Upload
mihaela-iolu
View
1.234
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Referat
Citation preview
Reticulul endoplasmic
tipuri, structura si functii
Pavelea Sinziana – Ionela
grupa 7
1
Medicina generala,Anul I
Biologia celulei se intrepatrunde cu ecologia. Valul actual al
medicamentelor administrate bolnavilor impune actiunea detoxifianta a
reticulului endoplasmatic neted si pentru a stopa chiar ineficacitatea unor
medicamente. Efectele anestezicelor se simt si la 3 saptamani dupa operatii
atat la pacienti cat si la personalul medical.
Reticulul endoplasmatic rugos fabrica proteine specie‐specifice folosind
un cod genetic universal care inscrie toata comoara genofondurilor pe care ne
angajam sa le salvam de la pieire.
Fiecare specie face aceasta biosinteza asigurand hrana pentru ea si
pentru alta specie consumatoare.
Nu exageram sa spunem ca fara minusculele reticule endoplasmatice,
rugos si neted, nu pot functiona ecosistemele caci nu s‐ar sintetiza proteine si
nici membrane biologice reciclabile
2
Folosirea microscopului electronic a dus la descoperirea reticulului
endoplasmic de catre Porter si colaboratorii sai in 1945.Reticulul endoplasmic
este o retea de canale, tuburi, care au din loc in loc dilatatii cu aspect de saci
turtiti numiti “cisterne”. Aceasta retea este un sistem de membrane care
continua practic fata externa a membranei nucleare duble si se extinde spre
zonele periferice ale citoplasmei celulare fara a fuziona cu plasmalema
(membrana celulara). Denumirea acestei structuri specifica celulelor eucariote:
“reticulul endoplasmic” a fost data de insusi descoperitorul si se noteaza
simbolic prescurtat RE.
S‐a observat ulterior ca portiuni insemnate de reticul endoplasmic
prezinta atasati de membranele sale numerosi ribozomi. Acest reticul
endoplasmic a fost numit rugos sau RE rugos. Alte portiuni ale sistemului de
membrane mentionat este lipsit de ribozomi si a fost numit RE neted. In RE
rugos predomina cisternele‐ saci membranosi turtiti, dispusi in teancuri ca foile
de tort sau de carte si avand pe suprafata dinspre citoplasma asezati ribozomii.
Interiorul acestei cisterne sau sacii turtiti este numit lumen iar fata membranei
reticulului dinspre lumen, este fata luminala. (Plansa I)
3
4
5
In reticulul endoplasmatic neted, sistemul de membrane ia aspectul unei
retele de tuburi si nu exista o granita separatoare precisa intre reticul
endoplamatic rugos si cel neted. Totusi astazi este stiut ca reticulul
endoplasmatic rugos este specializat functional in realizarea procesului
complex al biosintezei proteinelor iar reticulul endoplasmatic neted in
sinteza lipidelor si detoxificare.
Pentru cercetarea celulei, metodele moderne folosesc observatiile la
microscopul optic, microscopul electronic si fractionarea celulei prin
omogenizare si apoi centrifugare diferentiata prin care reticulul
endoplasatic se rupe, membranele fragmentate se reinchid sub forma de
vezicule mici numite microzomi. Acesti microzomi au derutat un timp pe
cercetatori, care astazi stiu bine ca ei (microzomii) nu sunt organisme
celulare propriuzise, ci fractiunea subcelulara obtinuta prin centrifugare si
care corespunde reticulului endoplasmatic din celula vie. Pe acesti
microzomi se poate studia compozitia chimica si functiile reticulului
endoplasmatic.
O diferenta principala intre reticulul endoplasmatic rugos si reticulul
endoplasmatic neted este ca cel rugos are in componenta sa proteinele
numite riboforine care au rolul esential de a lega pe membrana ribozomii.
Reticulul endoplasmatic neted neavand riboforine nu poate atasa pe el
ribozomii.
