Glattes endoplasmatisches Reticulum Features, Struktur und Funktionen

Die Glattes endoplasmatisches Retikulum ist eine häutige Zellorganelle, die in eukaryotischen Zellen vorhanden ist. In den meisten Zellen wird es in kleinen Anteilen gefunden. Historisch wurde das endoplasmatische Retikulum in glatt und rauh unterteilt. Diese Klassifizierung basiert auf der Anwesenheit oder Abwesenheit von Ribosomen in den Membranen.

Das glatte hat diese Strukturen nicht an seinen Membranen befestigt und besteht aus einem Netzwerk von Saccules und Tubuli, die miteinander verbunden sind und im Zellinneren verteilt sind. Dieses Netzwerk ist breit und gilt als das größte Zellorganell

Diese Organelle ist für die Lipidbiosynthese verantwortlich, im Gegensatz zum groben endoplasmatischen Retikulum, dessen Hauptfunktion die Synthese und Verarbeitung von Proteinen ist. Es kann in der Zelle als ein miteinander verbundenes röhrenförmiges Netzwerk beobachtet werden, das im Vergleich zum rauhen endoplasmatischen Retikulum eine unregelmäßigere Erscheinung aufweist.

Diese Struktur wurde erstmals 1945 von den Forschern Keith Porter, Albert Claude und Ernest Fullam beobachtet.

Index

• 1 Allgemeine Eigenschaften
  • 1.1 Standort
• 2 Struktur
• 3 Funktionen
  • 3.1 Lipidbiosynthese
  • 3.2 Phospholipide
  • 3.3 Cholesterin
  • 3.4 Ceramide
  • 3.5 Lipoproteine
  • 3.6 Export von Lipiden
  • 3.7 Sarkoplasmatisches Retikulum
  • 3.8 Entgiftungsreaktionen
  • 3.9 Arzneimittelresistenz
  • 3.10 Gluconeogenese
• 4 Referenz

Allgemeine Eigenschaften

Das glatte endoplasmatische Retikulum ist eine Art von Retikulum mit einem ungeordneten Netzwerk von Tubuli, denen Ribosomen fehlen. Seine Hauptfunktion ist die Synthese von Membranstrukturlipiden in eukaryotischen Zellen und Hormonen. Ebenso beteiligt es sich an Calcium-Homöostase und zelluläre Entgiftungsreaktionen.

Enzymatisch ist das glatte endoplasmatische Retikulum vielseitiger als das raue, wodurch es eine größere Anzahl von Funktionen ausführen kann.

Nicht alle Zellen haben ein identisches und homogenes glattes endoplasmatisches Retikulum. Tatsächlich sind diese Regionen in den meisten Zellen ziemlich selten und die Unterscheidung zwischen glattem und rauem Retikulum ist nicht wirklich klar.

Das Verhältnis zwischen glatt und rauh hängt vom Zelltyp und von der Funktion ab. In einigen Fällen besetzen beide Arten von Gittern keine räumlich getrennten Regionen mit kleinen Bereichen, die frei von Ribosomen und anderen Abdeckungen sind.

Standort

In Zellen, in denen der Fettstoffwechsel aktiv ist, ist das glatte endoplasmatische Retikulum sehr häufig.

Beispiele sind die Zellen der Leber, der Nebennierenrinde, Neuronen, Muskelzellen, Eierstöcke, Hoden und Talgdrüsen. Die Zellen, die an der Synthese von Hormonen beteiligt sind, haben große Kompartimente von glattem Gitter, in denen gefunden wird, dass Enzyme diese Lipide synthetisieren.

Struktur

Das glatte und rauhe endoplasmatische Retikulum bildet eine kontinuierliche Struktur und ist ein einzelnes Kompartiment. Die Retikulummembran ist in die Kernmembran integriert.

Die Struktur des Retikulums ist ziemlich komplex, da es mehrere Domänen in einem kontinuierlichen Lumen (ohne Kompartimente) gibt, die durch eine einzige Membran getrennt sind. Die folgenden Zonen können unterschieden werden: die nukleare Hülle, das periphere Netzwerk und das miteinander verbundene röhrenförmige Netzwerk.

Die historische Teilung des Fadenkreuzes umfasst das Grobe und das Glatte. Diese Trennung ist jedoch eine mühsame Diskussion unter den Wissenschaftlern. Die Tanks haben Ribosomen in ihrer Struktur und daher gilt das Retikulum als rauh. Im Gegensatz dazu fehlt den Tubuli diese Organellen und aus diesem Grund wird das Retikulum als glatt bezeichnet.

