Endoplazmik retikulum
Endoplazmik retikulum (ER) sitoplazma boyunca uzanan bir membranöz sarnıç (düzleştirilmiş keseler) sistemidir. Genellikle hücredeki toplam membranın yarısından fazlasını oluşturur. Bu yapı ilk olarak, lekeli hücreler üzerinde yapılan çalışmaların bir tür geniş sitoplazmik yapının varlığını gösterdiğinde, daha sonra gastroplazma olarak adlandırıldığı 19. yüzyılın sonlarında not edildi. Elektron mikroskobu, 1940'lı yıllarda bu organelin morfolojisinin bugünkü adı verildiğinde çalışmasını mümkün kıldı.
Endoplazmik retikulum, fonksiyonel olarak farklı iki formda, pürüzsüz endoplazmik retikulum (SER) ve kaba endoplazmik retikulum (RER) olarak sınıflandırılabilir. İkisi arasındaki morfolojik ayrım, RER'in dış yüzeyine bağlı ribozom adı verilen protein sentezleyen parçacıkların varlığıdır.
Pürüzsüz endoplazmik retikulum
İnce tübüler membran veziküllerinin bir ağı olan SER'nin fonksiyonları, hücreden hücreye önemli ölçüde değişir. Önemli bir rol, plazma ve iç zarların ana bileşenleri olan fosfolipitlerin ve kolesterolün sentezidir. Fosfolipidler, yağ asitleri, gliserol fosfat ve diğer küçük suda çözünür moleküllerden, aktif bölgeleri sitozole bakacak şekilde ER membranına bağlanan enzimler tarafından oluşturulur. Bazı fosfolipidler, zar içindeki spesifik enzimler tarafından katalize edilen ER zarında kalırlar, oluşturuldukları iki tabakanın sitoplazmik tarafından ekzoplazmik veya iç tarafa "dönebilirler". Bu işlem, ER membranının simetrik büyümesini sağlar. Diğer fosfolipidler sitoplazmadan hücre zarı ve mitokondri gibi diğer membranöz yapılara özel fosfolipid transfer proteinleri yoluyla aktarılır.
Karaciğer hücrelerinde, SER metabolik süreçlerle üretilen çok çeşitli bileşiklerin detoksifikasyonu için uzmanlaşmıştır. Karaciğer SER, karsinojenlerin ve diğer organik moleküllerin parçalanmasını katalize eden sitokrom P450 adı verilen bir dizi enzim içerir. Adrenal bezlerin ve gonadların hücrelerinde, kolesterol, steroid hormonlarına dönüşümünün bir aşamasında SER'de modifiye edilir. Son olarak, sarkoplazmik retikulum olarak bilinen kas hücrelerindeki SER, sitoplazmadan kalsiyum iyonlarını diziler. Kas sinir uyaranları tarafından tetiklendiğinde, kalsiyum iyonları salınır ve kas kasılmasına neden olur.
Kaba endoplazmik retikulum
RER genellikle bir dizi bağlı düzleştirilmiş kesedir. Proteinlerin ve glikoproteinlerin sentezinde ve ihracatında merkezi bir rol oynar ve en iyi bu fonksiyonlarda uzmanlaşmış salgı hücrelerinde incelenir. İnsan vücudundaki birçok salgı hücresi, albümin gibi serum proteinlerini salgılayan karaciğer hücrelerini, insülin, tükürük bezi ve sindirim enzimlerini salgılayan kıkırdak hücreleri gibi peptit hormonlarını salgılayan endokrin hücreleri ve kollajen ve proteoglıkanlar.
