Đặc điểm mạng lưới nội chất, phân loại, cấu trúc và chức năng



các lưới nội chất Nó là một cơ quan tế bào màng có mặt trong tất cả các tế bào nhân chuẩn. Hệ thống phức tạp này chiếm khoảng hơn một nửa màng trong một tế bào động vật thông thường. Các màng tiếp tục cho đến khi chúng gặp màng nhân, tạo thành một yếu tố liên tục.

Cấu trúc này được phân phối trên khắp tế bào chất của tế bào dưới dạng một mê cung. Nó là một loại mạng lưới các ống nối với nhau với các cấu trúc giống như túi. Sự sinh tổng hợp protein và lipid xảy ra bên trong mạng lưới nội chất. Hầu như tất cả các protein phải được đưa ra bên ngoài tế bào trước tiên đều đi qua lớp lưới.

Màng lưới không chỉ chịu trách nhiệm tách phần bên trong của cơ quan này ra khỏi không gian tế bào chất và làm trung gian vận chuyển các phân tử giữa các khoang tế bào này; Nó cũng tham gia vào quá trình tổng hợp lipid, sẽ là một phần của màng plasma của tế bào và màng của các bào quan khác..

Mạng lưới được chia thành mịn và thô, tùy thuộc vào sự hiện diện hay vắng mặt của ribosome trong màng của nó. Mạng lưới nội chất thô có các ribosome gắn vào màng (sự hiện diện của các ribosome mang lại vẻ ngoài "thô ráp") và hình dạng của các ống hơi thẳng.

Mặt khác, mạng lưới nội chất trơn không có ribosome và hình dạng của cấu trúc không đều hơn nhiều. Chức năng của mạng lưới nội chất thô chủ yếu hướng đến việc xử lý protein. Ngược lại, chất mịn có trách nhiệm chuyển hóa lipid.

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm chung
  • 2 Phân loại
    • 2.1 Mạng lưới nội chất gồ ghề
    • 2.2 Mạng lưới nội chất trơn
  • 3 cấu trúc
    • 3.1 Bao tải và ống
  • 4 chức năng
    • 4.1 Buôn bán protein
    • 4.2 Bài tiết protein
    • 4.3 Protein màng
    • 4.4 Gấp và xử lý protein
    • 4.5 Hình thành cầu disulfide
    • 4.6 Glycosyl hóa
    • 4.7 Tổng hợp lipit
    • 4.8 Lưu trữ canxi
  • 5 tài liệu tham khảo

Đặc điểm chung

Mạng lưới nội chất là một mạng lưới màng có trong tất cả các tế bào nhân chuẩn. Nó bao gồm các saccules hoặc bể chứa và cấu trúc hình ống tạo thành một liên tục với màng của hạt nhân và được phân phối khắp tế bào.

Lòng của mạng lưới được đặc trưng bởi có nồng độ ion canxi cao, ngoài môi trường oxy hóa. Cả hai thuộc tính cho phép bạn thực hiện các chức năng của mình.

Mạng lưới nội chất được coi là cơ quan lớn nhất có trong các tế bào. Thể tích tế bào của khoang này chiếm khoảng 10% bên trong tế bào.

Phân loại

Mạng lưới nội chất thô

Mạng lưới nội chất thô thể hiện mật độ cao của các ribosome trên bề mặt. Đây là khu vực xảy ra tất cả các quá trình liên quan đến tổng hợp và sửa đổi protein. Sự xuất hiện của nó chủ yếu là hình ống.

Mạng lưới nội chất trơn

Mạng lưới nội chất trơn không có ribosome. Nó có nhiều trong các loại tế bào có sự chuyển hóa tích cực trong quá trình tổng hợp lipid; ví dụ, trong các tế bào của tinh hoàn và buồng trứng, là những tế bào sản xuất steroid.

Tương tự như vậy, mạng lưới nội chất trơn được tìm thấy với tỷ lệ khá cao trong các tế bào gan (tế bào gan). Trong lĩnh vực này, việc sản xuất lipoprotein xảy ra.

So với mạng lưới nội chất thô, cấu trúc của nó phức tạp hơn. Sự phong phú của mạng lưới mịn so với thô phụ thuộc chủ yếu vào loại tế bào và chức năng của cùng một.