Das glatte endoplasmatische Retikulum ist komplizierter als das raue. Letzteres hat eine granulärere Textur, dank der Anwesenheit von Ribosomen.

Die typische Form des glatten endoplasmatischen Retikulums ist ein polygonales Netzwerk in Form von Tubuli. Diese Strukturen sind komplex und weisen eine hohe Anzahl von Ästen auf, wodurch sie einem Schwamm ähnelt.

In bestimmten Geweben, die im Labor gezüchtet werden, ist das glatte endoplasmatische Retikulum in Gruppen von gestapelten Zisternen gruppiert. Sie können entlang des Zytoplasmas verteilt oder mit der Kernhülle ausgerichtet sein.

Funktionen

Das glatte endoplasmatische Retikulum ist hauptsächlich für die Lipidsynthese, die Calciumspeicherung und die Entgiftung von Zellen verantwortlich, insbesondere in Leberzellen. Im Gegensatz dazu erfolgt die Biosynthese und Modifikation von Proteinen im Rohbau. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Erklärung jeder der oben genannten Funktionen:

Lipid-Biosynthese

Das glatte endoplasmatische Retikulum ist das Hauptkompartiment, in dem Lipide synthetisiert werden. Wegen ihrer Lipidnatur können diese Verbindungen nicht in einer wässrigen Umgebung, wie dem zellulären Cytosol, synthetisiert werden. Seine Synthese muss in Verbindung mit vorhandenen Membranen durchgeführt werden.

Diese Biomoleküle sind die Basis aller biologischen Membranen, die aus drei Arten von fundamentalen Lipiden bestehen: Phospholipide, Glycolipide und Cholesterin. Die Hauptbestandteile der Membranen sind die Phospholipide.

Phospholipide

Dies sind amphipathische Moleküle; Sie haben einen polaren Kopf (hydrophil) und eine unpolare Kohlenstoffkette (Hydrobica). Es ist ein Molekül von Glycerin, das mit Fettsäuren und einer Phosphatgruppe verbunden ist.

Der Synthesevorgang findet auf der Zytosolseite der Membran des endoplasmatischen Retikulums statt. Coenzym A beteiligt sich am Transfer von Fettsäuren zu Glycerol-3-Phosphat. Dank eines in der Membran verankerten Enzyms können Phospholipide in die Membran eingeführt werden.

Die Enzyme, die in der cytosolischen Seite des Membran Retikel können die Ligation von verschiedenen chemischen Gruppen an den hydrophilen Teil des Lipids katalysieren, was zu verschiedenen Verbindungen, wie Phosphatidylcholin, Phosphatidylserin, Phosphatidylethanolamin oder Phosphatidylinosit geben.

Als Lipide synthetisiert werden, werden sie auf eine Seite der Membran hinzugefügt (erinnert, dass biologische Membranen als Lipid-Doppelschicht sortiert sind). Um ein asymmetrisches Wachstum beider Seiten zu vermeiden, müssen einige Phospholipide in die andere Hälfte der Membran wandern.

Dieser Prozess kann jedoch nicht spontan erfolgen, da er die Passage der polaren Region des Lipids durch das Innere der Membran erfordert. Flipasen sind Enzyme, die für die Aufrechterhaltung eines Gleichgewichts zwischen den Lipiden der Doppelschicht verantwortlich sind.

Cholesterin

Cholesterinmoleküle werden auch im Fadenkreuz synthetisiert. Strukturell besteht dieses Lipid aus vier Ringen. Es ist ein wichtiger Bestandteil in tierischen Plasmamembranen und auch notwendig für die Synthese von Hormonen.

Cholesterin reguliert die Fließfähigkeit der Membranen und deshalb ist es in Tierzellen so wichtig.

Der endgültige Effekt auf die Fluidität hängt von den Cholesterinkonzentrationen ab. Bei normalen Niveaus des Cholesterins in den Membranen und als Warteschlangen Lipide, die sie zusammen lang sind, Cholesterin wirkt Immobilisierungsmittel, dadurch Membranfluidität abnimmt.

Der Effekt ist umgekehrt, wenn der Cholesterinspiegel sinkt. Bei der Wechselwirkung mit den Lipidschwänzen ist der Effekt, der diese verursacht, deren Trennung, wodurch die Fluidität reduziert wird.

Ceramide

Die Synthese von Ceramiden erfolgt im endoplasmatischen Retikulum. Ceramide sind wichtige Vorprodukte Lipide (die von Glycerin abstammen) für Plasmamembranen wie Glycolipide oder Sphingomyelin. Diese Umwandlung von Ceramid findet im Golgi-Apparat statt.

