תכנית אנדופלסמה (מחוספסת וחלקה): מבנה ותפקוד (עם תרשים)

תוֹכֶן

• מבנה תכנית הרשת האנדופלסמית
• שני סוגים של ER
• תכנית הרשת האנדופלסמית הגסה (ER ER)
• סינתזת חלבון ב- ER מחוספס
• חלבון מתקפל במיון הגס
• תכנית הרשת האנדופלמטית החלקה (ER חלק)
• תכנית הרקופלזמה בתאי שרירים
• תגובת החלבון הלא מקופלת
• צורת ER
• מחלות מחלות אנושיות

אחת הדרכים הפשוטות ביותר להבנת המבנים והתפקודים של האברונים השוכנים בתא - וביולוגיה של התאים בכללותה - היא להשוות אותם לדברים בעולם האמיתי.

לדוגמא, הגיוני לתאר את מנגנון גולגי כמפעל אריזה או סניף דואר מכיוון שתפקידו לקבל, לשנות, למיין ולשלוח מטען תאים.

אורגנל השכנים של גוף גולגי, תכנית אנדופלסמה, מובן ביותר כמפעל הייצור של התא. מפעל אורגנלים זה בונה את הביומולקולות הנדרשות לכל תהליכי החיים. אלה כוללים חלבונים וליפידים.

אתם בטח כבר יודעים כמה ממברנות חשובות לתאים אוקיארוטים; התכנית האנדופלסמטית הכוללת את שניהם תכנית אנדופלמטית גסה ו תשתית אנדופלמטית חלקה, תופס למעלה ממחצית הנדל"ן הממברנה בתאי בעלי חיים.

יהיה קשה להפריז עד כמה חשובה האברון הבנוי הבי-מולקולה הזה לתא.

מבנה תכנית הרשת האנדופלסמית

המדענים הראשונים שצפו בתכנית הרשת האנדופלסמטית - בזמן שצילמו את המיקרוגרף האלקטרוני הראשון של תא - הוכו בגלל הופעתו של הרטיקול האנדופלמזי.

עבור אלברט קלוד, ארנסט פולמן וקית פורטר, האורגנלה נראתה "כמו תחרה" בגלל הקפלים והמרווחים הריקים שלה. צופים מודרניים נוטים יותר לתאר את המראה של האנדופלסמה של הריקוד כמו סרט מקופל או אפילו סוכריות סרט.

מבנה ייחודי זה מבטיח כי תכנית הרשת האנדופלסמית יכולה לבצע את תפקידיה החשובים בתא. טוב יותר להבין את הרקמה האנדופלסמטית כארוכה קרום פוספוליפיד התקפל על עצמו כדי ליצור את המבנה האופייני למבוך שלו.

דרך נוספת לחשוב על המבנה של הרשת האנדופלסמטית היא כרשת של שקיות וצינורות שטוחים המחוברים על ידי קרום יחיד.

קרום פוספוליפיד מקופל זה יוצר כיפופים הנקראים אחיות. הדיסקים השטוחים האלה של קרום פוספוליפיד נראים מוערמים זה לזה כשמסתכלים על חתך רוחבי של הרקמה האנדופלסמטית תחת מיקרוסקופ רב עוצמה.

החללים הריקים לכאורה בין שקיות אלה חשובים לא פחות מהקרום עצמו.

אזורים אלה נקראים לומן. החללים הפנימיים המרכיבים את הלומן מלאים בנוזלים, ובזכות הדרך הקיפול מגדיל את שטח הפנים הכולל של האברון, למעשה מהווים כעשרה אחוזים מהנפח הכולל של התא.

שני סוגים של ER

תכנית הרשת האנדופלסמית כוללת שני קטעים עיקריים, הנקראים על הופעתם: ה- תכנית אנדופלמטית גסה וה תשתית אנדופלמטית חלקה.

המבנה של אזורים אלה באורגנל משקף את תפקידם המיוחד בתא. תחת עדשת מיקרוסקופ, הממברנה הזרחנית של הקרום האנדופלמזי המחוספס נראית מכוסה בנקודות או בליטות.

אלו הם ריבוזומים, שמעניקים לתכנית הרשת האנדופלסמית המחוספסת אור מקשה או מחוספס (ומכאן שמו).