Reticulul endoplasmic in ansamblul sau are proteine de membrana ce
6
sunt de fapt glicoproteine care strabat stratul dublu lipidic al membranei
reticulului, avand gruparile glucidice dispuse pe fata membranei ce priveste
spre lumen sau spre cavitatea reticulului endoplasmatic. In acest fel,
lumenul reticulului endoplasmatic seamana cu spatiul extracelular pentru ca
si la plasmalema gruparile glucidice sunt pe fata opusa citoplasmei,deci spre
exterior.
Atasarea ribozomilor la membrana reticulului endoplasmic arata ca
principala functie a reticului endoplasmatic rugos este sinteza proteinelor si
anume “proteinele de export” adica proteinele secretate de celula si
eliminate in mediul extern sau intern, precum si proteinele necesare tuturor
membranelor celulare proprii.
Sinteza proteinelor este insa un complex de procese fiziologice
celulare finalizate la nivelul reticulului endoplasmatic rugos, in care sunt
implicati nucleul, citoplasma, ribozomii din reticulul endoplasmatic rugos si
chiar ribozomii liberi. Asa se explica dezvoltarea mare a reticulului
endoplasmatic rugos in celulele pancreasului exocrin ce secreta proteine‐
enzime cu rol in digestie; in celulele ficatului‐hepatocite‐ care secreta
proteina numita albumina si alte proteine serice; in celulele nervoase,
neuroni, care trebuie sa intretina o suprafata mare de membrane in
prelungirile lor.
Inca din secolele XIX si XX s‐au observat la microscopul optic
granulatii bazofile in pancreas si s‐au numit ergastoplasma, in hepatocite
(corpii lui Berg) si in neuron (corpusculii lui Nissl). Aceste granulatii erau
bine dezvoltate la animalele satule si dispareau in infometare. Bazofilia este
7
colorarea in albastru cu coloranti acizi si este data de prezenta ribozomilor
din reticulul endoplasmatic rugos.
Cum se realizeaza la nivel molecular sinteza proteinelor cu
participarea reticulului endoplasmatic rugos necesita unele clarificari despre
rolul nucleului si al ribozomilor. In nucleu are loc transcriptia informatiei
genetice‐ adica transferul sau copierea informatiei genetice din secventa de
nucleotide a uneia din catenele moleculei de AND a unei gene (de obicei din
catena 31‐51) in catena de ARNm. Asadar informatia genetica se transcrie
dintr‐o secventa de nucleotide in alta secventa de nucleotide. Enzima
necesara procesului de transcriptie este ARN‐polimeraza.
Codonul de initiere a transcriptiei in molecula de ARNm se afla in
general pe catena 31‐51 a AND‐ului si este cel mai frecvent TAC (mai rar
CAC). La sfarsitul transcriptiei, codonii stop ACT, ATT sau ATC din catena 31‐
51 a AND‐ului marcheaza finalizarea transcriptiei prin sinteza unui codon
complementar. Codonilor stop aratati si care se afla la sfarsitul ARNm fiind
UGA sau respective UAA sau UAG. Pentru ca analizam structura si functiile
reticulului endoplasmic rugos, inseamna ca ne referim la celula eucariota
unde in urma transcriptiei se produce la inceput un ARNm precursor ce
contine secvente informationale‐ exoni si secvente noninformationale‐
introni.
