Die Struktur des glatten endoplasmatischen Retikulums. Endoplasmatisches Retikulum: Struktur, Typen und Funktionen

Endoplasmatisches Retikulum(endoplasmatisches Retikulum) wurde 1945 von C. R. Porter entdeckt.

Diese Struktur ist ein System miteinander verbundener Vakuolen, flacher Membransäcke oder röhrenförmiger Formationen, die ein dreidimensionales Membrannetzwerk innerhalb des Zytoplasmas bilden. Das Endoplasmatische Retikulum (ER) kommt in fast allen Eukaryoten vor. Es bindet Organellen zusammen und transportiert Nährstoffe. Es gibt zwei unabhängige Organellen: körniges (körniges) und glattes nicht-körniges (akörniges) endoplasmatisches Retikulum.

Körniges (raues oder körniges) endoplasmatisches Retikulum. Es ist ein System aus flachen, manchmal erweiterten Tanks, Röhrchen, Transportblasen. Die Größe der Zisternen hängt von der funktionellen Aktivität der Zellen ab, und die Breite des Lumens kann von 20 nm bis zu mehreren Mikrometern reichen. Weitet sich die Zisterne stark aus, wird sie lichtmikroskopisch sichtbar und als Vakuole identifiziert.

Die Zisternen werden von einer zweischichtigen Membran gebildet, auf deren Oberfläche sich spezifische Rezeptorkomplexe befinden, die eine Bindung an die Membran von Ribosomen ermöglichen und Polypeptidketten von sekretorischen und lysosomalen Proteinen, zytolemmalen Proteinen usw. übersetzen, dh Proteine, die verschmelzen nicht mit dem Inhalt des Karyoplasmas und Hyaloplasmas.

Der Raum zwischen den Membranen ist mit einer homogenen Matrix geringer Elektronendichte gefüllt. Außen sind die Membranen mit Ribosomen bedeckt. Ribosomen sind unter dem Elektronenmikroskop als kleine (etwa 20 nm Durchmesser), dunkle, fast runde Partikel sichtbar. Wenn es viele von ihnen gibt, verleiht dies der äußeren Oberfläche der Membran ein körniges Aussehen, das als Grundlage für den Namen der Organelle diente.

Auf den Membranen befinden sich Ribosomen in Form von Clustern - Polysomen, die Rosetten, Cluster oder Spiralen verschiedener Formen bilden. Dieses Merkmal der Verteilung von Ribosomen erklärt sich aus der Tatsache, dass sie mit einer der mRNAs assoziiert sind, von denen sie Informationen lesen, Polypeptidketten synthetisieren. Solche Ribosomen werden unter Verwendung einer der Regionen der großen Untereinheit an der ER-Membran befestigt.

In einigen Zellen besteht das körnige endoplasmatische Retikulum (GR. EPS) aus seltenen verstreuten Zisternen, kann aber große lokale (fokale) Cluster bilden. Schwach entwickelt gr. EPS in schlecht differenzierten Zellen oder in Zellen mit geringer Proteinsekretion. Akkumulationen Gr. EPS werden in Zellen gefunden, die aktiv sekretorische Proteine ​​synthetisieren. Mit zunehmender funktioneller Aktivität der Zisterne werden die Organellen vielfältig und dehnen sich häufig aus.

GR. EPS ist in den sekretorischen Zellen der Bauchspeicheldrüse, den Hauptzellen des Magens, in Neuronen usw. gut entwickelt. Je nach Zelltyp gr. EPS kann diffus verteilt oder in einem der Pole der Zelle lokalisiert sein, während zahlreiche Ribosomen diese Zone basophil anfärben. Zum Beispiel in Plasmazellen (Plasmozyten) eine gut entwickelte Gr. EPS verursacht eine helle basophile Farbe des Zytoplasmas und entspricht Konzentrationsbereichen von Ribonukleinsäuren. In Neuronen befindet sich die Organelle in Form von kompakt liegenden parallelen Tanks, die unter dem Lichtmikroskop als basophile Körnung im Zytoplasma (die chromatophile Substanz des Zytoplasmas oder Tigroid) erscheinen.

Gr. ER synthetisiert Proteine, die von der Zelle selbst nicht verwendet werden, sondern in sie sekretiert werden Außenumgebung: Proteine ​​der exokrinen Drüsen des Körpers, Hormone, Mediatoren (Eiweißsubstanzen der endokrinen Drüsen und Neuronen), Proteine ​​der Interzellularsubstanz (Proteine ​​aus Kollagen und elastischen Fasern, Hauptbestandteil der Interzellularsubstanz). Proteine, die von gr gebildet werden. EPS sind auch Teil der lysosomalen hydrolytischen Enzymkomplexe, die sich auf der äußeren Oberfläche der Zellmembran befinden. Das synthetisierte Polypeptid reichert sich nicht nur im EPS-Hohlraum an, sondern bewegt sich auch, wird durch Kanäle und Vakuolen vom Ort der Synthese zu anderen Teilen der Zelle transportiert. Zunächst wird ein solcher Transport in Richtung des Golgi-Komplexes durchgeführt. Elektronenmikroskopisch wird die gute Entwicklung von EPS von einer parallelen Zunahme (Hypertrophie) des Golgi-Komplexes begleitet. Parallel dazu nimmt die Entwicklung von Nukleolen zu, die Anzahl der Kernporen nimmt zu. Oft gibt es in solchen Zellen zahlreiche sekretorische Einschlüsse (Granula), die sekretorische Proteine ​​​​enthalten, die Anzahl der Mitochondrien nimmt zu.