ריבוזומים אלה הם למעשה אברונים נפרדים מהתכנית האנדופלסמית. מספרים גדולים (עד מיליונים!) מהם מתמקמים על שטח השטח האנדופלסמתי המחוספס מכיוון שהם חיוניים לתפקידו, שהוא סינתזת חלבון. ה- RER קיים כגיליונות מוערמים המתפתלים זה לזה, עם קצוות בצורת סליל.

הצד השני של תכנית הרשת האנדופלסמטית - הרקמה האנדופלמטית החלקה - נראה שונה לגמרי.

בעוד שקטע זה של האברונל עדיין מכיל את הנזלים המקופלים, דמויי מבוך, ולומן מלא נוזלים, פני השטח של הצד הזה של קרום הפוספוליפיד נראים חלקים או מלוטשים מכיוון שהתכנית האנדופלסמטית החלקה אינה מכילה ריבוזומים.

חלק זה של הרטיפלום האנדופלמזי מסנתז ליפידים ולא חלבונים, כך שהוא אינו מצריך ריבוזומים.

תכנית הרשת האנדופלסמית הגסה (ER ER)

תכנית הרשת האנדופלסמית הגסה, או RER, מקבלת את שמה מהמראה המחוספס או המשובץ שלה בזכות הריבוזומים המכסים את פני השטח שלו.

זכור כי כל התכנית האנדופלסמית פועלת כמו מפעל ייצור עבור המולקולות הביולוגיות הנחוצות לכל החיים, כמו חלבונים וליפידים. ה- RER הוא החלק במפעל המוקדש לייצור חלבונים בלבד.

חלק מהחלבונים המיוצרים ב- RER יישארו בתכנית האנדופלסמה לנצח.

מסיבה זו מדענים מכנים חלבונים אלה חלבונים תושבים. חלבונים אחרים יעברו שינוי, מיון ומשלוח לאזורים אחרים בתא. עם זאת, חלק גדול מהחלבונים שנבנו ב- RER מסומנים להפרשה מהתא.

משמעות הדבר היא שאחרי שינוי ומיון, חלבונים המפרישים הללו ייסעו באמצעות טרנספורטר שלפוחית ​​דרך קרום התא לעבודות מחוץ לתא.

מיקום ה- RER בתא חשוב גם לתפקודו.

ה- RER נמצא ממש בסמוך לבית גרעין של התא. למעשה, הממברנה הזרחנית של הרטיפלום האנדופלמזי מתחברת למעשה למחסום הממברנה המקיפה את הגרעין, הנקרא מעטפת גרעין או קרום גרעיני.

סידור הדוק זה מבטיח כי ה- RER יקבל את המידע הגנטי הדרוש לו לבניית חלבונים ישירות מהגרעין.

זה גם מאפשר ל- RER לאותת על הגרעין כאשר בניית חלבון או קיפול חלבונים משתבשים. הודות לקרבתו, תכנית הרשת האנדופלסמטית הגסה יכולה פשוט לירות בגרעין כדי להאט את הייצור בזמן שה- RER מדביק את הצבר.

סינתזת חלבון ב- ER מחוספס

סינתזת חלבונים עובדת בדרך כלל כך: הגרעין של כל תא מכיל מערכת DNA מלאה.

ה- DNA הזה הוא כמו הכחול שהתא יכול להשתמש בו לבניית מולקולות כמו חלבונים. התא מעביר את המידע הגנטי הנחוץ לבניית חלבון בודד מהגרעין לריבוזומים על פני השטח של ה- RER. מדענים קוראים לתהליך זה תעתיק מכיוון שהתא מתמלל, או מעתיק, מידע זה מה- DNA המקורי באמצעות שליחים.

הריבוזומים המחוברים ל- RER מקבלים את המסרים הנושאים את הקוד המתועתק ומשתמשים במידע זה כדי ליצור שרשרת של חומצות אמינו ספציפיות.

שלב זה נקרא תרגום מכיוון שהריבוזומים קוראים את קוד הנתונים בשליח ומשתמשים בו בכדי להחליט על סדר חומצות האמינו בשרשרת שהם בונים.

