4.4: Mfumo wa Endometrembrane na Protini

Ujuzi wa Kuendeleza

• Andika orodha ya vipengele vya mfumo wa endometrane
• Kutambua uhusiano kati ya mfumo wa endometrane na kazi zake

Mfumo wa endomembrane (endo = “ndani”) ni kundi la utando na organelles (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)) katika seli za eukaryotiki zinazofanya kazi pamoja kurekebisha, kufunga, na kusafirisha lipidi na protini. Inajumuisha bahasha ya nyuklia, lysosomes, na vilengelenge, ambazo tumeelezea tayari, na reticulum ya endoplasmic na vifaa vya Golgi, ambavyo tutafunika hivi karibuni. Ingawa si kitaalam ndani ya seli, utando wa plasma umejumuishwa katika mfumo wa endometrane kwa sababu, kama utaona, inaingiliana na organelles nyingine za endometranous. Mfumo wa endometrane haujumuishi utando wa mitochondria au chloroplasts.

Sanaa Connection

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Protini za membrane na secretory zinatengenezwa katika reticulum mbaya ya endoplasmic (RER). RER pia wakati mwingine hubadilisha protini. Katika mfano huu, protini ya membrane ya kijani (kijani) katika ER imebadilishwa na attachment ya kabohaidreti (zambarau). Vesicles na bud muhimu ya protini kutoka ER na fuse na uso wa cis wa vifaa vya Golgi. Kama protini inapita kando ya cisternae ya Golgi, inabadilishwa zaidi na kuongeza ya wanga zaidi. Baada ya awali yake kukamilika, inatoka kama protini muhimu ya utando wa kilengelenge ambayo hupanda kutoka kwa uso wa Golgi wa trans na wakati kilengelenge kinapounganisha na utando wa seli protini inakuwa sehemu muhimu ya utando wa seli hiyo. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Magnus Manske)

Ikiwa protini ya membrane ya pembeni iliunganishwa katika lumen (ndani) ya ER, ingekuwa mwisho ndani au nje ya utando wa plasma?

Reticulum ya Endoplasmic

Reticulum endoplasmic (ER) (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)) ni mfululizo wa mifuko ya membranous iliyounganishwa na tubules ambayo kwa pamoja hubadilisha protini na kuunganisha lipids. Hata hivyo, kazi hizi mbili hufanyika katika maeneo tofauti ya ER: ER mbaya na ER laini, kwa mtiririko huo.

Sehemu ya mashimo ya tubules ER inaitwa lumen au nafasi ya cisternal. Mbinu ya ER, ambayo ni phospholipid bilayer iliyoingia na protini, inaendelea na bahasha ya nyuklia.

Rough ER

Reticulum mbaya ya endoplasmic (RER) inaitwa kwa sababu ribosomu zilizounganishwa na uso wake wa cytoplasmic huwapa kuonekana kwa studded wakati unapotazamwa kupitia darubini ya elektroni (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Micrograph hii ya maambukizi ya elektroni inaonyesha reticulum mbaya ya endoplasmic na organelles nyingine katika seli ya kongosho. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Louisa Howard)

Ribosomu huhamisha protini zao mpya zilizounganishwa ndani ya lumen ya RER ambapo hupitia marekebisho ya kimuundo, kama vile kukunja au upatikanaji wa minyororo ya upande. Protini hizi zilizobadilishwa zitaingizwa kwenye membrane za simu-utando wa ER au zile za organelles nyingine-au zimefichwa kutoka kwenye seli (kama vile homoni za protini, enzymes). RER pia hufanya phospholipids kwa membrane za mkononi.

Kama phospholipids au protini iliyopita si zinazopelekwa kukaa katika RER, wao kufikia nchi zao kupitia usafiri vilengelenge kwamba bud kutoka utando RER ya (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)).

