Een van de eenvoudigste manieren om de structuren en functies van de organellen in een cel - en celbiologie als geheel - te begrijpen, is om ze te vergelijken met dingen uit de echte wereld.

Het is bijvoorbeeld logisch om het Golgi-apparaat te beschrijven als een verpakkingsfabriek of postkantoor, omdat het de taak is om cellading te ontvangen, aan te passen, te sorteren en te verzenden. ", 3, [[Deze organellenfabriek bouwt de biomoleculen die nodig zijn voor alle levensprocessen. Deze omvatten eiwitten en lipiden.

U weet waarschijnlijk al hoe belangrijk membranen zijn voor eukaryotische cellen; het endoplasmatisch reticulum, dat zowel het ruwe endoplasmatische reticulum als het gladde endoplasmatische reticulum omvat, neemt meer dan de helft van het membraanvastgoed in dierlijke cellen in beslag.

Het zou moeilijk zijn om te overdrijven hoe belangrijk dit membraneuze, biomolecuul-gebouw organel is naar de cel.
Structuur van het endoplasmatisch reticulum

De eerste wetenschappers die het endoplasmatisch reticulum observeerden - terwijl ze de eerste elektronenmicrofoto van een cel maakten - werden getroffen door het uiterlijk van het endoplasmatisch reticulum.

Voor Albert Claude, Ernest Fullman en Keith Porter zag de organel er "kantachtig" uit vanwege zijn plooien en lege ruimtes. Moderne waarnemers beschrijven het uiterlijk van het endoplasmatisch reticulum eerder als een gevouwen lint of zelfs een lintsnoepje.

Deze unieke structuur zorgt ervoor dat het endoplasmatisch reticulum zijn belangrijke rol in de cel kan vervullen. Het endoplasmatisch reticulum kan het beste worden begrepen als een lang fosfolipidemembraan dat op zichzelf is teruggevouwen om zijn karakteristieke doolhofachtige structuur te creëren.

Een andere manier van denken over de structuur van het endoplasmatisch reticulum is als een netwerk van platte zakjes en buizen verbonden door een enkel membraan.

Dit gevouwen fosfolipidenmembraan vormt bochten genaamd cisternae. Deze platte schijven van fosfolipidenmembraan lijken op elkaar gestapeld wanneer ze onder een krachtige microscoop naar een dwarsdoorsnede van het endoplasmatisch reticulum kijken.

De schijnbaar lege ruimtes tussen deze buidels zijn net zo belangrijk als het membraan zelf.

Deze gebieden worden het lumen genoemd. De interne ruimtes waaruit het lumen bestaat, zijn vol met vloeistof en dankzij de manier waarop het vouwen het totale oppervlak van de organel vergroot, vormen ze ongeveer 10 procent van het totale volume van de cel.
Two Soorten ER

Het endoplasmatisch reticulum bevat twee hoofdsecties, genoemd naar hun uiterlijk: het ruwe endoplasmatische reticulum en het gladde endoplasmatische reticulum.

De structuur van deze gebieden van het organel weerspiegelt hun speciale rol in de cel. Onder de lens van een microscoop lijkt het fosfolipidenmembraan van het ruwe endoplasmatische membraan bedekt met stippen of bulten.

Dit zijn ribosomen, die het ruwe endoplasmatische reticulum een hobbelige of ruwe textuur (en vandaar de naam) geven. >

Deze ribosomen zijn eigenlijk afzonderlijke organellen van het endoplasmatisch reticulum. Grote aantallen (tot miljoenen!) Van hen lokaliseren op het oppervlak van het ruwe endoplasmatische reticulum omdat ze van vitaal belang zijn voor zijn taak, namelijk eiwitsynthese. De RER bestaat als gestapelde vellen die in elkaar draaien, met spiraalvormige randen.

De andere kant van het endoplasmatisch reticulum - het gladde endoplasmatisch reticulum - ziet er heel anders uit.

