Karakteristik, Klasifikasi, Struktur dan Fungsi Retikulum Endoplasma



itu retikulum endoplasma Ini adalah organel sel membran yang ada di semua sel eukariotik. Sistem kompleks ini menempati sekitar lebih dari setengah membran dalam sel hewan biasa. Membran berlanjut sampai bertemu dengan membran nuklir, membentuk elemen kontinu.

Struktur ini didistribusikan ke seluruh sitoplasma seluler dalam bentuk labirin. Ini adalah semacam jaringan tubulus yang terhubung satu sama lain dengan struktur mirip kantong. Biosintesis protein dan lipid terjadi di dalam retikulum endoplasma. Hampir semua protein yang harus dibawa ke luar sel melewati terlebih dahulu melalui retikel.

Membran retikulum tidak hanya bertanggung jawab untuk memisahkan bagian dalam organel ini dari ruang sitoplasma dan memediasi transportasi molekul antara kompartemen seluler ini; Ini juga terlibat dalam sintesis lipid, yang akan menjadi bagian dari membran plasma sel dan membran organel lainnya..

Retikulum dibagi menjadi halus dan kasar, tergantung pada ada atau tidak adanya ribosom di membrannya. Retikulum endoplasma kasar memiliki ribosom yang melekat pada membran (kehadiran ribosom membuatnya tampak "kasar") dan bentuk tubulus sedikit lurus..

Di sisi lain, retikulum endoplasma halus tidak memiliki ribosom dan bentuk strukturnya jauh lebih tidak teratur. Fungsi retikulum endoplasma kasar terutama diarahkan pada pemrosesan protein. Sebaliknya, smooth bertanggung jawab atas metabolisme lipid.

Indeks

  • 1 Karakteristik umum
  • 2 Klasifikasi
    • 2.1 Retikulum endoplasma yang kasar
    • 2.2 Retikulum endoplasma halus
  • 3 Struktur
    • 3.1 Karung dan tubulus
  • 4 fungsi
    • 4.1 Perdagangan protein
    • 4.2 Sekresi protein
    • 4.3 Protein membran
    • 4.4 Lipat dan pemrosesan protein
    • 4.5. Singkirkan pembentukan jembatan
    • 4.6 Glikosilasi
    • 4.7 Sintesis lipid
    • 4.8 Penyimpanan kalsium
  • 5 Referensi

Karakteristik umum

Retikulum endoplasma adalah jaringan membran yang ada di semua sel eukariotik. Ini terdiri dari saccules atau cisterns dan struktur tubular yang membentuk sebuah kontinum dengan membran nukleus dan didistribusikan ke seluruh sel..

Lumen retikulum ditandai dengan memiliki konsentrasi ion kalsium yang tinggi, di samping lingkungan pengoksidasi. Kedua properti memungkinkan Anda untuk memenuhi fungsi Anda.

Retikulum endoplasma dianggap sebagai organel terbesar yang ada dalam sel. Volume seluler kompartemen ini mencakup sekitar 10% dari interior seluler.

Klasifikasi

Retikulum endoplasma kasar

Retikulum endoplasma kasar menghadirkan kepadatan ribosom yang tinggi di permukaan. Ini adalah wilayah di mana semua proses yang berkaitan dengan sintesis dan modifikasi protein terjadi. Penampilannya terutama berbentuk tabung.

Retikulum endoplasma halus

Retikulum endoplasma halus tidak memiliki ribosom. Ini berlimpah dalam jenis sel yang memiliki metabolisme aktif dalam sintesis lipid; misalnya, dalam sel testis dan ovarium, yang merupakan sel penghasil steroid.

Demikian juga, retikulum endoplasma halus ditemukan dalam proporsi yang cukup tinggi dalam sel hati (hepatosit). Di daerah ini produksi lipoprotein terjadi.

Dibandingkan dengan retikulum endoplasma kasar, strukturnya lebih rumit. Kelimpahan retikulum mulus versus kasar terutama tergantung pada jenis sel dan fungsi yang sama.

Struktur

Arsitektur fisik retikulum endoplasma adalah sistem membran kontinu yang terdiri dari kantung dan tubulus yang saling berhubungan. Membran ini meluas ke inti, membentuk lumen tunggal.

Reticle dibangun oleh beberapa domain. Distribusi dikaitkan dengan organel lain, protein berbeda dan komponen sitoskeleton. Interaksi ini dinamis.

Secara struktural, retikulum endoplasma terdiri dari amplop nuklir dan retikulum endoplasma perifer, yang dibentuk oleh tubulus dan kantung. Setiap struktur terkait dengan fungsi tertentu.

Amplop nuklir, seperti semua membran biologis, terbuat dari lapisan ganda lipid. Interior dibatasi oleh ini dibagi dengan jaringan periferal.

Karung dan tubulus

Kantung yang membentuk retikulum endoplasma rata dan biasanya ditumpuk. Mereka mengandung daerah melengkung di tepi selaput. Jaringan tubular bukan entitas statis; dapat tumbuh dan merestrukturisasi.

Sistem kantung dan tubulus hadir di semua sel eukariotik. Namun, itu bervariasi dalam bentuk dan struktur tergantung pada jenis sel.