Proteine, die sich in den EPS-Hohlräumen unter Umgehung des Hyaloplasmas ansammeln, werden am häufigsten zum Golgi-Komplex transportiert, wo sie modifiziert werden und entweder Teil von Lysosomen oder sekretorischen Granula sind, deren Inhalt durch die Membran vom Hyaloplasma isoliert bleibt. Innere Tubuli oder Vakuolen gr. EPS ist die Modifikation von Proteinen, ihre Bindung an Zucker (primäre Glykosylierung); kondensation synthetisierter Proteine ​​​​unter Bildung großer Aggregate - sekretorischer Körner.

Auf den Ribosomen ERs sind synthetisierte membranintegrierte Proteine, die in die Dicke der Membran eingebettet sind. Hier findet von der Seite des Hyaloplasmas aus die Lipidsynthese und deren Einbau in die Membran statt. Als Ergebnis dieser beiden Prozesse wachsen die EPS-Membranen selbst und andere Komponenten des vakuolären Systems.

Die Hauptfunktion von gr. EPS ist die Synthese von exportierten Proteinen an den Ribosomen, die Isolierung aus dem Inhalt des Hyaloplasmas innerhalb der Membranhohlräume und der Transport dieser Proteine ​​zu anderen Teilen der Zelle, chemische Modifikation oder lokale Kondensation sowie die Synthese strukurelle Komponenten Zellmembranen.

Während der Translation heften sich Ribosomen an die Membran gr. EPS in Form einer Kette (Polysomen). Die Fähigkeit, an die Membran zu binden, wird durch Signalregionen bereitgestellt, die an spezielle ER-Rezeptoren – das Mooring-Protein – binden. Danach bindet das Ribosom an ein Protein, das es an der Membran fixiert, und die resultierende Polypeptidkette wird durch die Poren der Membranen transportiert, die sich mit Hilfe von Rezeptoren öffnen. Dadurch befinden sich Proteinuntereinheiten im Intermembranraum gr. ENV. An die entstehenden Polypeptide kann sich ein Oligosaccharid (Glykosylierung) anschließen, das von an der Innenfläche der Membran angelagertem Dolicholphosphat abgespalten wird. Anschließend wird der Inhalt des Lumens der Tubuli und Zisternen gr. EPS wird durch Transportvesikel in das cis-Kompartiment des Golgi-Komplexes transportiert, wo es weiter umgewandelt wird.

Glattes (akörniges) EPS. Es könnte mit Mr. EPS ist eine Übergangszone, ist aber dennoch ein eigenständiges Organell mit eigenes System Rezeptor- und Enzymkomplexe. Es besteht aus einem komplexen Netzwerk von Tubuli, flachen und erweiterten Zisternen und Transportblasen, aber wenn in gr. EPS wird von Panzern dominiert, dann in einem glatten Endoplasmatisches Retikulum(glattes EPS) mehr Tubuli mit einem Durchmesser von etwa 50 ... 100 nm.

An den Membranen glatt. ERs heften sich nicht an Ribosomen, was auf das Fehlen von Rezeptoren für diese Organellen zurückzuführen ist. Also glatt. EPS ist, obwohl es eine morphologische Fortsetzung des Körnchens ist, nicht nur ein endoplasmatisches Retikulum, auf dem in dieser Moment keine Ribosomen, sondern eine unabhängige Organelle, an die sich keine Ribosomen anheften können.

Froh. EPS ist an der Synthese von Fetten, dem Stoffwechsel von Glykogen, Polysacchariden, Steroidhormonen und einigen Arzneimitteln (insbesondere Barbituraten) beteiligt. Im glatten EPS durchlaufen die letzten Schritte bei der Synthese aller Lipide in Zellmembranen. Auf den Membranen glatt. EPS sind lipidumwandelnde Enzyme - Flippasen, die Fettmoleküle bewegen und die Asymmetrie der Lipidschichten aufrechterhalten.

Froh. EPS ist in Muskelgeweben gut entwickelt, insbesondere in gestreiften. In Skelett- und Herzmuskeln bildet es eine große spezialisierte Struktur - das sarkoplasmatische Retikulum oder L-System.

Das sarkoplasmatische Retikulum besteht aus sich gegenseitig durchziehenden Netzwerken von L-Tubuli und marginalen Zisternen. Sie flechten spezielle kontraktile Muskelorganellen - Myofibrillen. In quergestreiftem Muskelgewebe enthält die Organelle ein Protein – Calsequestrin, das bis zu 50 Ca 2+ -Ionen bindet. In glatten Muskelzellen und Nicht-Muskelzellen im Intermembranraum gibt es ein Protein namens Calreticulin, das auch Ca 2+ bindet.

Also glatt. EPS ist ein Reservoir von Ca 2+ -Ionen. Im Moment der Erregung der Zelle während der Depolarisation ihrer Membran werden Calciumionen aus dem EPS in das Hyaloplasma entfernt, der führende Mechanismus, der die Muskelkontraktion auslöst. Dies wird begleitet von einer Kontraktion von Zellen und Muskelfasern aufgrund der Wechselwirkung von Actomyosin- oder Actominimyosin-Komplexen von Myofibrillen. Im Ruhezustand wird Ca 2+ in das Lumen der glatten Tubuli reabsorbiert. EPS, das zu einer Abnahme des Calciumgehalts in der zytoplasmatischen Matrix führt und mit einer Entspannung der Myofibrillen einhergeht. Calciumpumpenproteine ​​regulieren den transmembranen Ionentransport.

Eine Erhöhung der Konzentration von Ca 2+ -Ionen in der zytoplasmatischen Matrix beschleunigt auch die sekretorische Aktivität von Nicht-Muskelzellen und stimuliert die Bewegung von Zilien und Flagellen.