Terwijl dit gedeelte van de organel bevat nog steeds de gevouwen, doolhofachtige cisternae en met vloeistof gevulde lumen, het oppervlak van deze zijde van het fosfolipidenmembraan lijkt glad of glad omdat het gladde endoplasmatisch reticulum geen ribosomen bevat.

Dit gedeelte van het endoplasmatisch reticulum synthetiseert lipiden in plaats van eiwitten, dus het vereist geen ribosomen.
Het ruwe endoplasmatische reticulum (Rough ER)

Het ruwe endoplasmatische reticulum, of RER, dankt zijn naam aan zijn karakteristieke ruwe of bezaaide uiterlijk dankzij aan de ribosomen die het oppervlak bedekken.

Vergeet niet dat het hele endoplasmatisch reticulum als een fabriek werkt voor de biomoleculen die nodig zijn voor het leven, zoals eiwitten en lipiden. De RER is het gedeelte van de fabriek dat alleen eiwitten produceert.

Sommige van de eiwitten die in de RER worden geproduceerd, blijven voor altijd in het endoplasmatisch reticulum.

Daarom noemen wetenschappers deze eiwitten resident eiwitten. Andere eiwitten ondergaan modificatie, sortering en verzending naar andere delen van de cel. Een groot aantal van de eiwitten die in de RER zijn ingebouwd, zijn echter gelabeld voor uitscheiding vanuit de cel.

Dit betekent dat deze uitscheidende eiwitten na modificatie en sortering via een vesiceltransporteur door het celmembraan reizen voor banen buiten cel.

De locatie van de RER binnen de cel is ook belangrijk voor zijn functie.

De RER bevindt zich direct naast de kern van de cel. Het fosfolipidemembraan van het endoplasmatisch reticulum sluit feitelijk aan op de membraanbarrière die de kern omgeeft, de nucleaire envelop of nucleair membraan genoemd.

Deze strakke opstelling zorgt ervoor dat de RER de genetische informatie ontvangt die nodig is om bouw eiwitten rechtstreeks vanuit de kern.

Het maakt het ook mogelijk voor de RER om de kern te signaleren wanneer het opbouwen van eiwitten of het vouwen van eiwitten misgaat. Dankzij de nabijheid ervan kan het ruwe endoplasmatische reticulum eenvoudig een bericht naar de kern schieten om de productie te vertragen, terwijl de RER de achterstand inhaalt.
Eiwitsynthese in de Ruwe ER

Eiwitsynthese werkt over het algemeen zoals dit: de kern van elke cel bevat een volledige set DNA.

Dit DNA is als de blauwdruk die de cel kan gebruiken om moleculen zoals eiwitten te bouwen. De cel draagt de genetische informatie over die nodig is voor het bouwen van een enkel eiwit van de kern naar de ribosomen aan het oppervlak van de RER. Wetenschappers noemen dit proces transcriptie omdat de cel deze informatie uit het oorspronkelijke DNA transcribeert of kopieert met behulp van boodschappers.

De ribosomen aan de RER ontvangen de boodschappers die de getranscribeerde code dragen en gebruiken die informatie om een keten van specifieke aminozuren.

Deze stap wordt vertaling genoemd omdat de ribosomen de gegevenscode op de messenger lezen en deze gebruiken om de volgorde te bepalen van de aminozuren in de keten die ze bouwen.

Deze tekenreeksen van aminozuren zijn de basiseenheden van eiwitten. Uiteindelijk zullen die ketens zich in functionele eiwitten vouwen en misschien zelfs labels of modificaties ontvangen om hen te helpen hun werk te doen.
Eiwit vouwen in het ruwe ER

Eiwit vouwen gebeurt meestal in het binnenste van de RER.

Deze stap geeft de eiwitten een unieke driedimensionale vorm, de conformatie ervan. Eiwit vouwen is cruciaal omdat veel eiwitten interactie hebben met andere moleculen met behulp van hun unieke vorm om te verbinden als een sleutel die in een slot past.