Retikulum sel dengan fungsi penting dalam sintesis protein terutama terdiri dari kantung, sedangkan sel yang paling terkait dengan sintesis lipid dan pensinyalan kalsium terdiri dari sejumlah besar tubulus..

Contoh sel dengan jumlah kantung yang tinggi adalah sel sekretori pankreas dan sel B. Sebaliknya, sel otot dan sel hati memiliki jaringan tubulus yang menonjol..

Fungsi

Retikulum endoplasma terlibat dalam serangkaian proses yang meliputi sintesis, perdagangan dan pelipatan protein, dan modifikasi, seperti penghubung disulfida, glikosilasi dan penambahan glikolipid. Selain itu, ia berpartisipasi dalam biosintesis lipid membran.

Studi terbaru telah mengaitkan retikulum dengan respons stres seluler, dan bahkan dapat menginduksi proses apoptosis, meskipun mekanismenya belum sepenuhnya dijelaskan. Semua proses ini dijelaskan secara rinci di bawah ini:

Perdagangan protein

Retikulum endoplasma terkait erat dengan perdagangan protein; khusus untuk protein yang harus dikirim ke luar, ke peralatan Golgi, ke lisosom, ke membran plasma dan, secara logis, kepada mereka yang termasuk dalam retikulum endoplasma yang sama.

Sekresi protein

Retikulum endoplasma adalah perilaku seluler yang terlibat dalam sintesis protein yang harus dilakukan sel. Fungsi ini diklarifikasi oleh sekelompok peneliti di tahun 60-an, mempelajari sel-sel pankreas yang fungsinya untuk mengeluarkan enzim pencernaan.

Kelompok ini, dipimpin oleh George Palade, berhasil melabeli protein menggunakan asam amino radioaktif. Dengan cara ini dimungkinkan untuk melacak dan menemukan protein dengan teknik yang disebut autoradiografi.

Protein berlabel radioaktif dapat ditelusuri kembali ke retikulum endoplasma. Hasil ini menunjukkan bahwa retikulum terlibat dalam sintesis protein yang tujuan akhirnya adalah sekresi.

Selanjutnya, protein pindah ke peralatan Golgi, di mana mereka "dikemas" dalam vesikel yang isinya akan dikeluarkan.

Fusion

Proses sekresi terjadi karena membran vesikel dapat berfusi dengan membran plasma sel (keduanya bersifat lipid). Dengan cara ini, konten dapat dirilis ke eksterior seluler.

Dengan kata lain, protein yang disekresikan (dan juga protein yang diarahkan ke lisosom dan membran plasma) harus mengikuti jalur spesifik yang melibatkan retikulum endoplasma kasar, aparatus Golgi, vesikel sekretori dan, akhirnya, bagian luar sel.

Protein membran

Protein yang ditakdirkan untuk dimasukkan ke dalam beberapa biomembran (membran plasma, membran aparatus Golgi, lisosom atau retikulum) dimasukkan pertama kali dalam membran retikulum dan tidak dilepaskan ke lumen secara instan. Mereka harus mengikuti rute yang sama untuk protein sekresi.

Protein ini dapat ditemukan di dalam membran oleh sektor hidrofobik. Wilayah ini memiliki serangkaian 20 hingga 25 asam amino hidrobik, yang dapat berinteraksi dengan rantai karbon fosfolipid. Namun, cara protein-protein ini dimasukkan bervariasi.

Banyak protein melintasi membran hanya sekali, sementara yang lain melakukannya berulang kali. Demikian juga, dalam beberapa kasus mungkin ujung terminal karboksil atau terminal amino.

Orientasi protein tersebut terbentuk ketika peptida tumbuh dan dipindahkan ke retikulum endoplasma. Semua domain protein yang mengarah ke retumen lumen akan ditemukan di bagian luar sel di lokasi akhirnya.

Lipat dan pemrosesan protein

Molekul protein memiliki konformasi tiga dimensi yang diperlukan untuk menjalankan semua fungsinya.

DNA (asam deoksiribonukleat), melalui proses yang disebut transkripsi, meneruskan informasinya ke molekul RNA (asam ribonukleat). Selanjutnya, RNA berpindah ke protein melalui proses penerjemahan. Peptida dipindahkan ke retikel saat proses penerjemahan sedang berlangsung.

Rantai asam amino ini diatur dalam cara tiga dimensi dalam retikulum dengan bantuan protein yang disebut chaperones: protein dari keluarga Hsp70 (protein thermal shock atau protein peredam panas untuk akronimnya dalam bahasa Inggris; angka 70 mengacu pada massa atomnya, 70 KDa) yang disebut BiP.

Protein BiP dapat mengikat rantai polipeptida dan menengahi lipatannya. Demikian juga, ia berpartisipasi dalam perakitan subunit yang berbeda yang membentuk struktur kuartener protein.

Protein yang belum terlipat dengan benar disimpan oleh retikulum dan tetap melekat pada BiP, atau menjadi terdegradasi.

