Gładka siateczka endoplazmatyczna: charakterystyka, struktura i funkcje

Gładka retikulum endoplazmatyczne jest błoniastą organellą komórkową obecną w komórkach eukariotycznych. W większości komórek występuje w małych proporcjach. Historycznie retikulum endoplazmatyczne zostało podzielone na gładkie i szorstkie. Ta klasyfikacja opiera się na obecności lub braku rybosomów w błonach.

Gładka nie ma tych struktur przymocowanych do swoich błon i składa się z sieci sakulatów i kanalików połączonych ze sobą i rozmieszczonych w całym wnętrzu komórki. Ta sieć jest szeroka i jest uważana za największą organellę komórkową

Organelle te odpowiadają za biosyntezę lipidów, w przeciwieństwie do szorstkiej retikulum endoplazmatycznego, którego główną funkcją jest synteza i przetwarzanie białek. Można to zaobserwować w komórce jako sieć rurową połączoną ze sobą, o bardziej nieregularnym wyglądzie w porównaniu z szorstką siateczką endoplazmatyczną.

Strukturę tę po raz pierwszy zaobserwowali w 1945 r. Naukowcy Keith Porter, Albert Claude i Ernest Fullam.

Ogólna charakterystyka

Gładka retikulum endoplazmatyczne jest rodzajem retikulum z nieuporządkowaną siecią kanalików pozbawionych rybosomów. Jego główną funkcją jest synteza lipidów strukturalnych błon w komórkach eukariotycznych i hormonach. Podobnie bierze udział w homeostazie wapnia i reakcjach detoksykacji komórkowej.

Enzymatycznie gładka siateczka endoplazmatyczna jest bardziej wszechstronna niż siatka szorstka, co pozwala na wykonywanie większej liczby funkcji.

Nie wszystkie komórki mają identyczną i jednorodną gładką siateczkę endoplazmatyczną. W rzeczywistości w większości komórek regiony te są dość rzadkie, a różnicowanie gładkiej i szorstkiej retikulum nie jest naprawdę jasne.

Stosunek gładkości i szorstkości zależy od typu i funkcji komórki. W niektórych przypadkach oba typy sieci nie zajmują fizycznie oddzielonych obszarów, z małymi obszarami wolnymi od rybosomów i innych pokryw.

Lokalizacja

W komórkach, w których metabolizm lipidów jest aktywny, gładka siateczka endoplazmatyczna jest bardzo obfita.

Przykładami są komórki wątroby, kora nadnerczy, neurony, komórki mięśniowe, jajniki, jądra i gruczoły łojowe. Komórki biorące udział w syntezie hormonów mają duże przedziały gładkiej retikulum, w których stwierdzono, że enzymy syntetyzują wspomniane lipidy.

Struktura

Gładka i szorstka siateczka endoplazmatyczna tworzy ciągłą strukturę i jest pojedynczym przedziałem. Membrana retikulum jest zintegrowana z błoną jądrową.

Struktura siateczki jest dość złożona, ponieważ istnieje kilka domen w ciągłym świetle (bez przedziałów), oddzielonych pojedynczą membraną. Można wyróżnić następujące strefy: otoczkę jądrową, sieć peryferyjną i połączoną sieć rurową.

Historyczny podział siateczki obejmuje szorstki i gładki. Jednak ta separacja jest kwestią żmudnej debaty wśród naukowców. Zbiorniki mają rybosomy w swojej strukturze i dlatego siateczka jest uważana za szorstką. W przeciwieństwie do tego, w kanalikach brakuje tych organelli iz tego powodu siateczka nazywana jest gładką.

Gładka siateczka śródplazmatyczna jest bardziej skomplikowana niż szorstka. Ten ostatni ma bardziej ziarnistą teksturę dzięki obecności rybosomów.

Typową postacią gładkiej retikulum endoplazmatycznego jest sieć wielokątna w postaci kanalików. Struktury te są złożone i mają dużą liczbę rozgałęzień, co daje wygląd podobny do gąbki.

