L'une des façons les plus simples de comprendre les structures et les fonctions des organites logés dans une cellule - et la biologie cellulaire dans son ensemble - est de les comparer avec des choses du monde réel.
Par exemple, il est logique de décrire l'appareil Golgi comme une usine d'emballage ou un bureau de poste parce que son rôle est de recevoir, de modifier, de trier et d'expédier du fret cellulaire.
L'organite voisin du corps de Golgi, le réticulum endoplasmique, est mieux compris comme l'usine de fabrication de la cellule. Cette usine d'organelles construit les biomolécules nécessaires à tous les processus de la vie. Il s'agit notamment des protéines et des lipides.
Vous savez probablement déjà à quel point les membranes sont importantes pour les cellules eucaryotes; le réticulum endoplasmique, qui comprend à la fois le réticulum endoplasmique rugueux et le réticulum endoplasmique lisse, occupe plus de la moitié de la surface membranaire des cellules animales.
Il serait difficile d'exagérer à quel point cette construction membranaire et biomoléculaire est importante l'organelle est à la cellule.
Structure du réticulum endoplasmique
Les premiers scientifiques à observer le réticulum endoplasmique - en prenant la première micrographie électronique d'une cellule - ont été frappés par l'apparence du réticulum endoplasmique.
Pour Albert Claude, Ernest Fullman et Keith Porter, l'organelle ressemblait à de la dentelle à cause de ses plis et de ses espaces vides. Les observateurs modernes sont plus susceptibles de décrire l'apparence du réticulum endoplasmique comme un ruban plié ou même un bonbon en ruban.
Cette structure unique garantit que le réticulum endoplasmique peut remplir ses rôles importants au sein de la cellule. Le réticulum endoplasmique est mieux compris comme une longue membrane phospholipidique repliée sur elle-même pour créer sa structure caractéristique de labyrinthe.
Une autre façon de penser la structure du réticulum endoplasmique est comme un réseau de poches et de tubes plats reliés par une seule membrane.
Cette membrane phospholipidique pliée forme des virages appelés citernes. Ces disques plats de membrane phospholipidique semblent empilés ensemble en regardant une coupe transversale du réticulum endoplasmique sous un microscope puissant.
Les espaces apparemment vides entre ces poches sont tout aussi importants que la membrane elle-même.
Ces zones sont appelées la lumière. Les espaces internes qui composent la lumière sont pleins de fluide et, grâce à la façon dont le pliage augmente la surface globale de l'organite, représentent en fait environ 10% du volume total de la cellule.
Deux types de RE
Le réticulum endoplasmique contient deux sections principales, nommées en raison de leur apparence: le réticulum endoplasmique rugueux et le réticulum endoplasmique lisse.
La structure de ces zones de l'organite reflète leurs rôles particuliers au sein de la cellule. Sous la lentille d'un microscope, la membrane phospholipidique de la membrane endoplasmique rugueuse apparaît couverte de points ou de bosses.
Ce sont des ribosomes, qui donnent au réticulum endoplasmique rugueux une texture bosselée ou rugueuse (et donc son nom).
Ces ribosomes sont en fait des organites séparés du réticulum endoplasmique. Un grand nombre (jusqu'à des millions!) D'entre eux se localisent à la surface du réticulum endoplasmique rugueux car ils sont vitaux pour son travail, qui est la synthèse des protéines. Le RER se présente sous la forme de feuilles empilées qui se tordent ensemble, avec des bords en forme d'hélice.
L'autre côté du réticulum endoplasmique - le réticulum endoplasmique lisse - est assez différent.
Bien que cette section du l'organelle contient toujours les citernes plissées et labyrinthiques et la lumière remplie de liquide, la surface de ce côté de la membrane phospholipidique semble lisse ou lisse parce que le réticulum endoplasmique lisse ne contient pas de ribosomes.
Cette partie de l'endoplasmique le réticulum synthétise les lipides plutôt que les protéines, il n'a donc pas besoin de ribosomes.
Le réticulum endoplasmique rugueux (ER rugueux)
Le réticulum endoplasmique rugueux, ou RER, tire son nom de son aspect rugueux ou clouté caractéristique grâce aux ribosomes qui couvrent sa surface.
N'oubliez pas que l'ensemble du réticulum endoplasmique agit comme une usine de fabrication des biomolécules nécessaires à la vie, telles que les protéines et les lipides. Le RER est la section de l'usine dédiée à la production de protéines uniquement.
Certaines des protéines produites dans le RER resteront à jamais dans le réticulum endoplasmique.