Froh. EPS deaktiviert verschiedene körperschädigende Stoffe durch Oxidation mit Hilfe einer Reihe spezieller Enzyme, insbesondere in Leberzellen. So treten bei einigen Vergiftungen acidophile Zonen (die keine RNA enthalten) in den Leberzellen auf, die vollständig mit einem glatten endoplasmatischen Retikulum gefüllt sind.

In der Nebennierenrinde, in den endokrinen Zellen der Gonaden glatt. ER ist an der Synthese von Steroidhormonen beteiligt, und Schlüsselenzyme der Steroidogenese befinden sich auf seinen Membranen. In solchen Endokrinozyten froh. EPS hat das Aussehen zahlreicher Tubuli, die im Querschnitt als zahlreiche Vesikel sichtbar sind.

Froh. EPS wird aus gr gebildet. ENV. Teilweise glatt. EPS sind neue Lipoprotein-Membranbereiche gebildet, ohne Ribosomen. Diese Bereiche können wachsen, sich von Körnermembranen abspalten und als eigenständiges Vakuolensystem fungieren.

Organellen- permanente, notwendigerweise vorhandene Komponenten der Zelle, die bestimmte Funktionen erfüllen.

Endoplasmatisches Retikulum

Endoplasmatisches Retikulum (ER), oder Endoplasmatisches Retikulum (EPR), ist eine Einmembran-Organelle. Es ist ein System von Membranen, die "Tanks" und Kanäle bilden, die miteinander verbunden sind und einen einzigen Innenraum begrenzen - EPS-Hohlräume. Die Membranen sind einerseits mit der Zytoplasmamembran, andererseits mit der äußeren Kernmembran verbunden. Es gibt zwei Arten von EPS: 1) rau (körnig), das Ribosomen auf seiner Oberfläche enthält, und 2) glatt (akörnig), dessen Membranen keine Ribosomen tragen.

Funktionen: 1) Transport von Stoffen von einem Teil der Zelle zum anderen, 2) Aufteilung des Zytoplasmas der Zelle in Kompartimente ("Kompartimente"), 3) Synthese von Kohlenhydraten und Lipiden (glattes ER), 4) Proteinsynthese (raues ER). ), 5) Ort der Bildung des Golgi-Apparats .

Oder Golgi-Komplex, ist eine Einmembran-Organelle. Es ist ein Stapel abgeflachter "Tanks" mit verbreiterten Kanten. Ihnen ist ein System kleiner Einzelmembranbläschen (Golgi-Vesikel) zugeordnet. Jeder Stapel besteht normalerweise aus 4-6 "Tanks", ist eine strukturelle und funktionelle Einheit des Golgi-Apparats und wird als Dictyosom bezeichnet. Die Anzahl der Dictyosomen in einer Zelle reicht von einem bis zu mehreren hundert. In Pflanzenzellen werden Dictyosomen isoliert.

Der Golgi-Apparat befindet sich normalerweise in der Nähe des Zellkerns (in tierischen Zellen oft in der Nähe des Zellzentrums).

Funktionen des Golgi-Apparats: 1) Anhäufung von Proteinen, Lipiden, Kohlenhydraten, 2) Modifikation der ankommenden organische Materie, 3) „Verpackung“ von Proteinen, Lipiden, Kohlenhydraten in Membranvesikel, 4) Sekretion von Proteinen, Lipiden, Kohlenhydraten, 5) Synthese von Kohlenhydraten und Lipiden, 6) Ort der Bildung von Lysosomen. Die sekretorische Funktion ist die wichtigste, daher ist der Golgi-Apparat in den sekretorischen Zellen gut entwickelt.

Lysosomen

Lysosomen- Einmembranorganellen. Sie sind kleine Bläschen (Durchmesser von 0,2 bis 0,8 Mikron), die eine Reihe hydrolytischer Enzyme enthalten. Enzyme werden im rauen ER synthetisiert, bewegen sich zum Golgi-Apparat, wo sie modifiziert und in Membranvesikel verpackt werden, die nach der Trennung vom Golgi-Apparat zu eigentlichen Lysosomen werden. Ein Lysosom kann 20 bis 60 enthalten verschiedene Sorten hydrolytische Enzyme. Der Abbau von Stoffen durch Enzyme wird genannt Lyse.

Unterscheiden: 1) primäre Lysosomen, 2) sekundäre Lysosomen. Primäre Lysosomen werden Lysosomen genannt, die vom Golgi-Apparat abgelöst sind. Primäre Lysosomen sind ein Faktor, der die Exozytose von Enzymen aus der Zelle sicherstellt.

Sekundäre Lysosomen werden Lysosomen genannt, die durch die Fusion primärer Lysosomen mit endozytischen Vakuolen entstehen. In diesem Fall verdauen sie Substanzen, die durch Phagozytose oder Pinozytose in die Zelle gelangt sind, weshalb sie als Verdauungsvakuolen bezeichnet werden können.

Autophagie- der Prozess der Zerstörung von Strukturen, die für die Zelle unnötig sind. Zuerst wird die zu zerstörende Struktur von einer einzigen Membran umgeben, dann verschmilzt die gebildete Membrankapsel mit dem primären Lysosom, wodurch auch ein sekundäres Lysosom (autophagische Vakuole) gebildet wird, in dem diese Struktur verdaut wird. Verdauungsprodukte werden vom Zytoplasma der Zelle absorbiert, aber ein Teil des Materials bleibt unverdaut. Das sekundäre Lysosom, das dieses unverdaute Material enthält, wird Restkörper genannt. Durch Exozytose werden unverdaute Partikel aus der Zelle entfernt.

Autolyse- Selbstzerstörung der Zelle, resultierend aus der Freisetzung des Inhalts von Lysosomen. Normalerweise findet Autolyse während Metamorphosen (Verschwinden des Schwanzes der Froschkaulquappe), Rückbildung der Gebärmutter nach der Geburt, in Gewebenekroseherden statt.