Misgevouwen eiwitten werken mogelijk niet goed, en deze storing kan zelfs menselijke ziekte veroorzaken.

Onderzoekers geloven nu bijvoorbeeld dat problemen met het vouwen van eiwitten gezondheidsproblemen kunnen veroorzaken zoals diabetes type 2, cystische fibrose, sikkelcelziekte en neurodegeneratieve problemen zoals de ziekte van Alzheimer en de ziekte van Parkinson.

Enzymen zijn een klasse van eiwitten die chemische reacties in de cel mogelijk maken, inclusief die processen die betrokken zijn bij het metabolisme, wat de manier is waarop de cel toegang krijgt tot energie.

Lysosomale enzymen helpen de cel ongewenste celinhoud af te breken, zoals oude organellen en verkeerd gevouwen eiwitten, om de cel te herstellen en het afvalmateriaal voor zijn energie te tappen.

Membraaneiwitten en signaaleiwitten helpen cellen communiceren en samenwerken. Sommige weefsels hebben een klein aantal eiwitten nodig, terwijl andere weefsels veel nodig hebben. Deze weefsels geven meestal meer ruimte aan de RER dan andere weefsels met minder eiwitsynthese.
••• Sciencing The Smooth Endoplasmic Reticulum (Smooth ER)

Het gladde endoplasmatisch reticulum, of SER, mist ribosomen , dus de membranen zien eruit als gladde of gladde buisjes onder de microscoop.

Dit is logisch omdat dit deel van het endoplasmatisch reticulum lipiden of vetten bouwt in plaats van eiwitten en dus geen ribosomen nodig heeft. Deze lipiden kunnen vetzuren, fosfolipiden en cholesterolmoleculen zijn.

Fosfolipiden en cholesterol zijn nodig voor het opbouwen van plasmamembranen in de cel.

De SER produceert lipidehormonen die nodig zijn voor de goede werking van het endocriene systeem.

Deze omvatten steroïde hormonen gemaakt van cholesterol, zoals oestrogeen en testosteron. Vanwege de belangrijke rol die de SER speelt bij de productie van hormonen, hebben cellen die veel steroïde hormonen nodig hebben, zoals die in de testes en eierstokken, de neiging om meer cellulair onroerend goed aan de SER te wijden.

De SER is ook betrokken "in metabolism and detoxification.", 3, [[Beide processen vinden plaats in levercellen, dus leverweefsels hebben meestal een grotere overvloed aan SER.

Wanneer hormoonsignalen aangeven dat de energievoorraden laag zijn, beginnen nier- en levercellen een energieproducerende route genaamd gluconeogenese.

Dit proces creëert de belangrijke energiebron glucose uit niet-koolhydraatbronnen in de cel. De SER in levercellen helpt ook die levercellen om gifstoffen te verwijderen. Om dit te doen, verteert de SER delen van de gevaarlijke verbinding om het in water oplosbaar te maken, zodat het lichaam het toxine via de urine kan afscheiden.
Het Sarcoplasmatisch reticulum in spiercellen

Een zeer gespecialiseerde vorm van de endoplasmatisch reticulum verschijnt in sommige spiercellen, myocyten genaamd. Deze vorm, het sarcoplasmatisch reticulum genaamd, wordt meestal aangetroffen in hart- en skeletspiercellen.

In deze cellen beheert het organel de balans van calciumionen die de cellen gebruiken om te ontspannen en de spiervezels samen te trekken. Opgeslagen calciumionen absorberen in de spiercellen terwijl de cellen ontspannen zijn en vrijkomen uit de spiercellen tijdens spiercontractie. Problemen met het sarcoplasmatisch reticulum kunnen leiden tot ernstige medische problemen, waaronder hartfalen.
De ongevouwen eiwitrespons

Je weet al dat het endoplasmatisch reticulum een onderdeel is van de eiwitsynthese en vouwing.