מיתרים אלו של חומצות אמינו הן היחידות הבסיסיות של חלבונים. בסופו של דבר רשתות אלו יתקפלו לחלבונים פונקציונליים ואולי אפילו יקבלו תוויות או שינויים שיעזרו להם לבצע את עבודתם.

חלבון מתקפל במיון הגס

קיפול חלבונים קורה בדרך כלל בחלקה הפנימי של ה- RER.

שלב זה מעניק לחלבונים צורה תלת ממדית ייחודית, הנקראת שלה קונפורמציה. קיפול חלבונים הוא קריטי מכיוון שחלבונים רבים מקיימים אינטראקציה עם מולקולות אחרות המשתמשות בצורתם הייחודית כדי להתחבר כמו מפתח שמתאים למנעול.

חלבונים שקועים בטעות עלולים לא לתפקד כראוי, ותקלה זו יכולה אף לגרום למחלות אנושיות.

לדוגמה, החוקרים מאמינים כעת כי בעיות בקיפול חלבונים עלולות לגרום להפרעות בריאותיות כמו סוכרת מסוג 2, סיסטיק פיברוזיס, מחלת תאי מגל ובעיות ניווניות, כמו מחלת אלצהיימר ומחלת פרקינסון.

אנזימים הם סוג של חלבונים המאפשרים תגובות כימיות בתא, כולל תהליכים המעורבים בחילוף חומרים, וזו הדרך בה התא נכנס לאנרגיה.

אנזימים ליסוזומליים מסייעים לתא לפרק את תאי התא הלא רצויים, כמו אברונים ישנים וחלבונים מקופלים שלא בכדי, כדי לתקן את התא ולהקיש על חומר הפסולת לאנרגיה שלו.

חלבוני ממברנה וחלבוני איתות עוזרים לתאים לתקשר ולעבוד יחד. יש רקמות שצריכות מספר קטן של חלבונים ואילו רקמות אחרות דורשות המון. רקמות אלה מקדישות לרוב RER יותר מקום מאשר רקמות אחרות עם צרכי סינתזת חלבון נמוכים יותר.

••• מדע

תכנית הרשת האנדופלמטית החלקה (ER חלק)

לתכנית הרטיפוס האנדופלמטית החלקה, או SER, חסר ריבוזומים, כך שהקרומים שלה נראים כמו צינורות חלקים או חלקים מתחת למיקרוסקופ.

זה הגיוני מכיוון שחלק זה מהתכנית האנדופלמטית בונה ליפידים, או שומנים, ולא חלבונים, ולכן אינו זקוק לריבוזומים. ליפידים אלה עשויים לכלול חומצות שומן, פוספוליפידים ומולקולות כולסטרול.

פוספוליפידים וכולסטרול נחוצים לבניית ממברנות פלזמה בתא.

ה- SER מייצר הורמוני ליפידים הנחוצים לתפקוד תקין של ה- מערכת האנדוקרינית.

אלה כוללים הורמוני סטרואידים העשויים כולסטרול, כמו אסטרוגן וטסטוסטרון. בגלל התפקיד העיקרי שממלא SER בהפקת הורמונים, תאים שדורשים הרבה הורמונים סטרואידים, כמו אלו שנמצאים באשכים ובשחלות, נוטים להקדיש לנדל"ן סלולרי יותר נדל"ן.

ה- SER עוסק גם בחילוף חומרים וניקוי רעלים. שני התהליכים הללו מתרחשים בתאי כבד, כך שלרקמות הכבד בדרך כלל יש שפע גדול יותר של SER.

כאשר אותות הורמונים מצביעים על כך שמאגרי האנרגיה נמוכים, תאי הכליה והכבד מתחילים במסלול מייצר אנרגיה הנקרא גלוקונאוגנזה.

תהליך זה יוצר את מקור האנרגיה החשוב גלוקוזה ממקורות שאינם פחמימות בתא. ה- SER בתאי הכבד מסייע גם לאותם תאי כבד להסיר רעלים. לשם כך, SER מעכל חלקים מהתרכובת המסוכנת בכדי להפוך אותה לממיסה במים, כך שהגוף יוכל להפריש את הרעלן דרך השתן.

