar. După cum vom vedea, membrana plasmatică interacționează cu celelalte organite endomembranare și este locul în care sunt exportate proteinele secretate (precum enzimele pancreatice din intro). De reținut: sistemul endomembranar nu include mitocondrii, cloroplastele sau peroxizomii.
Să privim mai atent diferitele părți ale sistemului endomembranar și cum funcționează acestea în transportul proteinelor și lipidelor.

Reticulul endoplasmatic

Reticulul endoplasmatic (RE) joacă un rol cheie în modificarea proteinelor și în sinteza lipidelor. Constă dintr-o rețea de tubuli membranoși și saci aplatizați. Veziculele și tubulii RE sunt goi, iar spațiul din interior este numit lumen.

RE rugos

Reticulul endoplasmatic rugos (RE rugos) își are numele de la ribozomii atașați de suprafața sa citoplasmatică. Pe măsură ce acești ribozomi produc proteine, alimentează lanțurile proteice nou formate, în lumen. Unele sunt transferate complet în RE și plutesc în interior, în timp ce altele sunt ancorate de membrană.
În interiorul RE, proteinele se pliază și suferă modificări prin adaosul de lanțuri 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 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.
Microfotografia și diagrama reticulului endoplasmatic. Microfotografia arată RE rugos ca o serie de pliuri membranare care înconjoară nucleul. Diagrama oferă o reprezentare 3D a RE rugos și RE neted împreună cu nucleul celular.
_Credit imagine: stânga „The endomembrane system and proteins: Figure 2” de OpenStax College, Biology (CC BY 3.0), lucrarea modificată de Lousia Howard; dreapta, modificare a „Animal cell structure” de Mariana Ruiz, domeniul public_
Deoarece RE rugos ajută la modificarea proteinelor care vor fi secretate de celulă, celulele a căror sarcină este să secrete cantități mari de enzime sau alte proteine, cum ar fi celulele hepatice, au mult RE rugos.

RE neted

Reticulul endoplasmic neted (RE neted) este continuu cu RE rugos, dar are puțini ribozomi sau niciunul pe suprafața sa citoplasmatică. Funcțiile RE neted includ:
  • Sinteza carbohidraților, lipidelor și hormonilor steroizi
  • Detoxificarea de substanțe din medicamente sau din otrăvuri
  • Stocarea ionilor de calciu
În celulele musculare, un tip special de RE neted, numit reticul sarcoplasmic, este responsabil pentru stocarea ionilor de calciu, care sunt necesari pentru declanșarea contracțiilor musculare.
Există, de asemenea, mici porțiuni „netede” de RE în cadrul RE rugos. Aceste porțiuni servesc ca zone de ieșire pentru vezicule care se desprind din RE rugos și se numesc RE tranzițional1.

Aparatul Golgi

Când veziculele se desprind de RE, unde se duc? Înainte de a ajunge la destinația finală, lipidele și proteinele din veziculele de transport trebuie să fie sortate, ambalate și etichetate, astfel încât să ajungă la locul potrivit. Sortarea, etichetarea, ambalarea și distribuția au loc în aparatul Golgi (corpul Golgi), un organit alcătuit din cisterne aplatizate formate din membrană.
Microfotografie a aparatului Golgi care prezintă o serie de discuri membranare aplatizate în secțiunea transversală.
_Credit imagine: „The endomembrane system and proteins: Figure 3” de OpenStax College, Biology (CC BY 3.0), lucrare modificată de Lousia Howard_
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 fosfat pot fi atașate ca etichete. Procesarea carbohidraților este prezentată în diagramă ca fiind câștigul și pierderea ramurilor de pe gruparea carbohidrat de culoare violet atașată la proteină.
Imaginea care arată transportul unei proteine membranare din RE rugos prin Golgi către membrana celulară. Proteina este modiicată inițial prin adăugarea de lanțuri ramificate de carbohidrați în RE rugos; aceste lanțuri sunt apoi reduse și înlocuite cu alte lanțuri cu ramificații în aparatul Golgi. Proteina, cu setul său final de lanțuri de carbohidrați, este apoi transportată la membrana celulară, cu ajutorul veziculelor de transport. Veziculele fuzionează cu membrana celulară, lipidele și încărcătura de proteine devenind parte a membranei celulare.
_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 se desprind de pe fața trans a aparatului Golgi. Unele dintre aceste vezicule își livrează conținutul în alte părți ale celulei unde va fi utilizat, cum ar fi lizozomii sau vacuolele. Altele fuzionează cu membrana celulară, furnizând proteine ancorate în membrană care funcționează acolo și eliberând proteine secretate în afara celulei.
Celule care secretă multe proteine — cum ar fi celulele glandelor salivare, care secretă enzime digestive, sau celulele 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 conține enzime digestive și care funcționează ca unitatea de reciclare a organitelor 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.
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 numite macrofage, care fac parte din sistemul imunitar uman. Într-un proces cunoscut sub numele de fagocitoză, o porțiune a membranei celulare a macrofagului se invaginează — se întoarce spre interior — pentru a înghiți un agent patogen, așa cum este prezentat mai jos.
Diagrama fagocitozei, în care fagozomul generat de înghițirea unei particule fuzionează cu un lizozom, permițând digestia particulei.
_Credit imagine: modificată din „The endomembrane system and proteins: Figure 4” de OpenStax College, Biology (CC BY 3.0)_
Secțiunea invaginată, cu agentul patogen înăuntru, se desprinde din membrana celulară pentru a forma o structură numită fagozom. Fagozomul se unește 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 toxine și pigmenți (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, ambele apar de obicei ca pete mici, rotunde, în diagrame.
Cu toate acestea, peroxizomul este un organit diferit, cu propriile sale proprietăți și cu propriul rol în celulă. Adăpostește enzimele implicate în reacțiile de oxidare, care produc peroxid de hidrogen (H2O2) ca produs secundar. Enzimele descompun acizii grași și aminoacizii și detoxifică unele substanțe care pătrund în organism. De exemplu, alcoolul este detoxificat de peroxizomii care se găsesc în celulele hepatice.
Important este că peroxizomii — spre deosebire de lizozomi — 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.