Funktionen von Lysosomen: 1) intrazelluläre Verdauung organischer Substanzen, 2) Zerstörung unnötiger zellulärer und nicht-zellulärer Strukturen, 3) Teilnahme an den Prozessen der Zellreorganisation.

Vakuolen

Vakuolen- Einmembran-Organoide, sind "Tanks", die mit wässrigen Lösungen organischer und anorganischer Substanzen gefüllt sind. Das ER und der Golgi-Apparat sind an der Bildung von Vakuolen beteiligt. Junge Pflanzenzellen enthalten viele kleine Vakuolen, die dann, wenn die Zellen wachsen und sich differenzieren, miteinander verschmelzen und eine große bilden zentrale Vakuole. Die zentrale Vakuole kann bis zu 95 % des Volumens einer reifen Zelle einnehmen, während der Zellkern und die Organellen an die Zellmembran zurückgeschoben werden. Die Membran, die die Pflanzenvakuole umgibt, wird Tonoplast genannt. Die Flüssigkeit, die die Pflanzenvakuole füllt, wird genannt Zellflüssigkeit. Die Zusammensetzung des Zellsaftes umfasst wasserlösliche organische und anorganische Salze, Monosaccharide, Disaccharide, Aminosäuren, End- oder toxische Stoffwechselprodukte (Glykoside, Alkaloide), einige Farbstoffe (Anthocyane).

Tierische Zellen enthalten kleine Verdauungs- und autophagische Vakuolen, die zur Gruppe der sekundären Lysosomen gehören und hydrolytische Enzyme enthalten. Einzellige Tiere haben auch kontraktile Vakuolen, die die Funktion der Osmoregulation und Ausscheidung übernehmen.

Vakuolenfunktionen: 1) Ansammlung und Speicherung von Wasser, 2) Regulierung des Wasser-Salz-Stoffwechsels, 3) Aufrechterhaltung des Turgordrucks, 4) Ansammlung wasserlöslicher Metaboliten, Reserven von Nährstoffen, 5) Färbung von Blüten und Früchten und dadurch Anziehung von Bestäubern und Samenverbreitern , 6) siehe Lysosomenfunktionen.

Endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat, Lysosomen und Vakuolen bilden sich einzelnes vakuoläres Netzwerk der Zelle, deren einzelne Elemente sich ineinander verwandeln können.

Mitochondrien

1 - äußere Membran;
2 - innere Membran; 3 - Matrix; 4 - Christa; 5 - Multienzymsystem; 6 - zirkuläre DNA.

Form, Größe und Anzahl der Mitochondrien sind äußerst variabel. Die Form der Mitochondrien kann stäbchenförmig, rund, spiralförmig, becherförmig, verzweigt sein. Die Länge der Mitochondrien liegt zwischen 1,5 und 10 µm, der Durchmesser zwischen 0,25 und 1,00 µm. Die Anzahl der Mitochondrien in einer Zelle kann mehrere tausend erreichen und hängt von der Stoffwechselaktivität der Zelle ab.

Mitochondrien werden von zwei Membranen begrenzt. Die äußere Membran der Mitochondrien (1) ist glatt, die innere (2) bildet zahlreiche Falten - Cristae(4). Cristae vergrößern die Oberfläche der inneren Membran, die Multienzymsysteme (5) beherbergt, die an der Synthese von ATP-Molekülen beteiligt sind. Der Innenraum der Mitochondrien ist mit Matrix gefüllt (3). Die Matrix enthält ringförmige DNA (6), spezifische mRNA, Ribosomen vom prokaryotischen Typ (70S-Typ), Enzyme des Krebszyklus.

Mitochondriale DNA ist nicht mit Proteinen verbunden ("nackt"), ist an der inneren Membran der Mitochondrien befestigt und trägt Informationen über die Struktur von etwa 30 Proteinen. Zum Aufbau eines Mitochondriums sind viel mehr Proteine ​​erforderlich, daher sind Informationen über die meisten mitochondrialen Proteine ​​​​in der Kern-DNA enthalten, und diese Proteine ​​​​werden im Zytoplasma der Zelle synthetisiert. Mitochondrien können sich autonom vermehren, indem sie sich in zwei Teile teilen. Zwischen der äußeren und der inneren Membran liegt Protonenreservoir, wo die Akkumulation von H + stattfindet.

Mitochondriale Funktionen: 1) ATP-Synthese, 2) Sauerstoffabbau organischer Substanzen.

Nach einer der Hypothesen (Theorie der Symbiogenese) stammen die Mitochondrien von uralten freilebenden aeroben prokaryotischen Organismen ab, die, nachdem sie versehentlich in die Wirtszelle eingedrungen waren, mit ihr einen für beide Seiten vorteilhaften symbiotischen Komplex bildeten. Die folgenden Daten unterstützen diese Hypothese. Erstens hat mitochondriale DNA die gleichen strukturellen Merkmale wie die DNA moderner Bakterien (in einem Ring geschlossen, nicht mit Proteinen assoziiert). Zweitens gehören mitochondriale Ribosomen und bakterielle Ribosomen zum selben Typ, dem 70S-Typ. Drittens ähnelt der Mechanismus der mitochondrialen Teilung dem von Bakterien. Viertens wird die Synthese von mitochondrialen und bakteriellen Proteinen durch dieselben Antibiotika gehemmt.

Plastiden

1 - äußere Membran; 2 - innere Membran; 3 - Stroma; 4 - Thylakoid; 5 - Grana; 6 - Lamellen; 7 - Stärkekörner; 8 - Lipidtropfen.