Lipoproteine

Das glatte endoplasmatische Retikulum ist in Hepatozyten (Leberzellen) reichlich vorhanden. In diesem Kompartiment erfolgt die Synthese von Lipoproteinen. Diese Partikel sind verantwortlich für den Transport der Lipide zu verschiedenen Teilen des Körpers.

Lipid-Export

Lipide werden über sekretorische Vesikel exportiert. Wie Biomembranen diese von Lipidmembranen bestehen kann auf diese Vesikel fusioniert werden und den Inhalt in einem anderen Organell lösen.

Sarkoplasmatisches Retikulum

In quergestreiften Muskelzellen befindet sich eine Art hochspezialisiertes, glattes endoplasmatisches Retikulum, das von Tubuli gebildet wird, die als sarkoplasmatisches Retikulum bezeichnet werden. Dieses Fach umgibt jede Myofibrille. Es zeichnet sich durch Calciumpumpen aus und reguliert deren Aufnahme und Freisetzung. Seine Rolle ist Kontraktion und Muskelrelaxation zu vermitteln.

Wenn im sarkoplasmatischen Retikulum mehr Calciumionen vorhanden sind als im Sarkoplasma, befindet sich die Zelle in einem Ruhezustand.

Entgiftungsreaktionen

Das glatte endoplasmatische Retikulum der Leberzellen nimmt an Entgiftungsreaktionen teil, um toxische Verbindungen oder Medikamente aus dem Organismus zu entfernen.

Bestimmte Familien von Enzymen, wie Cytochrom P450, katalysieren unterschiedliche Reaktionen, die die Anhäufung von potentiell toxischen Metaboliten zu verhindern. Diese Enzyme fügen Hydroxylgruppen zu den "schädlichen" Molekülen hinzu, die hydrophob sind und in der Membran gefunden werden.

Anschließend kommt eine andere Enzymart namens UDP-Glucuronyltransferase zum Einsatz, die Moleküle mit negativen Ladungen hinzufügt. So verlassen die Verbindungen die Zelle, gelangen ins Blut und werden durch den Urin ausgeschieden. Einige Medikamente, die im Retikulum synthetisiert werden, sind Barbiturate und auch Alkohol.

Resistenz gegen Drogen

Wenn hohe Mengen an toxischen Metaboliten in die Zirkulation gelangen, werden die an diesen Entgiftungsreaktionen beteiligten Enzyme ausgelöst, was ihre Konzentration erhöht. Unter diesen Bedingungen vergrößert das glatte endoplasmatische Retikulum in nur wenigen Tagen seine Oberfläche bis zu zweimal.

Aus diesem Grund ist die Resistenzrate gegenüber bestimmten Drogen erhöht und um eine Wirkung zu erzielen, ist es notwendig höhere Dosen zu konsumieren. Diese Resistenzreaktion ist nicht vollständig spezifisch und kann gleichzeitig zur Resistenz gegen mehrere Medikamente führen. Mit anderen Worten, der Missbrauch einer bestimmten Droge kann zur Wirkungslosigkeit einer anderen führen.

Gluconeogenese

Gluconeogenese ist ein Stoffwechselweg, bei dem die Bildung von Glucose aus anderen Molekülen als Kohlenhydraten erfolgt.

Im glatten endoplasmatischen Retikulum befindet sich das Enzym Glucose-6-Phosphatase, das für die Katalyse des Übergangs von Glucose-6-Phosphat zu Glucose verantwortlich ist.

Referenz

1. Borgese, N., Francolini, M. & Snapp, E. (2006). Endoplasmatische Retikulumarchitektur: Strukturen im Fluss. Aktuelle Meinung in Zellbiologie, 18(4), 358-364.
2. Campbell, N.A. (2001). Biologie: Konzepte und Beziehungen. Pearson Ausbildung.
3. Englisch, A.R., & Voeltz, G.K. (2013). Endoplasmatische Retikulumstruktur und Verbindungen mit anderen Organellen. Cold Spring Harbor Perspektiven in der Biologie, 5(4), a013227.
4. Eynard, A. R., Valentich, M. A. & Rovasio, R. A. (2008). Histologie und Embryologie des Menschen: zelluläre und molekulare Grundlagen. Ed. Panamericana Medizin.
5. Voeltz, G.K., Rolls, M.M., & Rapoport, T.A. (2002). Strukturelle Organisation des endoplasmatischen Retikulums. EMBO-Berichte, 3(10), 944-950.