Het endomembraansysteem is een netwerk van onderling verbonden interne membranen die worden gevonden in eukaryotische cellen. Het is cruciaal voor verschillende cellulaire processen, waaronder eiwitsynthese, modificatie en transport, evenals lipide- en steroïde synthese en ontgifting.

Men denkt dat verschillende eukaryotische organellen en kenmerken zijn geëvolueerd als uitwerkingen van het endomembraansysteem:

1. Nucleaire envelop: Deze dubbele membraanstructuur rond de kern is waarschijnlijk geëvolueerd uit invaginaties van het plasmamembraan. Het dient om het genetische materiaal (DNA) te compartimenteren en zorgt voor gecontroleerde uitwisseling van moleculen met het cytoplasma.

2. Endoplasmatisch reticulum (ER): De ER is een enorm netwerk van onderling verbonden membranen dat zich uitstrekt tijdens het cytoplasma. Er wordt aangenomen dat het is geëvolueerd uit invaginaties van het plasmamembraan of uit de nucleaire envelop. De ER speelt verschillende rollen, waaronder:

* Rough ER: Ribosomen zijn bevestigd aan de ruwe ER, waardoor het cruciaal is voor eiwitsynthese en modificatie.

* Smooth ER: Deze regio mist ribosomen en speelt rollen in lipidesynthese, steroïde hormoonproductie, ontgifting en calciumopslag.

3. Golgi -apparaat: Deze stapel afgeplatte, membraangebonden SACS is het verwerkings- en verpakkingscentrum van de cel. Het ontvangt eiwitten en lipiden van de ER, wijzigt ze, sorteert ze en verpakt ze in blaasjes voor levering aan andere organellen of het celoppervlak. Er wordt aangenomen dat het is geëvolueerd uit de ER, waarbij de stapels zich vormen door ontluikende en fusie van blaasjes.

4. Lysosomes: Deze membraangebonden organellen bevatten hydrolytische enzymen die cellulair afvalproducten, versleten organellen en overspoeld materiaal afbreken. Men denkt dat ze zijn geëvolueerd uit de ER, waarbij de hydrolytische enzymen worden verpakt in blaasjes die vervolgens samensmelten met andere compartimenten.

5. Vacuolen: Grote, met vloeistof gevulde zakjes in plantencellen, vacuolen zijn belangrijk voor het handhaven van turgordruk, het opslaan van water en het vasthouden van pigmenten en gifstoffen. Er wordt aangenomen dat ze zijn geëvolueerd uit de ER, met de fusie van kleinere blaasjes die grotere vacuolen vormen.

6. Peroxisomes: Deze kleine, membraangebonden organellen bevatten enzymen die een verscheidenheid aan metabole reacties katalyseren, waaronder de afbraak van vetzuren en ontgifting van schadelijke stoffen. Men denkt dat ze onafhankelijk van de ER zijn geëvolueerd, waarschijnlijk van de invaginatie van het plasmamembraan.

7. Transportblaasjes: Deze kleine, membraangebonden SACS knoppen af van de ER, Golgi en andere organellen en dienen om moleculen te transporteren tussen verschillende compartimenten van het endomembraansysteem. Ze zijn essentieel voor de efficiënte werking van het hele systeem.

Het is belangrijk op te merken dat de precieze evolutionaire paden van deze organellen nog steeds worden onderzocht. De gemeenschappelijke voorouder van alle eukaryoten had echter waarschijnlijk een eenvoudig endomembraansysteem en de complexiteit waargenomen in moderne eukaryoten ontstond door een reeks uitwerkingen en aanpassingen. Deze uitwerkingen leidden tot de specialisatie van deze organellen, waardoor eukaryoten complexe cellulaire functies konden ontwikkelen en diversifiëren in een breed scala van organismen.