Plastiden sind einzigartig Pflanzenzellen. Unterscheiden drei Haupttypen von Plastiden: Leukoplasten - farblose Plastiden in den Zellen von ungefärbten Pflanzenteilen, Chromoplasten - farbige Plastiden sind normalerweise gelb, rot und orangefarbene Blüten Chloroplasten sind grüne Plastiden.

Chloroplasten. In den Zellen höherer Pflanzen haben Chloroplasten die Form einer bikonvexen Linse. Die Länge der Chloroplasten reicht von 5 bis 10 Mikrometer, der Durchmesser von 2 bis 4 Mikrometer. Chloroplasten sind von zwei Membranen begrenzt. Die äußere Membran (1) ist glatt, die innere (2) hat eine komplexe Faltstruktur. Die kleinste Falte heißt Thylakoid(4). Eine Gruppe von Thylakoiden, die wie ein Stapel Münzen gestapelt sind, wird genannt facettiert(5). Der Chloroplast enthält durchschnittlich 40-60 Körner, die in einem Schachbrettmuster angeordnet sind. Die Granulate sind durch abgeflachte Kanäle miteinander verbunden - Lamellen(6). Die Thylakoidmembranen enthalten photosynthetische Pigmente und Enzyme, die für die ATP-Synthese sorgen. Das wichtigste photosynthetische Pigment ist Chlorophyll, das dafür verantwortlich ist grüne Farbe Chloroplasten.

Der Innenraum der Chloroplasten ist gefüllt Stroma(3). Das Stroma enthält kreisförmige nackte DNA, Ribosomen vom Typ 70S, Enzyme des Calvin-Zyklus und Stärkekörner (7). In jedem Thylakoid befindet sich ein Protonenreservoir, H + sammelt sich an. Chloroplasten sind wie Mitochondrien in der Lage, sich autonom zu reproduzieren, indem sie sich in zwei Teile teilen. Sie kommen in den Zellen der grünen Teile höherer Pflanzen vor, insbesondere in vielen Chloroplasten in Blättern und grünen Früchten. Die Chloroplasten niederer Pflanzen werden als Chromatophoren bezeichnet.

Funktion der Chloroplasten: Photosynthese. Es wird angenommen, dass Chloroplasten von alten endosymbiotischen Cyanobakterien abstammen (Symbiogenese-Theorie). Grundlage dieser Annahme ist die Ähnlichkeit von Chloroplasten und modernen Bakterien in vielerlei Hinsicht (kreisförmige, „nackte“ DNA, Ribosomen vom Typ 70S, Fortpflanzungsmodus).

Leukoplasten. Die Form variiert (kugelförmig, abgerundet, schalenförmig usw.). Leukoplasten sind von zwei Membranen begrenzt. Die äußere Membran ist glatt, die innere bildet kleine Thylakoide. Das Stroma enthält kreisförmige "nackte" DNA, Ribosomen vom 70S-Typ, Enzyme für die Synthese und Hydrolyse von Reservenährstoffen. Es gibt keine Pigmente. Besonders viele Leukoplasten haben Zellen der unterirdischen Organe der Pflanze (Wurzeln, Knollen, Rhizome usw.). Funktion von Leukoplasten: Synthese, Akkumulation und Speicherung von Reservenährstoffen. Amyloplasten- Leukoplasten, die Stärke synthetisieren und akkumulieren, Elaioplasten- Öle, Proteinoplasten- Eichhörnchen. Im selben Leukoplasten können sich verschiedene Substanzen anreichern.

Chromoplasten. Begrenzt durch zwei Membranen. Die äußere Membran ist glatt, die innere ebenfalls glatt oder bildet einzelne Thylakoide. Das Stroma enthält ringförmige DNA und Pigmente - Carotinoide, die den Chromoplasten eine gelbe, rote oder orange Farbe verleihen. Die Form der Ansammlung von Pigmenten ist unterschiedlich: in Form von Kristallen, gelöst in Lipidtropfen (8) usw. Sie sind in den Zellen reifer Früchte, Blütenblätter, Herbstblätter, selten - Hackfrüchte. Chromoplasten gelten als Endstadium der Plastidenentwicklung.

Funktion von Chromoplasten: Blüten und Früchte färben und dadurch Bestäuber und Samenverbreiter anlocken.

Aus Proplastiden können alle Arten von Plastiden gebildet werden. Proplastiden- kleine Organellen, die in meristematischen Geweben enthalten sind. Da Plastiden einen gemeinsamen Ursprung haben, sind zwischen ihnen Umwandlungen möglich. Leukoplasten können sich in Chloroplasten (Grünfärbung der Kartoffelknollen im Licht) verwandeln, Chloroplasten in Chromoplasten (Vergilbung der Blätter und Rötung der Früchte). Die Umwandlung von Chromoplasten in Leukoplasten oder Chloroplasten gilt als unmöglich.

Ribosomen

1 - große Untereinheit; 2 - kleine Untereinheit.

Ribosomen- Nicht-Membran-Organellen mit einem Durchmesser von etwa 20 nm. Ribosomen bestehen aus zwei Untereinheiten, einer großen und einer kleinen, in die sie dissoziieren können. Die chemische Zusammensetzung von Ribosomen besteht aus Proteinen und rRNA. rRNA-Moleküle machen 50–63 % der Masse des Ribosoms aus und bilden sein strukturelles Gerüst. Es gibt zwei Arten von Ribosomen: 1) eukaryotische (mit Sedimentationskonstanten des gesamten Ribosoms - 80S, kleine Untereinheit - 40S, große - 60S) und 2) prokaryotische (jeweils 70S, 30S, 50S).