Cấu trúc

Cấu trúc vật lý của mạng lưới nội chất là một hệ thống màng liên tục bao gồm các túi và ống nối liền nhau. Những màng này kéo dài đến lõi, tạo thành một ống đơn.

Mặt kẻ ô được xây dựng bởi một số miền. Sự phân phối được liên kết với các bào quan khác, với các protein khác nhau và các thành phần của tế bào thực vật. Những tương tác này là năng động.

Về mặt cấu trúc, mạng lưới nội chất bao gồm lớp vỏ hạt nhân và mạng lưới nội chất ngoại vi, được cấu thành bởi các ống và túi. Mỗi cấu trúc có liên quan đến một chức năng cụ thể.

Vỏ hạt nhân, giống như tất cả các màng sinh học, được tạo thành từ một lớp kép lipid. Nội thất được phân định bởi điều này được chia sẻ với mạng ngoại vi.

Bao tải và ống

Các túi tạo nên mạng lưới nội chất là phẳng và thường được xếp chồng lên nhau. Chúng chứa các vùng cong ở các cạnh của màng. Mạng hình ống không phải là một thực thể tĩnh; có thể phát triển và tái cấu trúc.

Hệ thống túi và ống có mặt trong tất cả các tế bào nhân chuẩn. Tuy nhiên, nó thay đổi về hình thức và cấu trúc tùy thuộc vào loại tế bào.

Mạng lưới của các tế bào có chức năng quan trọng trong tổng hợp protein được cấu tạo chủ yếu từ các túi, trong khi các tế bào liên quan nhiều nhất đến tổng hợp lipid và tín hiệu canxi bao gồm một số lượng lớn hơn các ống.

Ví dụ về các tế bào có số lượng túi lớn là các tế bào tiết của tuyến tụy và tế bào B. Ngược lại, tế bào cơ và tế bào gan có một mạng lưới các ống nổi bật.

Chức năng

Mạng lưới nội chất tham gia vào một loạt các quá trình bao gồm tổng hợp, buôn bán và gấp protein, và sửa đổi, chẳng hạn như cầu nối disulfide, glycosyl hóa và bổ sung glycolipids. Ngoài ra, nó tham gia vào quá trình sinh tổng hợp lipit màng.

Các nghiên cứu gần đây đã liên kết mạng lưới với các phản ứng căng thẳng của tế bào và thậm chí có thể gây ra quá trình apoptosis, mặc dù các cơ chế chưa được làm rõ hoàn toàn. Tất cả các quy trình này được mô tả chi tiết dưới đây:

Buôn bán protein

Mạng lưới nội chất có liên quan chặt chẽ với buôn bán protein; cụ thể là các protein phải được gửi ra bên ngoài, đến bộ máy Golgi, đến các lysosome, đến màng plasma và, theo logic, cho những protein thuộc cùng một mạng lưới nội chất.

Bài tiết protein

Mạng lưới nội chất là hành vi tế bào liên quan đến quá trình tổng hợp protein phải được thực hiện ra khỏi tế bào. Chức năng này đã được làm rõ bởi một nhóm các nhà nghiên cứu trong thập niên 60, nghiên cứu các tế bào của tuyến tụy có chức năng tiết ra các enzyme tiêu hóa.

Nhóm này, dẫn đầu bởi George Palade, đã quản lý để dán nhãn protein bằng axit amin phóng xạ. Bằng cách này, có thể theo dõi và xác định vị trí các protein bằng một kỹ thuật gọi là tự động lưu.

Các protein được dán nhãn phóng xạ có thể được truy trở lại mạng lưới nội chất. Kết quả này chỉ ra rằng mạng lưới có liên quan đến quá trình tổng hợp protein mà đích đến cuối cùng là bài tiết.

Sau đó, các protein di chuyển đến bộ máy Golgi, nơi chúng được "đóng gói" trong các túi có nội dung sẽ được tiết ra.

Hợp nhất

Quá trình bài tiết xảy ra do màng của các túi có thể hợp nhất với màng plasma của tế bào (cả hai đều có bản chất lipid). Theo cách này, nội dung có thể được phát hành ra bên ngoài tế bào.