W niektórych tkankach wyhodowanych w laboratorium gładka retikulum endoplazmatyczne jest zgrupowana w zestawy spiętrzonych cystern. Mogą być rozmieszczone wzdłuż cytoplazmy lub dopasowane do otoczki jądrowej.

Funkcje

Gładka retikulum endoplazmatyczne jest głównie odpowiedzialna za syntezę lipidów, przechowywanie wapnia i detoksykację komórek, zwłaszcza w komórkach wątroby. W przeciwieństwie do tego, biosynteza i modyfikacja białek zachodzi szorstko. Poniżej znajduje się szczegółowe wyjaśnienie każdej z wyżej wymienionych funkcji:

Biosynteza lipidów

Gładka retikulum endoplazmatyczne jest głównym przedziałem, w którym syntetyzowane są lipidy. Ze względu na ich lipidowy charakter związki te nie mogą być syntetyzowane w środowisku wodnym, takim jak cytosol komórkowy. Jego synteza musi być przeprowadzona w połączeniu z istniejącymi błonami.

Te biomolekuły są podstawą wszystkich błon biologicznych, które składają się z trzech typów podstawowych lipidów: fosfolipidów, glikolipidów i cholesterolu. Głównymi składnikami strukturalnymi błon są fosfolipidy.

Fosfolipidy

Są to cząsteczki amfipatyczne; Mają głowę polarną (hydrofilową) i niepolarny łańcuch węglowy (hydrobica). Jest to cząsteczka glicerolu związana z kwasami tłuszczowymi i grupą fosforanową.

Proces syntezy zachodzi po stronie cytozolu membrany retikulum endoplazmatycznego. Koenzym A bierze udział w przenoszeniu kwasów tłuszczowych do fosforanu glicerolu 3. Dzięki enzymowi zakotwiczonemu w membranie można do niego wprowadzić fosfolipidy.

Enzymy obecne na cytozolowej stronie błony siatkowej mogą katalizować wiązanie różnych grup chemicznych z hydrofilową częścią lipidu, dając początek różnym związkom, takim jak fosfatydylocholina, fosfatydyloseryna, fosfatydyloetanoloamina lub fosfatydyloinozytol.

Gdy lipidy są syntetyzowane, są dodawane tylko do jednej strony błony (pamiętając, że błony biologiczne są ułożone jako dwuwarstwa lipidowa). Aby uniknąć asymetrycznego wzrostu obu stron, niektóre fosfolipidy muszą przemieszczać się do drugiej połowy membrany.

Proces ten nie może jednak wystąpić spontanicznie, ponieważ wymaga przejścia polarnego obszaru lipidu do wnętrza membrany. Flipazy są enzymami odpowiedzialnymi za utrzymanie równowagi między lipidami dwuwarstwy.

Cholesterol

Syntetyzowane są także cząsteczki cholesterolu. Strukturalnie ten lipid składa się z czterech pierścieni. Jest ważnym składnikiem zwierzęcych błon plazmatycznych, a także niezbędnym do syntezy hormonów.

Cholesterol reguluje płynność błon i dlatego jest tak ważny w komórkach zwierzęcych.

Ostateczny wpływ na płynność zależy od stężenia cholesterolu. Przy normalnym poziomie cholesterolu w błonach i gdy ogony lipidów, które go tworzą, są długie, cholesterol je unieruchamia, zmniejszając płynność błony.

Efekt jest odwrotny, gdy poziom cholesterolu spada. Podczas interakcji z ogonami lipidów efektem jest oddzielenie ich, co zmniejsza płynność.

Ceramidy

Synteza ceramidów zachodzi w retikulum endoplazmatycznym. Ceramidy są ważnymi prekursorami lipidów (które nie są pochodnymi glicerolu) dla błon plazmatycznych, takich jak glikolipidy lub sfingomielina. Ta konwersja ceramidu zachodzi w aparacie Golgiego.