Pour cette raison, les scientifiques appellent ces protéines protéines résidentes. D'autres protéines subiront une modification, un tri et une expédition vers d'autres zones de la cellule. Cependant, un grand nombre de protéines construites dans le RER sont étiquetées pour la sécrétion de la cellule.
Cela signifie qu'après modification et tri, ces protéines sécrétoires se déplaceront via le transporteur de vésicules à travers la membrane cellulaire pour des travaux en dehors de la cellule.
L'emplacement du RER dans la cellule est également important pour sa fonction.
Le RER est juste à côté du noyau de la cellule. En fait, la membrane phospholipidique du réticulum endoplasmique se connecte en fait à la barrière membranaire qui entoure le noyau, appelée enveloppe nucléaire ou membrane nucléaire.
Cet arrangement serré garantit que le RER reçoit les informations génétiques dont il a besoin pour construire des protéines directement à partir du noyau.
Il permet également au RER de signaler au noyau lorsque la construction ou le repliement des protéines tourne mal. Grâce à sa proximité, le réticulum endoplasmique rugueux peut simplement envoyer un message au noyau pour ralentir la production tandis que le RER rattrape l'arriéré.
Synthèse des protéines dans l'urgence rugueuse
La synthèse des protéines fonctionne généralement comme ceci: Le noyau de chaque cellule contient un ensemble complet d'ADN.
Cet ADN est comme le plan que la cellule peut utiliser pour construire des molécules comme des protéines. La cellule transfère les informations génétiques nécessaires à la construction d'une seule protéine du noyau aux ribosomes à la surface du RER. Les scientifiques appellent ce processus la transcription parce que la cellule transcrit, ou copie, ces informations de l'ADN d'origine à l'aide de messagers.
Les ribosomes attachés au RER reçoivent les messagers portant le code transcrit et utilisent cette information pour faire une chaîne de acides aminés spécifiques.
Cette étape est appelée traduction car les ribosomes lisent le code de données sur le messager et l'utilisent pour décider de l'ordre des acides aminés dans la chaîne qu'ils construisent.
Ces chaînes des acides aminés sont les unités de base des protéines. Finalement, ces chaînes se replieront en protéines fonctionnelles et recevront peut-être même des étiquettes ou des modifications pour les aider à faire leur travail.
Le repliement des protéines dans l'ER rugueux
Le repliement des protéines se produit généralement à l'intérieur du RER.
Cette étape donne aux protéines une forme tridimensionnelle unique, appelée sa conformation. Le repliement des protéines est crucial parce que de nombreuses protéines interagissent avec d'autres molécules en utilisant leur forme unique pour se connecter comme une clé s'intégrant dans une serrure.
Les protéines mal repliées peuvent ne pas fonctionner correctement, et ce dysfonctionnement peut même provoquer des maladies humaines.
Par exemple, les chercheurs pensent maintenant que les problèmes de repliement des protéines peuvent provoquer des troubles de santé tels que le diabète de type 2, la fibrose kystique, la drépanocytose et des problèmes neurodégénératifs comme la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson.
Les enzymes sont une classe des protéines qui rendent les réactions chimiques possibles dans la cellule, y compris les processus impliqués dans le métabolisme, qui est la façon dont la cellule accède à l'énergie.
Les enzymes lysosomales aident la cellule à décomposer le contenu cellulaire indésirable, comme les anciens organites et les replis. protéines, afin de réparer la cellule et d'exploiter les déchets pour son énergie.
Les protéines membranaires et les protéines de signalisation aident les cellules à communiquer et à travailler ensemble. Certains tissus ont besoin d'un petit nombre de protéines tandis que d'autres tissus en nécessitent beaucoup. Ces tissus consacrent généralement plus d'espace au RER que d'autres tissus ayant des besoins de synthèse protéique inférieurs.
••• Découvrir le réticulum endoplasmique lisse (ER lisse)
Le réticulum endoplasmique lisse, ou SER, manque de ribosomes , de sorte que ses membranes ressemblent à des tubules lisses ou lisses sous le microscope.
Cela a du sens parce que cette partie du réticulum endoplasmique construit des lipides, ou des graisses, plutôt que des protéines, et n'a donc pas besoin de ribosomes. Ces lipides peuvent comprendre des acides gras, des phospholipides et des molécules de cholestérol.
Les phospholipides et le cholestérol sont nécessaires à la construction des membranes plasmiques dans la cellule.
Le SER produit des hormones lipidiques nécessaires au bon fonctionnement de le système endocrinien.
Il s'agit notamment des hormones stéroïdes à base de cholestérol, comme les œstrogènes et la testostérone. En raison du rôle majeur que joue le SER dans la production d'hormones, les cellules qui nécessitent beaucoup d'hormones stéroïdes, comme celles des testicules et des ovaires, ont tendance à consacrer plus de surface cellulaire au SER.