Acest ARNm precursor este supus unui proces de maturare prin
inlaturarea intronilor si legarea cap la cap a exonilor in ordinea lor fireasca
din ARNm precursor. Prin procesul de maturare a ARNm‐ul precursor se
pregateste etapa a doua a biosintezei proteice‐translatia. Maturarea ARNm
precursor are loc in spatiul nuclear. Apoi moleculele de ARNm matur trec in
8
cantitatea necesara din nucleu in citoplasma pana la RE rugos unde are loc
translatia adica transferul informatiei genetice din secventa de nucleotide a
ARNm in secventa de aminoacizi a proteinelor. Trebuie precizat ca la
transcriptie se produc si molecule de ARNt (64 de tipuri corespunzatoare
celor 20 de categorii de aminoacizi din codul genetic), molecule de ARNr‐
sau ribosomal care reprezinta 85% din cantitatea totala a ARN‐ului celular si
care asociat cu proteine ribozomale va forma ribozomii ce se observa liberi
in citoplasma sau atasati membranelor RE rugos. Din plansa I se observa ca
ribozomul are o subunitate mica si o subunitate mare si pe el se ataseaza
molecula monocatenara de ARNm matur; de asemenea ribozomul are trei
locusuri:
1) locusul A (aminoacil): unde se initiaza atasarea primei molecule de
ARNt1, a carui anticodon este complementar cu secventa initiala a ARNm si
care e prezenta in dreptul locusului A. ARNt1 transporta metionina
formiata.
2) locusul P (polipeptid)‐ este locusul unde are loc formarea unei legaturi
dipeptidice intre doi aminoacizi succesivi. Informatia genetica se “citeste”
prin miscarea relativa a ARNm fata de ribozom si de la stanga la dreapta,
facand “pasi” cu o distanta de un codon. Cand locusul P este ocupat, locusul
A devine liber si la el va veni complexul ARNt2~AA2 si anticodonul sau este
complementar codonului din ARNm.
3) locusul Ex (exit) are rolul ca atunci cand codonul stop din ARNm ajunge in
9
dreptul sau, sa se desprinda catena polipeptidica a proteinei sintetizate si sa
paraseasca suprafata ribozomului, sfarsindu‐se sinteza unei macromolecule
proteice care initial este un sir de aminoacizi.
In timpul translatiei au loc 3 reactii principale:
a) AA1 + ATP ‐‐enzima‐E‐> AA1~AMP + P~P
aminoacidul adenozintrifosfat aminoacid radical
fosfat activat
b) AA1~AMP + ARNt1 ‐‐enzimaE1AA1~ARNt1 + AMP
adenozi complex
monofosfat aminoacil ARNt
c) AA1 ~ AA2 + ARNt1 + ARNt2
legatura dipeptidica
Plansa II – Ilustreaza foarte schematic codurile genetice ale AND,
ARN si schema transcriptiei si translatiei informatiei genetice cu implicarea
in translatie si a RE rugos.
Sinteza proteinelor la nivel molecular in RE rugos cuprinde anumite
detalii interesante. Atasarea ribozomilor la membrana reticulului se face cu
subunitatea ribozomala mare sos iar cea mica ramane spre citoplasma dand
infatisarea unui “om de zapada”. Ribozomii se leaga in complexe de
ribozomi cu ajutorul unei singure molecule de ARN formand siruri de
10
ribozomi numite polizomi. Aceasta dispunere se face numai dupa ce fiecare
ribozom a sintetizat o portiune scurta din lantul polipeptidic cuprinzand
pana la 30 de aminoacizi.
In acest semnal de insertie se leaga un complex macromolecular
(format din ARN 7s si 6 polipeptide) din citosol numit particula de
recunoastere a semnalului. Aceasta particula mediaza interactiunea cu
membrana RE. Particula legata de semnalul de insertie este recunoscuta de
un receptor din membrana RE numit proteina doc, dupa cum si ribozomul
este recunoscut de riboforine aflate in membrana cisternelor RE rugos.
Toate aceste proteine actioneaza coordonat in legarea ribozomilor si apoi
trecerea lantului polipeptidic prin membrana RE in lumenul cisternelor
acestuia.
Reticulul endoplasmic neted are si el functii specifice. Acest reticul
este implicat in sinteza grasimilor si e bine dezvoltat, celulele glandei
11
suprarenale care prelucreaza grasimi producand hormoni, steroizi si de
asemeni in celulele intestinale au rol in absorptia grasimilor.