Lipoproteiny

Gładka retikulum endoplazmatyczne jest obfite w hepatocyty (komórki wątroby). W tym przedziale zachodzi synteza lipoprotein. Cząstki te są odpowiedzialne za transport lipidów do różnych części ciała.

Eksport lipidów

Lipidy są eksportowane przez pęcherzyki wydzielnicze. Ponieważ biomembrany składają się z lipidów, błony pęcherzyków mogą się z nimi łączyć i uwalniać zawartość do innej organelli.

Retikulum sarkoplazmatyczne

W komórkach mięśni poprzecznie prążkowanych występuje typ wysoce wyspecjalizowanej gładkiej siateczki endoplazmatycznej utworzonej przez kanaliki zwane siateczką sarkoplazmatyczną. Ten przedział otacza każdy miofibril. Charakteryzuje się posiadaniem pomp wapniowych i reguluje ich pobieranie i uwalnianie. Jego rolą jest pośredniczenie w skurczu i relaksacji mięśni.

Gdy w retikulum sarkoplazmatycznym jest więcej jonów wapnia niż w sarkoplazmie, komórka znajduje się w stanie spoczynku.

Reakcje detoksykacyjne

Gładka siateczka śródplazmatyczna komórek wątroby uczestniczy w reakcjach detoksykacji w celu wyeliminowania toksycznych związków lub leków z organizmu.

Niektóre rodziny enzymów, takie jak cytochrom P450, katalizują różne reakcje, które zapobiegają akumulacji potencjalnie toksycznych metabolitów. Enzymy te dodają grupy hydroksylowe do „szkodliwych” cząsteczek, które są hydrofobowe i znajdują się w błonie.

Następnie wchodzi w grę inny rodzaj enzymu zwanego UDP glukuronylotransferazą, który dodaje cząsteczki z ładunkami ujemnymi. W ten sposób związki opuszczają komórkę, docierają do krwi i są eliminowane przez mocz. Niektóre leki syntetyzowane w siateczce to barbiturany, a także alkohol.

Odporność na narkotyki

Gdy wysokie poziomy toksycznych metabolitów wchodzą w obieg, wyzwalane są enzymy biorące udział w tych reakcjach detoksykacji, zwiększając ich stężenie. Podobnie w tych warunkach gładka retikulum endoplazmatyczne zwiększa powierzchnię dwukrotnie do zaledwie kilku dni.

Dlatego zwiększa się odporność na niektóre leki i aby uzyskać efekt, konieczne jest spożywanie większych dawek. Ta odpowiedź opornościowa nie jest całkowicie specyficzna i może prowadzić do oporności na kilka leków w tym samym czasie. Innymi słowy, nadużywanie pewnego leku może prowadzić do nieskuteczności drugiego.

Glukoneogeneza

Glukoneogeneza jest szlakiem metabolicznym, w którym zachodzi tworzenie się glukozy z cząsteczek innych niż węglowodany.

W gładkiej retikulum endoplazmatycznym znajduje się enzym fosfataza glukozowa 6, odpowiedzialny za katalizowanie przejścia fosforanu glukozy 6 do glukozy.

Odniesienie

1. Borgese, N., Francolini, M. i Snapp, E. (2006). Architektura retikulum endoplazmatycznego: struktury w ruchu. Current Opinion in Cell Biology, 18 (4), 358-364.
2. Campbell, NA (2001). Biologia: pojęcia i związki . Pearson Education.
3. Angielski, AR i Voeltz, GK (2013). Struktura retikulum endoplazmatycznego i połączenia z innymi organellami. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 5 (4), a013227.
4. Eynard, AR, Valentich, MA i Rovasio, RA (2008). Histologia i embriologia człowieka: podstawy komórkowe i molekularne . Ed. Panamericana Medical.
5. Voeltz, GK, Rolls, MM i Rapoport, TA (2002). Organizacja strukturalna retikulum endoplazmatycznego. EMBO Reports, 3 (10), 944-950.