Kwa kuwa RER inashiriki katika kurekebisha protini (kama vile enzymes, kwa mfano) ambazo zitafichwa kutoka kwenye seli, ungekuwa sahihi kwa kudhani kwamba RER ni nyingi katika seli zinazoweka protini. Hii ndio kesi na seli za ini, kwa mfano.

Smooth ER

Reticulum laini ya endoplasmic (SER) inaendelea na RER lakini ina ribosomu chache au hakuna juu ya uso wake wa cytoplasmic (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Kazi za SER ni pamoja na awali ya wanga, lipids, na homoni za steroid; detoxification ya dawa na sumu; na uhifadhi wa ioni za kalsiamu.

Katika seli za misuli, SER maalumu inayoitwa sarcoplasmic reticulum inawajibika kwa uhifadhi wa ioni za kalsiamu zinazohitajika ili kuchochea vipande vya uratibu wa seli za misuli.

Unganisha na Kujifunza

Video\(\PageIndex{1}\): Unaweza kuangalia uhuishaji bora wa mfumo wa endometrembrane hapa.

Uhusiano wa Kazi: Daktari wa moyo

Ugonjwa wa moyo ni sababu inayoongoza ya kifo nchini Marekani. Hii ni hasa kutokana na maisha yetu ya kimya na vyakula vyetu vya juu vya mafuta.

Kushindwa kwa moyo ni moja tu ya hali nyingi za moyo zinazolemaza. Kushindwa kwa moyo haimaanishi kwamba moyo umeacha kufanya kazi. Badala yake, inamaanisha kwamba moyo hauwezi kusubu kwa nguvu ya kutosha kusafirisha damu oksijeni kwa viungo vyote muhimu. Kushoto bila kutibiwa, kushindwa kwa moyo kunaweza kusababisha kushindwa kwa figo na kushindwa kwa viungo vingine.

Ukuta wa moyo unajumuisha tishu za misuli ya moyo. Kushindwa kwa moyo hutokea wakati reticula ya endoplasmic ya seli za misuli ya moyo haifanyi kazi vizuri. Matokeo yake, idadi haitoshi ya ions ya kalsiamu inapatikana ili kuchochea nguvu ya mikataba ya kutosha.

Wataalamu wa cardiologists (cardi- = “moyo”; -ologist = “mtu anayejifunza”) ni madaktari ambao wana utaalam katika kutibu magonjwa ya moyo, ikiwa ni pamoja na kushindwa kwa moyo. Wataalamu wa moyo wanaweza kufanya uchunguzi wa kushindwa kwa moyo kupitia uchunguzi wa kimwili, matokeo ya electrocardiogram (ECG, mtihani unaopima shughuli za umeme za moyo), eksirei ya kifua ili kuona kama moyo umeenea, na vipimo vingine. Kama moyo kushindwa ni kukutwa, cardiologist kawaida kuagiza dawa sahihi na kupendekeza kupunguza ulaji wa meza chumvi na kusimamiwa zoezi mpango.

Vifaa vya Golgi

Tumeelezea kuwa viatu vinaweza kuvuta kutoka ER na kusafirisha yaliyomo yao mahali pengine, lakini wapi vesicles huenda wapi? Kabla ya kufikia marudio yao ya mwisho, lipids au protini ndani ya vilengelenge usafiri bado wanahitaji kutatuliwa, vifurushi, na tagged ili wao upepo juu katika mahali sahihi. Uchaguzi, tagging, ufungaji, na usambazaji wa lipids na protini hufanyika katika vifaa vya Golgi (pia huitwa mwili wa Golgi), mfululizo wa membrane iliyopigwa (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Vifaa vya Golgi katika seli hii nyeupe ya damu inaonekana kama stack ya pete za semicircular, zilizopigwa katika sehemu ya chini ya picha. Vipande kadhaa vinaweza kuonekana karibu na vifaa vya Golgi. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Louisa Howard)