Pe parcursul edificarii sale, lantul polipeptidic aluneca asemenea
unui “sarpe” in lumenul RE. El se torsioneaza in spatiu si isi realizeaza o
structura tridimensionala care se apropie de structura moleculara finala a
proteinei. Membrana RE contribuie si ea aducand modificari moleculei
proteice prin adaosuri importante de grupari glucidice. Procesul acesta de
glicolizare este o functie specifica a RE rugos si are loc pe fata dinspre lumen
a membranei.
Se asambleaza de obicei, la inceput, un lant scurt polizaharidic pe o
molecula lipidica si apoi acest lant scurt este transferat pe molecula
proteica cu ajutorul unei enzime aflata in membrana RE rugos. “Fabricile”
de proteine sunt sirurile de ribozomi numite polizomi iar asamblarea
propriu zisa se face la nivelul ribozomilor unde se construiesc, la fiecare in
parte, cate un lant polipeptidic.
Proteinele de secretie trec in lumenul RE iar proteinele din
membrana raman inserate in stratul dublu lipidic. Proteinele de membrana
ale RE raman in membrana si nu pot fi transferate altei membrane celulare.
Celulele intestinale absorb amestecul de acizi grasi si glucide
rezultate din digestia grasimilor. RE neted al celulelor intestinale e bine
dezvoltat si sintetizeaza trigliceride sub forma unor picaturi lipidice numite
chilomicroni. Ulterior aceste grasimi vor ajunge in sange ceea ce face ca
dupa o masa abundenta in grasimi, plasma sangvina sa devina latescenta.
RE neted al hepatocitelor are si acesta doua functii importante:
degradarea glicogenului hepatic‐ prin interventia enzimei glucozo‐6‐
fosfataza care depolimerizeaza glicogenul eliberand glucoza in
lumenul reticulului endoplasmic si de aici ea trece in sange.
detoxificarea: cu ajutorul RE neted, substante toxice de natura
12
endogena sau exogena (medicamente, toxine, poluanti) sunt fie mai
usor eliminate din corp, fie neutralizate si apoi evacuate.
Detoxificarea tuturor acestor substante se face prin reactii chimice
de: oxidare, hidroliza, reducere sau conjugare (cu acidul glucuronic).
Substantele potential toxice sunt transformate devenind mai solubile si
atunci se evacueaza mai usor prin rinichi sau isi pierd toxicitatea
(detoxificare), sau isi pierd actiunea biologica (inactivare).
Aceste reactii au loc si atunci cand se prelucreaza normal unele
substante in organism de exemplu metabolizarea sarurilor biliare, a
hormonilor steroizi (cortizol, estradiol), metabolizarea colesterolului la una
din etapele sintezei sale cand se grefeaza o grupare OH in nucleul sterolic, in
degradarea hemoglobinei.
Aceleasi reactii se petrec cu ajutorul RE neted si la neutralizarea
substantelor toxice si metabolizarea medicamentelor cu diferite grade de
toxicitate. Toate aceste reactii se numesc generic detoxificare. Detoxificarile
in cele mai multe cazuri sunt oxidari generate de un sistem enzimatic
specific microzomilor.
Acest sistem enzimatic este numit “oxidaze cu functii mixte” si
folosesc oxigenul molecular si electroni pentru a trece un atom de oxigen pe
substanta transformata (substrat).
Substanta transformata primeste grupari OH, in timp ce al doilea
atom de O (oxigen) se combina cu H+ pentru a forma apa. Denumirea de
oxidaze cu functii mixte este datorata deci faptului ca necesita doi acceptori
diferiti, cate unul pentru fiecare atom de oxigen. Enzima principala este
citocromul P450 – o hemoproteina cu maximul de absorbtie a luminii la 450
nm (lungime de unda). Electronii sunt furnizati citocromului P450 printr‐un
sistem enzimatic propriu membranei RE, numit lant transportor de
13
electroni‐ microzomal.