Nói cách khác, các protein được tiết ra (và cả các protein hướng đến lysosome và màng plasma) phải đi theo một con đường cụ thể liên quan đến mạng lưới nội chất thô, bộ máy Golgi, túi tiết và cuối cùng là bên ngoài tế bào.

Protein màng

Các protein được định sẵn để kết hợp trong một số màng sinh học (màng sinh chất, màng của bộ máy Golgi, lysosome hoặc của mạng lưới) được đưa vào đầu tiên trong màng lưới và không được giải phóng ngay lập tức. Chúng phải theo cùng một lộ trình cho protein tiết.

Những protein này có thể được đặt bên trong màng bởi một khu vực kỵ nước. Vùng này có một loạt từ 20 đến 25 axit amin hydrobic, có thể tương tác với các chuỗi carbon của phospholipids. Tuy nhiên, cách thức chèn các protein này là khác nhau.

Nhiều protein chỉ qua màng một lần, trong khi những người khác làm điều đó nhiều lần. Tương tự như vậy, trong một số trường hợp, đầu cuối của carboxyl hoặc đầu cuối amino.

Sự định hướng của protein nói trên được thiết lập trong khi peptide phát triển và được chuyển đến mạng lưới nội chất. Tất cả các miền protein hướng tới màng lưới mắt lưới sẽ được tìm thấy ở bên ngoài tế bào ở vị trí cuối cùng của nó.

Gấp và chế biến protein

Các phân tử protein có cấu trúc ba chiều cần thiết để thực hiện tất cả các chức năng của chúng.

DNA (axit deoxyribonucleic), bằng một quá trình gọi là phiên mã, chuyển thông tin của nó đến một phân tử RNA (axit ribonucleic). Tiếp theo, RNA chuyển đến các protein thông qua quá trình dịch mã. Các peptide được chuyển đến mặt kẻ ô khi quá trình dịch mã đang diễn ra.

Các chuỗi axit amin này được sắp xếp theo cách ba chiều trong mạng lưới với sự trợ giúp của các protein được gọi là chaperones: một loại protein thuộc họ Hsp70 (protein bị sốc nhiệt hoặc protein sốc nhiệt cho từ viết tắt bằng tiếng Anh; số 70 dùng để chỉ khối lượng nguyên tử của nó, 70 KDa) được gọi là BiP.

Protein BiP có thể liên kết với chuỗi polypeptide và làm trung gian gấp nếp của nó. Tương tự như vậy, nó tham gia vào quá trình lắp ráp các tiểu đơn vị khác nhau tạo nên cấu trúc bậc bốn của protein.

Các protein không được gấp lại chính xác được giữ lại bởi mạng lưới và vẫn được gắn vào BiP, hoặc bị biến chất.

Khi tế bào chịu các điều kiện căng thẳng, mặt kẻ ô sẽ phản ứng với nó và do đó, sự gấp nếp chính xác của các protein không xảy ra. Tế bào có thể chuyển sang các hệ thống khác và tạo ra các protein duy trì cân bằng nội môi.

Hình thành cầu disulfide

Một cầu nối disulfide là một liên kết cộng hóa trị giữa các nhóm sulfhydryl là một phần của cấu trúc của axit amin cysteine. Sự tương tác này rất quan trọng đối với hoạt động của một số protein nhất định; Nó cũng xác định cấu trúc của protein trình bày chúng.

Các liên kết này không thể được hình thành trong các ngăn tế bào khác (ví dụ, trong cytosol), vì nó không có môi trường oxy hóa tạo điều kiện cho sự hình thành giống nhau.

Có một loại enzyme liên quan đến sự hình thành (và phá vỡ) của các liên kết này: protein disulfide isomerase.

Glycosyl hóa

Trong mạng lưới, quá trình glycosyl hóa xảy ra trong dư lượng măng tây cụ thể. Giống như việc gấp các protein, quá trình glycosyl hóa xảy ra trong khi quá trình dịch mã đang diễn ra.

Các đơn vị oligosacarit bao gồm mười bốn dư lượng đường. Chúng được chuyển đến asparagine bởi một enzyme gọi là oligosaccharyltransferase, nằm trong màng.