Upande wa kupokea wa vifaa vya Golgi huitwa uso wa cis. Upande wa pili huitwa uso wa trans. Vipande vya usafiri vilivyotengenezwa kutoka kwa ER kusafiri kwa uso wa cis, fuse nayo, na tupu yaliyomo ndani ya lumen ya vifaa vya Golgi. Kama protini na lipids zinasafiri kupitia Golgi, hupitia marekebisho zaidi ambayo yanawawezesha kutatuliwa. Mabadiliko ya mara kwa mara ni kuongeza kwa minyororo fupi ya molekuli za sukari. Hizi protini wapya iliyopita na lipids ni kisha tagged na makundi phosphate au molekuli nyingine ndogo ili waweze kupelekwa kwa nchi zao sahihi.

Hatimaye, protini iliyopita na tagged ni vifurushi katika vilengelenge secretory kwamba bud kutoka uso trans ya Golgi. Wakati baadhi ya vilengelenge hivi huweka yaliyomo yao katika sehemu nyingine za seli ambako zitatumika, vinyago vingine vya siri vinaunganisha na utando wa plasma na kutolewa yaliyomo yao nje ya seli.

Katika mfano mwingine wa fomu inayofuata kazi, seli zinazohusika katika shughuli nyingi za siri (kama vile seli za tezi za mate ambazo zinaweka enzymes za utumbo au seli za mfumo wa kinga zinazotengeneza kingamwili) zina wingi wa Golgi.

Katika seli za mimea, vifaa vya Golgi vina jukumu la ziada la kuunganisha polysaccharides, ambazo baadhi yake huingizwa kwenye ukuta wa seli na baadhi ambayo hutumiwa katika sehemu nyingine za seli.

Kazi Connection: Geneticist

Magonjwa mengi hutokea kutokana na mabadiliko ya maumbile ambayo yanazuia awali ya protini muhimu. Ugonjwa huo ni ugonjwa wa Lowe (pia huitwa syndrome ya oculocerebrorenal, kwa sababu huathiri macho, ubongo, na figo). Katika ugonjwa wa Lowe, kuna upungufu katika enzyme iliyowekwa ndani ya vifaa vya Golgi. Watoto walio na ugonjwa wa Lowe wanazaliwa na mtoto wa jicho, kwa kawaida huendeleza ugonjwa wa figo baada ya mwaka wa kwanza wa maisha, na wanaweza kuwa na uwezo wa akili usioharibika.

Ugonjwa wa Lowe ni ugonjwa wa maumbile unaosababishwa na mabadiliko kwenye kromosomu X. Kromosomu X ni mojawapo ya kromosomu mbili za ngono za kibinadamu, kama chromosomes hizi zinaamua ngono ya mtu. Wanawake wana kromosomu X mbili wakati wanaume wana kromosomu moja X na moja Y. Katika wanawake, jeni kwenye moja tu ya chromosomes mbili X zinaelezwa. Kwa hiyo, wanawake wanaobeba jeni la ugonjwa wa Lowe kwenye mojawapo ya kromosomu zao X wana nafasi ya 50/50 ya kuwa na ugonjwa huo. Hata hivyo, wanaume wana kromosomu moja ya X tu na jeni kwenye kromosomu hii huonyeshwa daima. Kwa hiyo, wanaume daima watakuwa na ugonjwa wa Lowe ikiwa kromosomu yao X hubeba jeni la ugonjwa wa Lowe. Eneo la jeni iliyobadilishwa, pamoja na maeneo ya mabadiliko mengine mengi yanayosababisha magonjwa ya maumbile, sasa imetambuliwa. Kupitia upimaji kabla ya kujifungua, mwanamke anaweza kujua kama fetusi anayobeba inaweza kuteswa na moja ya magonjwa kadhaa ya maumbile.