Ribosomen vom eukaryotischen Typ enthalten 4 rRNA-Moleküle und etwa 100 Proteinmoleküle, während Ribosomen vom prokaryotischen Typ 3 rRNA-Moleküle und etwa 55 Proteinmoleküle enthalten. Während der Proteinbiosynthese können Ribosomen einzeln „arbeiten“ oder sich zu Komplexen verbinden - Polyribosomen (Polysomen). In solchen Komplexen sind sie durch ein einziges mRNA-Molekül miteinander verbunden. Prokaryotische Zellen haben nur Ribosomen vom 70S-Typ. Eukaryotische Zellen haben sowohl Ribosomen vom 80S-Typ (raue ER-Membranen, Zytoplasma) als auch Ribosomen vom 70S-Typ (Mitochondrien, Chloroplasten).

Eukaryotische Ribosomenuntereinheiten werden im Nukleolus gebildet. Die Assoziation von Untereinheiten zu einem ganzen Ribosom erfolgt in der Regel während der Proteinbiosynthese im Zytoplasma.

Ribosomenfunktion: Aufbau der Polypeptidkette (Proteinsynthese).

Zytoskelett

Zytoskelett bestehend aus Mikrotubuli und Mikrofilamenten. Mikrotubuli sind zylindrische unverzweigte Strukturen. Die Länge der Mikrotubuli reicht von 100 µm bis 1 mm, der Durchmesser beträgt etwa 24 nm und die Wandstärke 5 nm. Der chemische Hauptbestandteil ist das Protein Tubulin. Mikrotubuli werden durch Colchicin zerstört. Mikrofilamente - Fäden mit einem Durchmesser von 5-7 nm, bestehen aus Aktinprotein. Mikrotubuli und Mikrofilamente bilden komplexe Knäuel im Zytoplasma. Funktionen des Zytoskeletts: 1) Bestimmung der Zellform, 2) Unterstützung für Organellen, 3) Bildung einer Teilungsspindel, 4) Teilnahme an Zellbewegungen, 5) Organisation des Zytoplasmaflusses.

Enthält zwei Zentriolen und eine Zentrosphäre. Zentriol ist ein Zylinder, dessen Wand aus neun Gruppen von drei verschmolzenen Mikrotubuli (9 Tripletts) besteht, die in bestimmten Abständen durch Querverbindungen miteinander verbunden sind. Zentriolen sind gepaart, wo sie im rechten Winkel zueinander stehen. Vor der Zellteilung divergieren Zentriolen zu entgegengesetzten Polen, und in der Nähe jedes von ihnen erscheint eine Tochterzentriole. Sie bilden eine Teilungsspindel, die zur gleichmäßigen Verteilung des Erbguts zwischen den Tochterzellen beiträgt. In den Zellen höherer Pflanzen (Gymnospermen, Angiospermen) hat das Zellzentrum keine Zentriolen. Zentriolen sind selbstreproduzierende Organellen des Zytoplasmas, sie entstehen durch Vervielfältigung bereits vorhandener Zentriolen. Funktionen: 1) Gewährleistung der Divergenz der Chromosomen zu den Zellpolen während der Mitose oder Meiose, 2) Organisationszentrum des Zytoskeletts.

Organellen der Bewegung

Sie sind nicht in allen Zellen vorhanden. Zu den Bewegungsorganellen gehören Zilien (Ciliaten, Epithel der Atemwege), Flagellen (Flagellaten, Spermatozoen), Pseudopoden (Rhizome, Leukozyten), Myofibrillen (Muskelzellen) usw.

Flagellen und Flimmerhärchen- Organellen einer fadenförmigen Form stellen ein von einer Membran begrenztes Axonem dar. Axoneme - zylindrische Struktur; Die Wand des Zylinders wird von neun Paaren von Mikrotubuli gebildet, in seiner Mitte befinden sich zwei einzelne Mikrotubuli. An der Basis des Axonems befinden sich Basalkörper, die durch zwei senkrecht zueinander stehende Zentriolen dargestellt werden (jeder Basalkörper besteht aus neun Tripletts von Mikrotubuli; in seiner Mitte befinden sich keine Mikrotubuli). Die Länge des Flagellums erreicht 150 µm, die Zilien sind um ein Vielfaches kürzer.

Myofibrillen bestehen aus Aktin- und Myosin-Myofilamenten, die für die Kontraktion der Muskelzellen sorgen.

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Die Struktur des endoplasmatischen Retikulums

Bestimmung 1

Endoplasmatisches Retikulum(EPS, endoplasmatisches Retikulum) ist ein komplexes ultramikroskopisches, stark verzweigtes, miteinander verbundenes Membransystem, das die Masse des Zytoplasmas aller eukaryotischen Zellen mehr oder weniger gleichmäßig durchdringt.

EPS ist eine Membranorganelle, die aus flachen Membransäcken besteht - Zisternen, Kanäle und Tubuli. Aufgrund dieser Struktur vergrößert das endoplasmatische Retikulum die Fläche der inneren Oberfläche der Zelle erheblich und teilt die Zelle in Abschnitte. Es ist innen gefüllt Matrix(Mäßig dichtes Schüttgut (Syntheseprodukt)). Inhalt verschiedener Chemikalien in Abschnitten ist nicht dasselbe, daher in der Zelle, sowohl gleichzeitig als auch in einer bestimmten Reihenfolge, verschiedene chemische Reaktionen in einem kleinen Zellvolumen. Das endoplasmatische Retikulum mündet in Kernraum(ein Hohlraum zwischen zwei Membranen eines Karyolems).

Die Membran des endoplasmatischen Retikulums besteht aus Proteinen und Lipiden (hauptsächlich Phospholipiden) sowie Enzymen: Adenosintriphosphatase und Enzymen zur Synthese von Membranlipiden.