תכנית הרקופלזמה בתאי שרירים

צורה מיוחדת מאוד של תכנית הרשת האנדופלסמית מופיעה בכמה תאי שרירים, הנקראים מיוציטים. צורה זו, המכונה תכנית נטייה סרקסטית, נמצא בדרך כלל בתאי שריר לב (לב) ושרירי השלד.

בתאים אלה האורגנל מנהל את איזון יוני הסידן בהם התאים משתמשים כדי להרפות ולהתכווץ עם סיבי השריר. יוני סידן מאוחסנים סופגים לתאי השריר בזמן שהתאים רגועים ומשתחררים מתאי השריר במהלך התכווצות השרירים. בעיות בתכנית הרקופלסמוס יכולות לגרום לבעיות רפואיות חמורות, כולל אי ​​ספיקת לב.

תגובת החלבון הלא מקופלת

אתה כבר יודע שהתכנית האנדופלסמטית היא חלק מסינתזת החלבון והקיפול.

קיפול חלבון נכון הוא חיוני לייצור חלבונים שיכולים לבצע את עבודתם בצורה נכונה, וכאמור, קיפול שגוי יכול לגרום לחלבונים לתפקד בצורה לא תקינה או לא לעבוד כלל, ואולי להוביל למצבים רפואיים חמורים כמו סוכרת מסוג 2.

מסיבה זו, על תכנית הרשת האנדו-פלסמית להבטיח שרק חלבונים מקופלים כראוי יובילו מהרטיקולום האנדופלמזי למנגנון גולגי לאריזה ומשלוח.

תכנית הרשת האנדופלסמטית מבטיחה בקרת איכות חלבון באמצעות מנגנון הנקרא תגובת חלבון פרושה, או UPR.

זה בעצם איתות תאים מהיר מאוד המאפשר ל- RER לתקשר עם גרעין התא. כאשר חלבונים לא נפתחים או מקופלים שלא כהלכה מתחילים להיערם בתוך לומן של הרקמה האנדופלסמית, ה- RER מפעיל את תגובת החלבון הלא גלויה. זה עושה שלושה דברים:

צורת ER

צורת ה- ER מתייחסת לתפקודים שלה ויכולה להשתנות בהתאם לצורך.

לדוגמה, הגדלת שכבות יריעות ה- RER עוזרת לתאים מסוימים להפריש מספר רב יותר של חלבונים. לעומת זאת, תאים כמו נוירונים ותאי שריר שאינם מפרישים כמו חלבונים רבים עשויים להכיל יותר צינורות SER.

ה ER היקפי, שהוא החלק שאינו קשור למעטפה הגרעינית, יכול אפילו לתרגם מחדש לפי הצורך.

הסיבות והמנגנונים לכך הם נושא המחקר. זה עשוי לכלול הזזה של צינורות SER לאורך צינורות המיקרו של שלד הציטוס, גרירת ה- ER מאחורי אברונים אחרים ואפילו טבעות של צינורות ER שנעים סביב התא כמו מנועים קטנים.

צורת ה- ER משתנה גם במהלך תהליכי תאים מסוימים, כגון מיטוזה.

מדענים עדיין בוחנים כיצד השינויים הללו מתרחשים. השלמה של חלבונים שומרת על הצורה הכללית של אברונם ה- ER, כולל ייצוב יריעותיו וצינורותיו ועזרה בקביעת הכמויות היחסיות של RER ו- SER בתא מסוים.

זהו תחום מחקר חשוב עבור חוקרים המעוניינים בקשר בין המיון למחלה.

מחלות מחלות אנושיות

קיפול שגוי של חלבונים ולחץ ה- ER, כולל לחץ מפעילות תכופה של UPR, עשויים לתרום להתפתחות מחלות אנושיות. אלה עשויים לכלול סיסטיק פיברוזיס, סוכרת מסוג 2, מחלת אלצהיימר ופרפלגיה ספסטית.

וירוסים עשויים גם לחטוף את המיון ולהשתמש במכונות לבניית חלבונים כדי לנטר חלבונים נגיפיים.

זה יכול לשנות את צורת ה- ER ולמנוע ממנו לבצע את הפונקציות הרגילות שלו לתא. וירוסים מסוימים, כמו דנגה ו- SARS, מייצרים שלפוחיות בעלות קרום כפול בתוך קרום ה- ER.