RE detoxifica si prelucreaza medicamentele. Daca ingeram cantitati
sporite de medicamente sau toxice, se dezvolta rapid membranele RE
neted, creste cantitatea de citocrom P450 din membrane. Procesul este
denumit inductia enzimelor microzomale si apare ca urmare a expunerii
repetate a organismului la actiunea unor toxice sau medicamente de
exemplu administrarea cronica de fenobarbital in tratamentul epilepsiei la
om, in alcoolism etc.
Proliferarea RE neted in asemenea situatii este o adaptare a
organismului prin metabolizarea substantelor daunatoare cu ajutorul
oxidazelor microzomale. Ajustarea dozelor de medicamente in tratamentul
bolnavilor trebuie sa tina seama de capacitatea RE neted de a stopa
actiunea toxica a acestor medicamente si de a evita ineficacitatea
medicamentelor.
Un om alcoolic tolereaza multe sedative si are un RE neted dezvoltat.
Daca brusc mult alcool, acesta nu‐l poate tolera si apare puternic
intoxicarea.
Personalul medical sin salile de operatii avand expuneri repetate la
anestezice si la fel si bolnavii pot manifesta si la 3 saptamani dupa operatie
o inductie a enzimelor microzomale ale RE neted.
Uneori aceste adaptari sunt nefaste la om deoarece agentii
provocatori de cancer (ex. Metilcolantrenul) produc inductia sintezei unui
citocrom P448 care activeaza carcinogeneza.
Daca o celula produce multe proteine, are RE rugos mult si deci
14
multi ribozomi astfel incat citoplasma celulei se coloreaza in albastru cu
coloranti acizi, fenomen numit bazofolie citoplasmatica (ceea ce se vede la
celulele tinere si la cele canceroase care sunt foarte tinere). Acest fenomen
este indicator de diagnostic histopatologic de cancer (tumori).
Daca o celula are RE neted mult, deci cantitate de ARN si de
ribozomi mica atunci citoplasma se coloreaza in rosu cu ajutorul colorantilor
bazici, aspect numit eozinofilie citoplasmatica. Citoplasma abundenta
eozinofila si nucleul mic este caracter de celula adulta.
Daca la microscop RE apare modificat, cu vacuolizari si distrugeri
provocate de substante toxice, atunci se stabileste diagnosticul de
intoxicatie in practica medico‐legala.
Functii comune ale RE rugos si RE neted. RE vehiculeaza in celula
foarte multe substante care circula astfel prin citoplasma. Circulatia se face
prin lumenul RE cat si prin difuziune in membrana RE care are o fluiditate
remarcabila. RE este asadar un “aparat circulator intracitoplasmatic”. RE
compartimenteaza citoplasma, este suport mecanic al acesteia si inlesneste
schimburile de substante cu matricea citoplasmica si cu lumenul RE.
In membrana RE se produce sinteza de fosfolipide de membrana
cu exceptia cardiolipinei ce este produsa in membranele mitocondriale.
Tot in RE rugos se produc si proteine de membrana si astfel
15
putem considera in general RE, o fabrica de membrane a celulei.
Membrana RE creste continuu alimentand membranele altor
organite celulare (ex. membrana nucleara).
Membranele acestea se produc in RE si sub forma de vezicule de
transport ele se desprind din RE si fuzioneaza cu aparatul Golgi, cu lizozomii,
cu perixozomii si cu plasmalema (membrana celulara externa). Se poate
spune deci ca RE are un rol cheie in biogeneza membranelor celulare.
Reinoirea membranelor celulare se face prin primenirea componentelor lor
cu proteine si lipide neuzate. Intrucat veziculele de transport includ in
lumenul lor si proteine provenite din RE inseamna ca reticulul endoplasmic
participa la biogeneza organitelor celulare (aparatul Golgi, lizozomi,
peroxizomi).
16
17