Es gibt zwei Arten von endoplasmatischem Retikulum:

• glatt (agranulär, AES), dargestellt durch Tubuli, die miteinander anastomosieren und keine Ribosomen auf der Oberfläche haben;
• Rauh (granular, grES), die ebenfalls aus miteinander verbundenen Tanks bestehen, aber mit Ribosomen bedeckt sind.

Bemerkung 1

Manchmal weisen sie mehr zu vorübergehend oder vorübergehend(tES) endoplasmatisches Retikulum, das sich im Bereich des Übergangs von einem ES-Typ zu einem anderen befindet.

Granuläres ES ist charakteristisch für alle Zellen (außer Spermatozoen), aber der Grad seiner Entwicklung ist unterschiedlich und hängt von der Spezialisierung der Zelle ab.

GRES von epithelialen Drüsenzellen (Pankreas produziert Verdauungsenzyme, Leber synthetisiert Serumalbumin), Fibroblasten (Bindegewebszellen produzieren Kollagenprotein) ist hoch entwickelt, Plasma Zellen(Produktion von Immunglobulinen).

Agranuläres ES überwiegt in den Zellen der Nebennieren (Synthese von Steroidhormonen), in Muskelzellen (Kalziumstoffwechsel), in den Zellen der Fundusdrüsen des Magens (Freisetzung von Chloridionen).

Eine andere Art von EPS-Membranen sind verzweigte Membrantubuli, die im Inneren eine große Anzahl spezifischer Enzyme enthalten, und Vesikel - kleine, von Membranen umgebene Vesikel, die sich hauptsächlich neben den Tubuli und Zisternen befinden. Sie sorgen für den Transfer der synthetisierten Substanzen.

EPS-Funktionen

Das endoplasmatische Retikulum ist ein Apparat für die Synthese und teilweise den Transport von zytoplasmatischen Substanzen, dank denen die Zelle komplexe Funktionen ausführt.

Bemerkung 2

Die Funktionen beider EPS-Typen sind mit der Synthese und dem Transport von Stoffen verbunden. Das endoplasmatische Retikulum ist ein universelles Transportsystem.

Glattes und raues endoplasmatisches Retikulum mit ihren Membranen und Inhalten (Matrix) erfüllen gemeinsame Funktionen:

• teilen (strukturieren), wodurch das Zytoplasma geordnet verteilt wird und sich nicht vermischt und auch verhindert, dass zufällige Substanzen in die Organelle gelangen;
• Transmembrantransport, durch den die notwendigen Substanzen durch die Membranwand übertragen werden;
• Synthese von Membranlipiden unter Beteiligung von in der Membran selbst enthaltenen Enzymen und Sicherstellung der Reproduktion des endoplasmatischen Retikulums;
• Aufgrund der zwischen den beiden Oberflächen der ES-Membranen auftretenden Potentialdifferenz ist es möglich, die Leitung von Anregungspulsen sicherzustellen.

Darüber hinaus hat jeder Netzwerktyp seine eigenen spezifischen Funktionen.

Funktionen des glatten (agranulären) endoplasmatischen Retikulums

Das agranuläre endoplasmatische Retikulum erfüllt neben den benannten Funktionen, die beiden ES-Typen gemeinsam sind, auch nur ihm eigene Funktionen:

• Kalziumdepot. In vielen Zellen (Skelettmuskel, Herz, Eier, Neuronen) gibt es Mechanismen, die die Konzentration von Calciumionen verändern können. Gestreiftes Muskelgewebe enthält ein spezialisiertes endoplasmatisches Retikulum, das als sarkoplasmatisches Retikulum bezeichnet wird. Dies ist ein Reservoir an Calciumionen, und die Membranen dieses Netzwerks enthalten leistungsstarke Calciumpumpen, die in der Lage sind, in Hundertstelsekunden eine große Menge Calcium in das Zytoplasma auszustoßen oder in die Hohlräume der Netzwerkkanäle zu transportieren.
• Lipidsynthese, Substanzen wie Cholesterin und Steroidhormone. Steroidhormone werden hauptsächlich in den endokrinen Zellen der Gonaden und Nebennieren, in den Zellen der Nieren und der Leber synthetisiert. Darmzellen synthetisieren Lipide, die in die Lymphe und dann ins Blut ausgeschieden werden;

Entgiftungsfunktion– Neutralisierung von exogenen und endogenen Toxinen;

Beispiel 1

Nierenzellen (Hepatozyten) enthalten Oxidase-Enzyme, die Phenobarbital zerstören können.

Organellenenzyme sind daran beteiligt Glykogensynthese(in Leberzellen).

Funktionen des rauen (körnigen) endoplasmatischen Retikulums

Für granuläres endoplasmatisches Retikulum, außer den aufgeführten gemeinsame Funktionen, es gibt auch spezielle:

• Proteinsynthese beim TPP hat einige Besonderheiten. Es beginnt an freien Polysomen, die anschließend an ES-Membranen binden.
• Das körnige endoplasmatische Retikulum synthetisiert: alle Proteine ​​der Zellmembran (mit Ausnahme einiger hydrophober Proteine, Proteine ​​der inneren Membranen von Mitochondrien und Chloroplasten), spezifische Proteine ​​der inneren Phase von Membranorganellen sowie sekretorische Proteine, die durch die transportiert werden Zelle und treten in den extrazellulären Raum ein.
• Posttranslationale Modifikation von Proteinen: Hydroxylierung, Sulfatierung, Phosphorylierung. Ein wichtiger Prozess ist die Glykosylierung, die unter der Wirkung des membrangebundenen Enzyms Glykosyltransferase stattfindet. Die Glykosylierung erfolgt vor der Sekretion oder dem Transport von Stoffen zu bestimmten Teilen der Zelle (Golgi-Komplex, Lysosomen oder Plasmalemma).
• Transport von Stoffen entlang des intramembranären Teils des Netzwerks. Synthetisierte Proteine ​​bewegen sich entlang der ES-Intervalle zum Golgi-Komplex, der Substanzen aus der Zelle entfernt.
• aufgrund der Beteiligung des granulären endoplasmatischen Retikulums der Golgi-Komplex entsteht.