Wataalamu wa maumbile huchambua matokeo ya vipimo vya maumbile kabla ya kujifungua na wanaweza kuwashauri wanawake wajawazito kuhusu chaguo zilizopo Wanaweza pia kufanya utafiti wa maumbile unaosababisha dawa mpya au vyakula, au kufanya uchambuzi wa DNA unaotumika katika uchunguzi wa kuchunguza mauaji.

Lysosomes

Mbali na jukumu lao kama sehemu ya utumbo na kituo cha kuchakata organelle cha seli za wanyama, lysosomes huhesabiwa kuwa sehemu za mfumo wa endometrane. Lysosomu pia hutumia enzymes zao za hidrolytic kuharibu vimelea (viumbe vinavyosababisha magonjwa) vinavyoweza kuingia kwenye seli. Mfano mzuri wa hili hutokea katika kundi la seli nyeupe za damu zinazoitwa macrophages, ambazo ni sehemu ya mfumo wa kinga ya mwili wako. Katika mchakato unaojulikana kama phagocytosis au endocytosis, sehemu ya utando wa plasma wa macrophage invaginates (folds in) na huingiza pathogen. Sehemu iliyoingizwa, pamoja na pathogen ndani, kisha inajiondoa kwenye membrane ya plasma na inakuwa kiungo. The vesicle fuses na lysosome. Enzymes ya hydrolytic ya lysosome kisha kuharibu pathogen (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Macrophage imeingizwa (phagocytized) bakteria inayoweza kusababisha pathogenic na kisha fuses na lysosomes ndani ya seli ili kuharibu pathogen. Organelles nyingine zipo kwenye seli lakini kwa unyenyekevu hazionyeshwa.

Muhtasari

Mfumo wa endometrane unajumuisha bahasha ya nyuklia, lysosomes, vesicles, ER, na vifaa vya Golgi, pamoja na utando wa plasma. Vipengele hivi vya seli hufanya kazi pamoja ili kurekebisha, pakiti, lebo, na usafiri wa protini na lipids zinazounda utando.

RER hubadilisha protini na hutengeneza phospholipids kutumika katika utando wa seli. SER huunganisha wanga, lipids, na homoni za steroid; hujishughulisha na detoxification ya dawa na sumu; na huhifadhi ioni za kalsiamu. Uamuzi, tagging, ufungaji, na usambazaji wa lipids na protini hufanyika katika vifaa vya Golgi. Lysosomes huundwa na budding ya membrane ya RER na Golgi. Lysosomes kuchimba macromolecules, recycle organelles chakavu, na kuharibu vimelea.

Sanaa Connections

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Ikiwa protini ya membrane ya pembeni iliunganishwa katika lumen (ndani) ya ER, ingekuwa inaishia ndani au nje ya membrane ya plasma?

Jibu

Itakuwa kuishia kwa nje. Baada ya vesicle hupita kupitia vifaa vya Golgi na fuses na membrane ya plasma, inageuka ndani.

faharasa

mfumo wa endometrane

kundi la organelles na utando katika seli eukaryotic kwamba kazi pamoja kurekebisha, ufungaji, na kusafirisha lipids na protini

endoplasmic reticulum (ER)

mfululizo wa miundo iliyounganishwa membranous ndani ya seli eukaryotic kwamba kwa pamoja kurekebisha protini na synthesize lipids

Vifaa vya Golgi

eukaryotic organelle linajumuisha mfululizo wa membrane sifa kwamba aina, vitambulisho, na paket lipids na protini kwa ajili ya usambazaji

mbaya endoplasmic reticulum (RER)

kanda ya reticulum endoplasmic ambayo imejaa ribosomes na inashiriki katika muundo wa protini na awali ya phospholipid

laini endoplasmic reticulum (SER)

kanda ya reticulum endoplasmic ambayo ina ribosomu chache au hakuna juu ya uso wake cytoplasmic na synthesizes wanga, lipids, na homoni steroid; detoxifies kemikali fulani (kama dawa za wadudu, preservatives, dawa, na uchafuzi wa mazingira), na maduka calcium ions