Goed eiwit vouwen is cruciaal voor het maken van eiwitten die hun werk goed kunnen doen, en zoals eerder vermeld, kan verkeerd vouwen ervoor zorgen dat eiwitten niet goed werken of helemaal niet werken, wat mogelijk kan leiden tot ernstige medische aandoeningen zoals diabetes type 2.

Om deze reden moet het endoplasmatisch reticulum ervoor zorgen dat alleen correct gevouwen eiwitten van het endoplasmatisch reticulum naar het Golgi-apparaat worden getransporteerd voor verpakking en verzending.

Het endoplasmatisch reticulum zorgt voor controle van de eiwitkwaliteit via een mechanisme dat het ongevouwen eiwit wordt genoemd respons, of UPR.

Dit is in principe een zeer snelle celsignalering waarmee de RER kan communiceren met de celkern. Wanneer ongevouwen of verkeerd gevouwen eiwitten zich ophopen in het lumen van het endoplasmatisch reticulum, activeert de RER de ongevouwen eiwitreactie. Dit doet drie dingen:

1. Het signaleert de kern om de snelheid van de eiwitsynthese te vertragen door het aantal boodschappermoleculen te beperken die naar de ribosomen worden gestuurd voor vertaling.
   
2. De ongevouwen eiwitrespons verhoogt ook het vermogen van het endoplasmatisch reticulum om eiwitten te vouwen en verkeerd gevouwen eiwitten af te breken.
   
3. Als geen van deze stappen de opeenhoping van eiwitten oplost, bevat de ongevouwen eiwitrespons ook een faalbeveiliging. Als al het andere faalt, zullen de getroffen cellen zichzelf vernietigen. Dit is geprogrammeerde celdood, ook wel apoptose genoemd, en is de laatste optie die de cel heeft om eventuele schade aan ongevouwen of verkeerd gevouwen eiwitten te minimaliseren.
   
   ER-vorm
   

   De vorm van de ER heeft betrekking op zijn functies en kunnen veranderen als dat nodig is.
   

   Bijvoorbeeld, het verhogen van de lagen van RER-sheets helpt sommige cellen grotere aantallen eiwitten uit te scheiden. Omgekeerd kunnen cellen zoals neuronen en spiercellen die niet zoveel eiwitten afscheiden, meer SER-tubuli hebben.
   

   De perifere ER, het gedeelte dat niet is verbonden met de nucleaire envelop, kan zelfs worden verplaatst als dat nodig is.
   

   Deze redenen en mechanismen hiervoor zijn het onderwerp van onderzoek. Het kan bestaan uit het schuiven van SER-buisjes langs de microtubuli van het cytoskelet, het slepen van de ER achter andere organellen en zelfs ringen van ER-buisjes die rond de cel bewegen als kleine motoren.
   

   De vorm van de ER verandert ook tijdens sommige cellen processen, zoals mitose.
   

   Wetenschappers bestuderen nog steeds hoe deze veranderingen plaatsvinden. Een aanvulling van eiwitten behoudt de algehele vorm van de ER-organel, inclusief het stabiliseren van de bladen en buisjes en het helpen bepalen van de relatieve hoeveelheden RER en SER in een bepaalde cel.
   

   Dit is een belangrijk onderzoeksgebied voor geïnteresseerde onderzoekers in de relatie tussen ER en ziekte.
   ER en menselijke ziekte
   

   Misbruik van eiwitten en ER-stress, inclusief stress door frequente UPR-activering, kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van menselijke ziekten. Dit kunnen cystische fibrose, diabetes type 2, de ziekte van Alzheimer en spastische paraplegie zijn.
   

   Virussen kunnen ook de ER kapen en de eiwitopbouwende machines gebruiken om virale eiwitten te produceren.
   

   Dit kan veranderen de vorm van de ER en voorkomen dat deze zijn normale functies voor de cel uitvoert. Sommige virussen, zoals knokkelkoorts en SARS, maken beschermende dubbelwandige blaasjes in het ER-membraan.