Le SER est également impliqué dans le métabolisme et la détoxication. Ces deux processus se produisent dans les cellules hépatiques, de sorte que les tissus hépatiques ont généralement une plus grande abondance de SER.
Lorsque les signaux hormonaux indiquent que les réserves d'énergie sont faibles, les cellules rénales et hépatiques commencent une voie de production d'énergie appelée gluconéogenèse.
Ce processus crée la source d'énergie importante de glucose à partir de sources non glucidiques dans la cellule. Le SER dans les cellules hépatiques aide également ces cellules hépatiques à éliminer les toxines. Pour ce faire, le SER digère des parties du composé dangereux pour le rendre soluble dans l'eau afin que le corps puisse excréter la toxine dans l'urine.
Le réticulum sarcoplasmique dans les cellules musculaires
Une forme hautement spécialisée de la le réticulum endoplasmique apparaît dans certaines cellules musculaires, appelées myocytes. Cette forme, appelée réticulum sarcoplasmique, se trouve généralement dans les cellules musculaires cardiaques (cœur) et squelettiques.
Dans ces cellules, l'organite gère l'équilibre des ions calcium que les cellules utilisent pour se détendre et contracter les fibres musculaires. Les ions calcium stockés absorbent dans les cellules musculaires tandis que les cellules sont détendues et libèrent des cellules musculaires pendant la contraction musculaire. Des problèmes avec le réticulum sarcoplasmique peuvent entraîner de graves problèmes médicaux, y compris une insuffisance cardiaque.
La réponse protéique dépliée
Vous savez déjà que le réticulum endoplasmique fait partie de la synthèse et du repliement des protéines.
Un bon repliement des protéines est crucial pour fabriquer des protéines qui peuvent faire leur travail correctement, et comme mentionné précédemment, un mauvais repliement peut entraîner un mauvais fonctionnement des protéines ou ne pas fonctionner du tout, pouvant conduire à des conditions médicales graves telles que le diabète de type 2.
Pour cette raison, le réticulum endoplasmique doit garantir que seules les protéines correctement repliées sont transportées du réticulum endoplasmique vers l'appareil de Golgi pour l'emballage et l'expédition.
Le réticulum endoplasmique assure le contrôle de la qualité des protéines grâce à un mécanisme appelé la protéine dépliée réponse, ou UPR.
Il s'agit essentiellement d'une signalisation cellulaire très rapide qui permet au RER de communiquer avec le noyau cellulaire. Lorsque les protéines dépliées ou mal repliées commencent à s'accumuler dans la lumière du réticulum endoplasmique, le RER déclenche la réponse protéique dépliée. Cela fait trois choses:
La forme de l'ER se rapporte à ses fonctions et peuvent changer selon les besoins.
Par exemple, l'augmentation des couches de feuilles RER aide certaines cellules à sécréter un plus grand nombre de protéines. Inversement, les cellules telles que les neurones et les cellules musculaires qui ne sécrètent pas autant de protéines peuvent avoir plus de tubules SER.
L'ER périphérique, qui est la partie non connectée à l'enveloppe nucléaire, peut même se déplacer au besoin.
Ces raisons et mécanismes font l'objet de recherches. Cela peut inclure le glissement des tubules SER le long des microtubules du cytosquelette, entraînant l'ER derrière d'autres organites et même des anneaux de tubules ER qui se déplacent autour de la cellule comme de petits moteurs.
La forme de l'ER change également au cours de certaines cellules processus, comme la mitose.
Les scientifiques étudient toujours comment ces changements se produisent. Un complément de protéines maintient la forme globale de l'organite ER, notamment en stabilisant ses feuilles et ses tubules et en aidant à déterminer les quantités relatives de RER et de SER dans une cellule particulière.
Il s'agit d'un domaine d'étude important pour les chercheurs intéressés dans la relation entre l'ER et la maladie.
ER et la maladie humaine
Le mauvais repliement des protéines et le stress de l'ER, y compris le stress dû à l'activation fréquente de l'EPU, peuvent contribuer au développement de la maladie humaine. Ceux-ci peuvent inclure la fibrose kystique, le diabète de type 2, la maladie d'Alzheimer et la paraplégie spastique.
Les virus peuvent également détourner l'ER et utiliser la machinerie de construction de protéines pour produire des protéines virales.
Cela peut altérer la forme de l'ER et l'empêcher d'exécuter ses fonctions normales pour la cellule. Certains virus, comme la dengue et le SRAS, fabriquent des vésicules protectrices à double membrane à l'intérieur de la membrane ER.