Die Funktionen des granulären endoplasmatischen Retikulums sind mit dem Transport von Proteinen verbunden, die in Ribosomen synthetisiert werden und sich auf seiner Oberfläche befinden. Synthetisierte Proteine ​​treten in das ER ein, verdrehen sich und nehmen eine Tertiärstruktur an.

Das Protein, das zu den Tanks transportiert wird, verändert sich auf dem Weg erheblich. Es kann beispielsweise phosphoryliert oder in ein Glykoprotein umgewandelt werden. Der übliche Weg für ein Protein führt durch das granuläre ER zum Golgi-Apparat, von wo aus es entweder die Zelle verlässt oder in andere Organellen derselben Zelle (wie Lysosomen) eintritt oder als Speichergranulat abgelagert wird.

In Leberzellen nehmen sowohl das körnige als auch das nicht körnige endoplasmatische Retikulum an den Prozessen der Entgiftung toxischer Substanzen teil, die dann aus der Zelle entfernt werden.

Das endoplasmatische Retikulum hat wie die äußere Plasmamembran eine selektive Permeabilität, wodurch die Konzentration von Substanzen innerhalb und außerhalb der Retikulumkanäle nicht gleich ist. Es ist wichtig für die Funktion der Zelle.

Beispiel 2

Im endoplasmatischen Retikulum von Muskelzellen befinden sich mehr Calciumionen als in seinem Zytoplasma. Calciumionen verlassen die Kanäle des endoplasmatischen Retikulums und starten den Kontraktionsprozess der Muskelfasern.

Bildung des endoplasmatischen Retikulums

Die Lipidkomponenten der Membranen des endoplasmatischen Retikulums werden von den Enzymen des Netzwerks selbst synthetisiert, das Protein stammt von den Ribosomen, die sich auf seinen Membranen befinden. Das glatte (agranuläre) endoplasmatische Retikulum hat keine eigenen Proteinsynthesefaktoren, daher wird angenommen, dass diese Organelle als Ergebnis des Verlustes von Ribosomen durch das granuläre endoplasmatische Retikulum gebildet wird.

Ein bisschen Geschichte

Die Zelle gilt als die kleinste Baueinheit eines jeden Organismus, besteht aber auch aus etwas. Einer seiner Bestandteile ist das endoplasmatische Retikulum. Darüber hinaus ist EPS im Prinzip ein obligatorischer Bestandteil jeder Zelle (mit Ausnahme einiger Viren und Bakterien). Es wurde bereits 1945 vom amerikanischen Wissenschaftler K. Porter entdeckt. Er bemerkte die Systeme von Tubuli und Vakuolen, die sich sozusagen um den Kern ansammelten. Porter bemerkte auch, dass die Größen von EPS in den Zellen verschiedener Lebewesen und sogar Organe und Gewebe desselben Organismus einander nicht ähnlich sind. Er kam zu dem Schluss, dass dies auf die Funktionen einer bestimmten Zelle, den Grad ihrer Entwicklung sowie das Stadium der Differenzierung zurückzuführen ist. Beim Menschen ist EPS zum Beispiel in den Zellen des Darms, der Schleimhäute und der Nebennieren sehr gut entwickelt.

Konzept

EPS ist ein System aus Tubuli, Tubuli, Vesikeln und Membranen, die sich im Zytoplasma der Zelle befinden.

Endoplasmatisches Retikulum: Struktur und Funktionen

Kurze Informationen zu den anderen wichtigsten Bestandteilen der Zelle

Zytoplasma: Struktur und Funktionen

Zellmembran: Aufbau und Funktionen

Kern: Struktur und Funktionen

Ribosomen

Sie sind Organellen, die für die grundlegende Proteinsynthese sorgen. Sie können sich sowohl im freien Raum des Zytoplasmas der Zelle als auch in Kombination mit anderen Organellen (z. B. dem endoplasmatischen Retikulum) befinden. Wenn sich die Ribosomen auf den Membranen des rauen EPS befinden (an den Außenwänden der Membranen erzeugen die Ribosomen Rauheit) , die Effizienz der Proteinsynthese steigt um ein Vielfaches. Dies wurde durch zahlreiche wissenschaftliche Experimente bewiesen.

Golgi-Komplex

Ein Organoid, das aus mehreren Hohlräumen besteht, die ständig Blasen unterschiedlicher Größe absondern. Die angesammelten Substanzen werden auch für die Bedürfnisse der Zelle und des Körpers verwendet. Der Golgi-Komplex und das endoplasmatische Retikulum liegen oft nebeneinander.

Lysosomen

Organellen, die von einer speziellen Membran umgeben sind und die Verdauungsfunktion der Zelle übernehmen, werden Lysosomen genannt.

Mitochondrien

Organellen, die von mehreren Membranen umgeben sind und eine Energiefunktion ausüben, dh die Synthese von ATP-Molekülen bereitstellen und die erhaltene Energie in der Zelle verteilen.

Plastiden. Arten von Plastiden

Chloroplasten (Funktion der Photosynthese);

Chromoplasten (Akkumulation und Konservierung von Carotinoiden);

Leukoplasten (Akkumulation und Speicherung von Stärke).

Organellen, die für die Fortbewegung bestimmt sind

Sie machen auch einige Bewegungen (Flagellen, Zilien, lange Fortsätze usw.).

Zellzentrum: Struktur und Funktionen