Endoplazemski retikulum
Endoplazemski retikulum (ER) je sistem membranskih cistern (sploščenih vrečk), ki se raztezajo po celotni citoplazmi. Pogosto predstavlja več kot polovico celotne membrane v celici. To strukturo so prvič opazili v poznem 19. stoletju, ko so študije obarvanih celic pokazale prisotnost neke vrste obsežne citoplazemske strukture, ki so jo nato poimenovali gastroplazma. Elektronski mikroskop je omogočil preučevanje morfologije tega organele v štiridesetih letih prejšnjega stoletja, ko je dobila današnje ime.
Endoplazemski retikulum lahko razvrstimo v dve funkcionalno ločeni obliki, gladki endoplazemski retikulum (SER) in grobi endoplazemski retikulum (RER). Morfološka razlika med obema je prisotnost delcev, ki sintetizirajo beljakovine, imenovanih ribosome, pritrjenih na zunanjo površino RER.
Gladki endoplazemski retikulum
Funkcije SER, mrežnih vezik finih cevastih membran, se od celice do celice močno razlikujejo. Pomembna vloga je sinteza fosfolipidov in holesterola, ki sta glavna sestavina plazme in notranjih membran. Fosfolipidi nastajajo iz maščobnih kislin, glicerol fosfata in drugih majhnih vodotopnih molekul z encimi, ki so vezani na membrano ER, njihova aktivna mesta pa so obrnjena proti citosolu. Nekateri fosfolipidi ostanejo v membrani ER, kjer se lahko katalizirajo s specifičnimi encimi v membranah "prelistajo" s citoplazemske strani dvosloja, kjer so nastali, na eksoplazmično ali notranjo stran. Ta postopek zagotavlja simetrično rast membrane ER. Drugi fosfolipidi se preko citoplazme prenašajo v druge membranske strukture, kot sta celična membrana in mitohondrij, s posebnimi fosfolipidnimi transfernimi proteini.
V jetrnih celicah je SER specializiran za razstrupljanje najrazličnejših spojin, ki nastanejo zaradi presnovnih procesov. Jetra SER vsebuje številne encime, imenovane citokrom P450, ki katalizirajo razgradnjo rakotvornih snovi in drugih organskih molekul. V celicah nadledvičnih žlez in žlez se holesterol v SER spremeni v eni fazi njegove pretvorbe v steroidne hormone. Nazadnje, SER v mišičnih celicah, znan kot sarkoplazemski retikulum, zaseže kalcijeve ione iz citoplazme. Ko mišico sprožijo živčni dražljaji, se kalcijevi ioni sprostijo, kar povzroči krčenje mišic.
Grobi endoplazemski retikulum
RER je na splošno vrsta povezanih sploščeno vrečk. Ima osrednjo vlogo pri sintezi in izvozu beljakovin in glikoproteinov, najbolje pa se preučuje v sekretornih celicah, specializiranih za te funkcije. Številne sekretorne celice v človeškem telesu vključujejo jetrne celice, ki izločajo serumske beljakovine, kot so albumin, endokrine celice, ki izločajo peptidne hormone, kot so insulin, žlez slinavke in akinarne celice trebušne slinavke, ki izločajo prebavne encime, celice mlečnih žlez, ki izločajo mlečne beljakovine, in hrustančne celice, ki izločajo kolagen in proteoglikani.
Ribosomi so delci, ki sintetizirajo beljakovine iz aminokislin. Sestavljene so iz štirih molekul RNA in med 40 in 80 beljakovin, sestavljenih v veliko in majhno podenoto. Ribosomi so v citoplazmi celice ali prosti (tj. Niso vezani na membrane) ali vezani na RER. Lizosomalni encimi, proteini, namenjeni za ER, Golgi in celične membrane, in proteini, ki jih je treba izločati iz celice, so med tistimi, ki se sintetizirajo na membransko vezanih ribosomih. Fabrificirani na prostih ribosomih so beljakovine, ki ostanejo v citosolu in tiste, ki so vezane na notranjo površino zunanje membrane, pa tudi tiste, ki jih je treba vgraditi v jedro, mitohondrije, kloroplaste, peroksizome in druge organele. Posebnosti proteinov jih označujejo za prevoz do določenih ciljev znotraj ali zunaj celice. Leta 1971 je celični in molekularni biolog Günter Blobel in argentinski rojeni celični biolog David Sabatini predlagal, da bi amino-terminalni del proteina (prvi del molekule, ki je bil narejen) lahko deloval kot "signalno zaporedje." Predlagali so, da bi takšno signalno zaporedje olajšalo pritrditev rastočega proteina na membrano ER in vodilo beljakovino bodisi v membrano bodisi skozi membrano v lumen ER (notranjost).
Signalno hipotezo je utemeljilo veliko eksperimentalnih dokazov. Prevajanje načrta za določen protein, kodiran v molekuli RNA molekule, se začne na prosti ribosom. Ko rastoči protein s signalnim zaporedjem na svojem amino-terminalnem koncu izhaja iz ribosoma, se zaporedje veže na kompleks šestih beljakovin in ene molekule RNA, znane kot delček za prepoznavanje signala (SRP). SRP se tudi veže na ribosom, da zaustavi nadaljnjo tvorbo beljakovin. Membrana ER vsebuje receptorska mesta, ki vežejo kompleks SRP-ribosoma na membrano RER. Po vezavi se prevajanje nadaljuje, pri čemer se SRP loči od kompleksnega in signalnega zaporedja ter ostanka nastalnega proteina, ki se skozi membrano vrta skozi membrano skozi kanal, imenovan translokon, v lumen ER. V tem trenutku je protein trajno ločen od citosola. V večini primerov se signalno zaporedje odcepi iz proteina z encimom, imenovanim signalna peptidaza, ko se pojavi na luminalni površini ER membrane. Poleg tega se v postopku, poznanem kot glikozilacija, beljakovinam pogosto dodajo oligosaharidne (kompleksne sladkorne) verige, da nastane glikoprotein. Znotraj lumena ER se protein zlaga v svojo značilno tridimenzionalno konformacijo.
Znotraj lumena se beljakovine, ki se izločajo iz celice, razpršijo v prehodni del ER, območje, ki je v glavnem brez ribosomov. Tam so molekule pakirane v majhne membransko omejene transportne vezikle, ki se ločijo od ER membrane in se skozi citoplazmo premikajo do ciljne membrane, običajno kompleksa Golgi. Tam se membrana transportnih veziklov zlije z Golgijevo membrano, vsebina vezikla pa se odloži v lumen Golgija. Ta, tako kot vsi procesi premeščanja veziklov in zlitja, ohranja enostranost membran; to pomeni, da je citoplazemska površina membrane vedno obrnjena navzven, vsebnost lumina pa se vedno citira iz citoplazme.
Določeni nesekretorni proteini, izdelani na RER, ostanejo del membranskega sistema celice. Ti membranski proteini imajo poleg signalnega zaporedja še eno ali več sidrnih regij, sestavljenih iz lipidno topnih aminokislin. Aminokisline preprečujejo prehod beljakovin v lumen ER tako, da ga zasidrajo v fosfolipidni dvoplast ER membrane.
