If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

Ендомембранната система

Ендоплазменият ретикулум (ЕР), апарат на Голджи, лизозоми и вакуоли. Везикулен обмен между отделенията.

Въведение

Да си представим, че си клетка на панкреаса. Работата ти е да секретираш храносмилателни ензими, които пътуват до тънкото черво и подпомагат разграждането на хранителните вещества от храната. За да си вършиш работата, трябва някак си да изпратиш тези ензими от мястото им на производство — вътре в клетката, до мястото им на действие — извън клетката.
Как ще го постигнеш? След момент на паника, в който си мислиш да използваш услугите на пощата, се успокояваш, тъй като си спомняш, че имаш ендомембранна система!

Какво е ендомембранна система?

Ендомембранната система (ендо- = "вътре" ) е група от мембрани и органели в еукариотните клетки, които работят заедно, за да модифицират, пакетират и транспортират липиди и белтъци. Системата включва различни органели като ядрената обвивка и лизозомите, които може би вече са ти познати, но също така и ендоплазмената мрежа (ретикулум) и апарата на Голджи, които ще разгледаме след малко.
Въпреки че на практика плазмената мембрана не е във вътрешността на клетката, тя също е част от ендомембранната система. Както ще видим, плазмената мембрана взаимодейства с другите ендомембранни органели и тя е мястото, от което се изнасят белтъци като ензимите на панкреаса, за които говорихме в началото на статията. Важна забележка: в ендомембранната система не се включват митохондриите, хлоропластите или пероксизомите.
Нека разгледаме различните части на ендомембранната система и как те участват в транспорта на белтъци и липиди.

Ендоплазмена мрежа (ретикулум)

Ендплазмената мрежа (ЕПМ) играе важна роля за модификацията на белтъци и синтеза на липиди. ЕПМ се състои от мрежа от мембранни каналчета и сплеснати цистерни. Дисковете и каналчетата на ЕПМ са кухи, а пространството в тях се нарича лумен.

Зърнеста ендоплазмена мрежа

Зърнестата ендоплазмена мрежа (зърнеста ЕПМ) носи това име, тъй като към цитоплазмената ѝ страна са закрепени рибозоми, които я правят "грапава". Тъй като рибозомите произвеждат бетъци, те вкарват новообразуваните белтъчни вериги в лумена. Някои от белтъците се прехвърлят изцяло в ЕПМ и плават из нея, а други се прикрепят към мембраната.
Във вътрешността на ендоплазмената мрежа белтъците се нагъват и претърпяват модификации, например мое да се добавят допълнителни въглехидратни странични вериги. Тези модифицирани протеини ще бъдат включени в клетъчните мембрани — в мембраната на ЕПМ или на други органели, или ще бъдат секретирани от клетката.
Ако модифицираните протеини не са предназначени да останат в ЕПМ, те ще бъдат пакетирани във везикули — малки мембранни сфери, които се използват за транспорт, и ще бъдат изпратени към апарата на Голджи. Зърнестата ендоплазмена мрежа произвежда и фосфолипиди за други клетъчни мембрани, които се транспортират при формиране на везикулите.
Снимка от електронен микроскоп и диаграма на ендоплазмената мрежа. Микроскопската снимка показва зърнестата ЕПМ като съвкупност от мембранни гънки около ядрото. Диаграмата ни дава 3D репрезентация на зърнестата ендоплазмена мрежа, гладката ендоплазмена мрежа и ядрото на клетката.
_Изображние: вляво — "Ендомембранната система и белтъци: фигура 2" от колеж Оупънстакс, Биология (CC BY 3.0), модификация на работа от Луиза Хауърд; вдясно — модификация на "Структура на животинската клетка" от Мариана Руиз, обществено достояние_
Тъй като зърнестата ендоплазмена мрежа играе роля в модификацията на различни белтъци, които ще бъдат секретирани извън клетката, специализираните клетки като например чернодробните, чиято функция е да секретират големи количества ензими или други протеини, притежават силно развита зърнеста ендоплазмена мрежа.

Гладка ендоплазмена мрежа

Гладката ендоплазмена мрежа (гладка ЕПМ) е свързана със зърнестата ЕПМ, но има малко или никакви рибозоми на цитоплазмената си повърхност. Функциите на гладката ЕПМ включват:
  • Синтез на въглехидрати, липиди и стероидни хормони
  • Детоксикация на лекарства и отрови
  • Съхранение на калциеви йони
В мускулните клетки специален вид гладък ЕР, наречен саркоплазмен ретикулум, е отговорен за съхраняването на калциеви йони, които са необходими за задействане на координираните съкращения на мускулните нишки.
В зърнестата ЕПМ има и малки "гладки" участъци. Тези участъци служат като изходни места за везикулите, които се откъсват от зърнестата ЕПМ, и се наричат преходна ЕПМstart superscript, 1, end superscript.