Ribozomlar, amino asitlerden proteinleri sentezleyen parçacıklardır. Dört RNA molekülünden ve büyük ve küçük bir alt birime monte edilmiş 40 ila 80 proteinden oluşur. Ribozomlar, hücrenin sitoplazmasında serbesttir (yani zarlara bağlı değildir) veya RER'ye bağlanır. Lizozomal enzimler, ER, Golgi ve hücre zarları için hedeflenen proteinler ve hücreden salgılanacak proteinler membrana bağlı ribozomlar üzerinde sentezlenenler arasındadır. Serbest ribozomlar üzerinde, sitosolde kalan ve dış zarın iç yüzeyine bağlı proteinlerin yanı sıra çekirdeğe, mitokondriye, kloroplastlara, peroksizomlara ve diğer organellere dahil edilecek proteinlerdir. Proteinlerin özel özellikleri, hücrelerin içindeki veya dışındaki belirli yerlere taşınmak için bunları etiketler. 1971'de Alman doğumlu hücresel ve moleküler biyolog Günter Blobel ve Arjantin doğumlu hücresel biyolog David Sabatini, proteinin amino terminal kısmının (yapılacak molekülün ilk kısmı) bir “sinyal sekansı” olarak işlev yapabileceğini öne sürdü. Böyle bir sinyal sekansının, büyüyen proteinin ER zarına bağlanmasını kolaylaştıracağını ve proteini membrana veya membrandan ER lümenine (iç mekan) yönlendirmesini önerdiler.
Sinyal hipotezi, geniş bir deneysel kanıt grubu tarafından kanıtlanmıştır. Bir haberci RNA molekülünde kodlanmış spesifik bir protein için planın çevirisi serbest bir ribozom üzerinde başlar. Büyüyen protein, amino-terminal ucunda sinyal sekansı ile ribozomdan çıkarken, sekans altı proteinli bir komplekse ve sinyal tanıma partikülü (SRP) olarak bilinen bir RNA molekülüne bağlanır. SRP ayrıca proteinin daha fazla oluşumunu durdurmak için ribozoma bağlanır. ER membranı, SRP-ribozom kompleksini RER membranına bağlayan reseptör bölgeleri içerir. Bağlanma üzerine, translasyon devam eder, SRP kompleksden ve sinyal sekansından ayrılır ve zardan iplik geçiren yeni proteinin translokon adı verilen bir kanal aracılığıyla ER lümenine ayrılır. Bu noktada, protein sitozolden kalıcı olarak ayrılır. Çoğu durumda, sinyal sekansı ER membranının lüminal yüzeyinde ortaya çıktığı için sinyal peptidaz adı verilen bir enzim tarafından proteinden ayrılır. Ek olarak, glikosilasyon olarak bilinen bir işlemde, bir glikoprotein oluşturmak üzere genellikle proteine oligosakkarit (kompleks şeker) zincirleri eklenir. ER lümeninin içinde protein, karakteristik üç boyutlu konformasyonuna katlanır.
Lümen içinde, hücreden salgılanacak proteinler, büyük ölçüde ribozom içermeyen bir bölge olan ER'nin geçiş kısmına yayılır. Orada moleküller, ER zarından ayrılan ve sitoplazmadan, genellikle Golgi kompleksi olan bir hedef membrana hareket eden küçük membrana bağlı taşıma veziküllerine paketlenir. Burada taşıma vezikül zarı Golgi membranı ile kaynaşır ve vezikül içeriği Golgi lümenine verilir. Bu, vezikül tomurcuklanması ve füzyonunun tüm süreçleri gibi, zarların kenarlığını korur; yani membranın sitoplazmik yüzeyi her zaman dışa bakar ve lümen içeriği her zaman sitoplazmadan ayrılır.
RER üzerinde yapılan bazı sekretuar olmayan proteinler, hücrenin zar sisteminin bir parçası olarak kalır. Bu membran proteinleri, sinyal sekansına ek olarak, lipitte çözünür amino asitlerden oluşan bir veya daha fazla çapa bölgesine sahiptir. Amino asitler, proteinin ER zarının fosfolipid iki tabakasına sabitlenerek tamamen ER lümenine geçişini önler.