Trong khi protein nằm trong mạng lưới, ba dư lượng glucose và một mannose được loại bỏ. Những protein này được đưa đến bộ máy Golgi để tiếp tục xử lý.

Mặt khác, một số protein nhất định không được neo vào màng plasma bằng một phần peptide kỵ nước. Ngược lại, chúng được liên kết với một số glycolipid hoạt động như một hệ thống neo và được gọi là glycosylphosphatidylinositol (viết tắt là GPI).

Hệ thống này được lắp ráp trong màng lưới và liên quan đến sự gắn kết GPI với carbon cuối của protein.

Tổng hợp lipit

Mạng lưới nội chất đóng một vai trò quan trọng trong sinh tổng hợp lipid; đặc biệt là mạng lưới nội chất trơn. Lipid là thành phần không thể thiếu của màng tế bào.

Lipid là các phân tử kỵ nước cao, vì vậy chúng không thể được tổng hợp trong môi trường nước. Do đó, sự tổng hợp của nó xảy ra liên kết với các thành phần màng hiện có. Việc vận chuyển các lipit này xảy ra trong các túi hoặc protein vận chuyển.

Màng tế bào nhân chuẩn được cấu thành bởi ba loại lipit: phospholipids, glycolipids và cholesterol.

Phospholipids là dẫn xuất glycerol và là thành phần cấu trúc quan trọng nhất. Chúng được tổng hợp trong khu vực của màng lưới mắt lưới chỉ vào mặt tế bào học. Các enzyme khác nhau tham gia vào quá trình.

Màng tế bào đang phát triển do sự tích hợp của lipid mới. Nhờ sự tồn tại của enzyme flipase, sự tăng trưởng có thể xảy ra ở cả hai nửa của màng. Enzyme này chịu trách nhiệm di chuyển lipit từ một bên của hai bên sang bên kia.

Các quá trình tổng hợp cholesterol và ceramide cũng xảy ra trong mạng lưới. Loại thứ hai di chuyển đến bộ máy Golgi để tạo ra glycolipids hoặc sprialomyelin.

Lưu trữ canxi

Phân tử canxi tham gia như một tác nhân tín hiệu của các quá trình khác nhau, hoặc hợp nhất hoặc liên kết các protein với các protein khác hoặc với axit nucleic.

Phần bên trong của mạng lưới nội chất có nồng độ canxi từ 100-800 uM. Các kênh canxi và các thụ thể giải phóng canxi được tìm thấy trong mạng lưới. Sự giải phóng canxi xảy ra khi phospholipase C được kích thích bằng cách kích hoạt các thụ thể kết hợp G-protein (GPCR).

Ngoài ra, việc loại bỏ phosphatidylinositol 4,5 bisphosphate xảy ra trong diacylglycerol và inositol triphosphate; thứ hai chịu trách nhiệm giải phóng canxi.

Các tế bào cơ có một mạng lưới nội chất chuyên biệt trong việc cô lập các ion canxi, được gọi là mạng lưới sarcoplasmic. Nó tham gia vào các quá trình co cơ và thư giãn.

Tài liệu tham khảo

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Sinh học tế bào thiết yếu. Khoa học vòng hoa.
  2. Cooper, G. M. (2000). Tế bào: Một phương pháp tiếp cận phân tử. Tái bản lần 2. Cộng sự
  3. Namba, T. (2015). Điều chỉnh chức năng lưới nội chất. Lão hóa (Albany NY), 7(11), 901-902.
  4. Schwarz, D. S., & Blower, M. D. (2016). Mạng lưới nội chất: cấu trúc, chức năng và đáp ứng với tín hiệu tế bào. Khoa học tế bào và phân tử, 73, 79-94.
  5. Voeltz, G. K., Rolls, M.M., & Rapoport, T. A. (2002). Cấu trúc tổ chức của mạng lưới nội chất. Báo cáo EMBO, 3(10), 944-950. http://doi.org/10.1093/embo-reports/kvf202
  6. Xu, C., Bailly-Maitre, B., & Sậy, J. C. (2005). Căng thẳng lưới nội chất: quyết định sống và chết của tế bào. Tạp chí điều tra lâm sàng, 115(10), 2656-2664.