Апарат на Голджи

Къде отиват везикулите, когато се се откъснат от ЕПМ? Преди да достигнат крайната си дестинация, липидите и белтъците в транспортните везикули трябва да се сортират, пакетират и маркират, за да могат да достигнат до правилното място. Това сортиране, маркиране, пакетиране и разпределение се случва в апарата на Голджи (наричан и телце или комплекс на Голджи), органел, съставен от плоски мембранни цистерни.
Снимка на апарата на Голджи, направена с електронен микроскоп – виждаме напречен срез на група от плоски цистерни.
_Изображение: "Ендомембранната система и белтъци: фигура 3" от колеж Оупънстакс, Биология (CC BY 3.0), модификация на работа от Луиза Хауърд_
Приемащата страна на апарата на Голджи се нарича cis страна, а противоположната страна се нарича trans страна. Транспортните везикули от ЕПМ пътуват до cis страната, сливат се с нея и отделят съдържимото си в лумена на апарата на Голджи.
С преминаването си през апарата на Голджи белтъците и липидите претърпяват още модификации. Къси вериги от захарни молекули може да бъдат добавени или премахнати, може да бъдат добавени и маркери, например фосфатни групи. Обработването на въглехидратите е показано на диаграмата като добавяне или премахване на разклонения от оцветената в лилаво въглехидратна група, свързана с протеина.
Диаграмата показва транспорт на мембранен белтък от зърнестата ЕПМ през апарата на Голджи до плазмената мембрана. Първоначално протеинът се модифицира в зърнестата ЕПМ чрез добавяне на въглехидратни вериги; тези вериги се скъсяват и заменят с други разклонени вериги в апарата на Голджи. След това белтъкът, заедно с последно добавените въглехидратни вериги, се транспортира до плазмената мембрана в транспортен везикул. Везикулът се слива с плазмената мембрана, а липидите и протеиновата му "пратка" стават част от плазмената мембрана.
_Изображение: "Ендомембранната система и белтъци: фигура 1" от колеж Оупънстакс, Биология (CC BY 3.0), модификация на работа от Магнус Манске_
Накрая модифицираните белтъци се сортират (въз основа на маркери като аминокиселинни последователности и химични маркери) и се пакетират във везикули, които се откъсват от trans страната на апарата на Голджи. Някои от везикулите доставят съдържанието си до други части на клетката, където то ще бъде използвано, например до лизозомите или до вакуолата. Други везикули се сливат с плазмената мембрана, доставяйки белтъци, свързани с мембраната, които функционират там, или освобождават протеини за секреция извън клетката.
Клетки, които секретират много белтъци, като клетките на слюнчените жлези, секретиращи храносмилателни ензими, или клетките на имунната система, секретиращи антитела, имат много групи от цистерни на апарата на Голджи. Също така в растителните клетки апаратът на Голджи произвежда полизахариди (въглехидрати с дълги вериги), някои от които се включват в клетъчната стена.

Лизозоми

Лизозомата е органел, който съдържа смилателни ензими и функционира като завод за рециклиране на отпадъци в животинската клетка. Тя разгражда стари или ненужни структури, за да могат техните молекули да се използват отново. Лизозомите са част от ендомембранната система и някои от везикулите, които напускат апарата на Голджи, са предназначени за лизозомите.
Освен това лизозомите могат да смилат чужди частици, които са внесени в клетката отвън. Като пример можем да разгледаме вид бели кръвни клетки, наречени макрофаги. Те са част от човешката имунна система. В процес, наречен фагоцитоза, част от плазмената мембрана на макрофага се вдава навътре, за да погълне патоген, както е показано по-долу.
Диаграма на фагоцитоза, на която фагозома, получена при поглъщане частица, се слива с лизозома, позволявайки смилане на частицата.
_Изображение: "Ендомембранната система и белтъци: фигура 4" от колеж Оупънстакс, Биология (CC BY 3.0)_
Вдадената част, която съдържа патогена, се откъсва от плазмената мембрана, за да формира структура, наречена фагозома. След това фагозомата се слива с лизозома и образува комбинирано отделение, в което смилателни ензими разрушават патогена.

Вакуоли

Растителните клетки са уникални, тъй като имат органел, подобен на лизозомата, който се нарича вакуола. Голямата централна вакуола съхранява вода и отпадъци, изолира опасни материали и съдържа ензими, които разграждат макромолекули и клетъчни компоненти, подобно на тези в лизозомата.cubed Растителните вакуоли имат функция, свързана с водното равновесие и могат да се използват за съхранение на съединения като токсини и пигменти (оцветени частици). start superscript, 4, end superscript

Съпоставка на лизозоми и пероксизоми

Често разликата между лизозоми и пероксизоми може да бъде объркваща. И двата органела участват в разграждането на молекули и неутрализирането на опасни вещества в клетката. Освен това обикновено на диаграми и лизозомите, и пероксизомите се представят като малки, кръгли мехурчета.
Въпреки това пероксизомата е различен органел със свои собствени свойства и роля в клетката. Тя съдържа ензими, участващи в окислителни реакции, от които се получава страничният продукт водороден пероксид (start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, start subscript, 2, end subscript). Тези ензими разграждат мастни киселини и аминокиселини, освен това участват в детоксикацията на някои вещества, които навлизат в тялото. Например в детоксикацията на алкохола участват пероксизоми от клетките на черния дроб.
Важно е да отбележим, че пероксизомите, за разлика от лизозомите, не са част от ендомембранната система. Това означава, че те не получават везикули от апарата на Голджи. Можеш да научиш повече за изпращането на протеини към пероксизомата в статията за насочване на белтъците.