Ketika sel mengalami kondisi stres, reticle bereaksi dan, sebagai akibatnya, lipatan protein yang benar tidak terjadi. Sel dapat beralih ke sistem lain dan menghasilkan protein yang mempertahankan homeostasis retikulum.

Pembentukan jembatan disulfida

Jembatan disulfida adalah ikatan kovalen antara gugus sulfhidril yang merupakan bagian dari struktur asam amino sistein. Interaksi ini sangat penting untuk berfungsinya protein tertentu; Ini juga mendefinisikan struktur protein yang menyajikannya.

Tautan ini tidak dapat dibentuk di kompartemen seluler lain (misalnya, dalam sitosol), karena tidak memiliki lingkungan pengoksidasi yang mendukung pembentukan yang sama..

Ada enzim yang terlibat dalam pembentukan (dan pemecahan) ikatan ini: protein disulfide isomerase.

Glikosilasi

Pada retikulum, proses glikosilasi terjadi pada residu asparagin spesifik. Seperti lipatan protein, glikosilasi terjadi saat proses penerjemahan berjalan.

Unit oligosakarida terdiri dari empat belas residu gula. Mereka dipindahkan ke asparagine oleh enzim yang disebut oligosaccharyltransferase, yang terletak di membran.

Sementara protein berada di retikulum, tiga glukosa dan satu residu manosa dikeluarkan. Protein-protein ini dibawa ke peralatan Golgi untuk melanjutkan pemrosesan mereka.

Di sisi lain, protein tertentu tidak berlabuh ke membran plasma oleh sebagian peptida hidrofobik. Sebaliknya, mereka terkait dengan glikolipid tertentu yang berfungsi sebagai sistem penahan dan disebut glikosilfosfatidlinlinositol (disingkat GPI).

Sistem ini dirakit dalam membran retikulum dan melibatkan pengikatan GPI pada karbon terminal protein.

Sintesis lipid

Retikulum endoplasma memainkan peran penting dalam biosintesis lipid; khususnya, retikulum endoplasma halus. Lipid adalah komponen yang sangat diperlukan dari membran sel plasma.

Lipid adalah molekul yang sangat hidrofobik, sehingga tidak dapat disintesis dalam lingkungan berair. Oleh karena itu, sintesisnya terjadi dalam hubungan dengan komponen membran yang ada. Pengangkutan lipid ini terjadi dalam vesikel atau protein pengangkut.

Membran sel eukariotik dibentuk oleh tiga jenis lipid: fosfolipid, glikolipid dan kolesterol.

Fosfolipid adalah turunan gliserol dan merupakan konstituen struktural yang paling penting. Ini disintesis di daerah membran retikulum yang menunjuk ke wajah sitosolik. Enzim yang berbeda berpartisipasi dalam proses ini.

Membran tumbuh karena integrasi lipid baru. Berkat keberadaan enzim flipase, pertumbuhan dapat terjadi pada kedua bagian membran. Enzim ini bertanggung jawab untuk memindahkan lipid dari satu sisi lapisan ganda ke sisi lainnya.

Proses sintesis kolesterol dan ceramide juga terjadi di retikulum. Yang terakhir bepergian ke aparat Golgi untuk berasal glikolipid atau sphingomyelin.

Penyimpanan kalsium

Molekul kalsium berpartisipasi sebagai agen pensinyalan dari proses yang berbeda, baik fusi atau asosiasi protein dengan protein lain atau dengan asam nukleat.

Bagian dalam retikulum endoplasma memiliki konsentrasi kalsium 100-800 uM. Saluran kalsium dan reseptor yang melepaskan kalsium ditemukan di retikulum. Pelepasan kalsium terjadi ketika fosfolipase C distimulasi oleh aktivasi reseptor ditambah G-protein (GPCR).

Selain itu, eliminasi fosfatidlinositol 4,5 bifosfat terjadi di diasilgliserol dan inositol trifosfat; yang terakhir bertanggung jawab atas pelepasan kalsium.

Sel-sel otot memiliki retikulum endoplasma khusus dalam penyerapan ion kalsium, yang disebut retikulum sarkoplasma. Ini terlibat dalam proses kontraksi dan relaksasi otot.

Referensi

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Biologi sel esensial. Ilmu Garland.
  2. Cooper, G. M. (2000). Sel: Suatu Pendekatan Molekuler. Edisi ke-2. Sinauer Associates
  3. Namba, T. (2015). Pengaturan fungsi retikulum endoplasma. Aging (Albany NY), 7(11), 901-902.
  4. Schwarz, D. S., & Blower, M. D. (2016). Retikulum endoplasma: struktur, fungsi dan respons terhadap pensinyalan seluler. Ilmu Seluler dan Molekuler, 73, 79-94.
  5. Voeltz, G. K., Rolls, M.M., & Rapoport, T. A. (2002). Organisasi struktural retikulum endoplasma. Laporan EMBO, 3(10), 944-950. http://doi.org/10.1093/embo-reports/kvf202
  6. Xu, C., Bailly-Maitre, B., & Reed, J. C. (2005). Stres retikulum endoplasma: keputusan hidup dan mati sel. Jurnal Investigasi Klinis, 115(10), 2656-2664.