Fő tartalom
Biológia
Tantárgy/kurzus: Biológia > 6. témakör
3. lecke: Kirándulás az eukarióta sejt belsejében- Az eukarióta sejtalkotók áttekintése
- Az endoplazmatikus retikulum és a Golgi-készülék
- Az endomembrán rendszer
- Az endomembrán rendszer
- Mitokondriumok
- Mitokondriumok és kloroplasztiszok
- A sejtváz
- A sejtváz
- Eukarióta sejtstruktúrák
© 2023 Khan AcademyFelhasználási feltételekAdatkezelési tájékoztatóSüti figyelmeztetés
Az endomembrán rendszer
Endoplazmatikus retikulum (ER), Golgi-apparátus, lizoszómák és vakuólumok. Kompartmentek közötti vezikuláris transzport.
Bevezetés
Képzeld el, hogy a hasnyálmirigy egy sejtje vagy. Az a feladatod, hogy emésztőenzimeket termelj, amik a vékonybélbe jutva segítenek az ételt tápanyagokká bontani. Ahhoz, hogy elvégezd a feladatod, ezeket az enzimeket valahogy el kell juttatnod a termelődésük helyéről (a sejt belsejéből) az étel lebontásának helyére (vagyis a sejten kívülre).
Hogyan lehet ezt megoldani? A pillanat hevében esetleg eljátszunk a gondolattal, hogy szólunk egy csomagküldő szolgálatnak, de pánikra semmi ok, hiszen van endomembrán rendszerünk!
Mi az az endomembrán rendszer?
Az eukarióta sejtek jellemzője a kiterjedt endomembrán rendszer (endo- = “-ban, -ben”, itt: sejten belüli), ami valójában membránok és sejtszervecskék együttese, és a zsírok és fehérjék módosításáért, csomagolásáért és szállításáért felel. Az endomembrán rendszert alkotó sejtszervecskék közé tartozik például a sejtmaghártya és a lizoszómák (ezek talán ismerősek már), illetve az endoplazmatikus retikulum és a Golgi-készülék, amelyekre rövidesen bővebben is kitérünk.
Bár szigorúan véve a plazmamembrán nem a sejten belül helyezkedik el, mégis az endomembrán rendszer részének tekintjük. Ahogy azt látni fogjuk, a plazmamembrán szorosan együttműködik a többi endomembrán sejtszervecskével, rajta keresztül jutnak ki a sejtből a kiürítendő fehérjék (például a bevezetésben szereplő hasnyálmirigysejt által termelt enzimek). Fontos megjegyezni, hogy a mitokondriumok, a zöld színtestek (kloroplasztiszok) és a perixoszómák nem részei az endomembrán rendszernek!
Vizsgáljuk meg közelebbről az endomembrán rendszer egyes elemeit, és nézzük meg, melyik hogyan vesz részt a fehérjék és lipidek szállításában!
Az endoplazmatikus retikulum
Az endoplazmatikus retikulum (ER) kulcsszerepet játszik a fehérjék módosításában és a lipidek előállításában (szintézisében). Membránnal határolt csövek és lapos zsákok hálózatából áll. Az ER lemezei és csövei üregesek, a belsejükben lévő teret lumennek hívjuk.
Durva felszínű ER
A durva felszínű endoplazmatikus retikulum (durva felszínű ER) a sejtplazma felőli felszínen elhelyezkedő, rücskös felszínt eredményező (a mikroszkópos képen is látható) riboszómákról kapta a nevét. Ezek a riboszómák az újonnan képződő fehérjeláncot a fehérjék szintézisével egy időben a lumenbe juttatják. Míg egyes láncok teljes egészében megérkeznek az ER lumenébe, mások megakadnak a membránban (vagyis beágyazódnak).
Az ER-ban a fehérjék térszerkezete megváltozik: feltekerednek (ezt hívjuk foldingnak), és további változásokon mennek keresztül, például szénhidrátláncok kapcsolódnak hozzájuk. A módosult fehérjék aztán beépülnek a sejt membránjainak egyikébe (például az ER, vagy más sejtszervecskék membránjába), vagy kiválasztódnak (szekretálódnak) a sejtből.
Ha a módosult fehérjék nem az ER számára készültek, akkor úgynevezett vezikulumokba, kis membrángömbökbe csomagolódnak, amelyek a Golgi-készülékbe szállítják őket. A durva felszínű ER további feladata, hogy foszfolipideket termeljen a többi membránnal határolt sejtalkotó részére; ezek a makromolekulák is vezikulumokban szállítódnak.
Mivel a durva felszínű ER kulcsszereplő a szekretálandó fehérjék módosításában, ezért azok a sejtek, amelyek sok enzimet vagy más fehérjét juttatnak a "külvilágba" (például a májsejtek), kiterjedt durva felszínű endoplazmatikus retikulummal rendelkeznek.
Sima felszínű ER
A sima felszínű endoplazmatikus retikulum (sima felszínű ER) a durva felszínű ER-mal folytatólagos, de riboszómák nem kapcsolódnak hozzá, vagy csak legfeljebb néhány található belőlük a sima felszínű ER sejtplazma felőli felszínén. A sima felszínű ER feladatai között szerepel:
- Szénhidrátok, lipidek, szteroid hormonok szintézise
- Gyógyszerek és mérgek semlegesítése (méregtelenítése, detoxifikációja)
- Kalciumionok tárolása
Harántcsíkolt izomsejtekben egy speciális sima felszínű ER, a szarkoplazmás retikulum felelős a kalciumionok tárolásáért, amik a harántcsíkolt izomsejtek összehangolt összehúzódását váltják ki.
A durva felszínű ER-on is találhatók rövid "sima felszínű" szakaszok. Ezeken az átmeneti ER-nak
A Golgi-készülék
Hová mennek az ER-ról leváló vezikulumok? A rendeltetési helyükre történő eljutáshoz a transzport vezikulumokban található lipideket és fehérjéket szortírozni és csomagolni kell, illetve megjelölni őket a végállomásuknak megfelelően. Ez a szortírozás, jelölés, csomagolás és elosztás egy lapos membránlemezekből felépülő sejtszervecskében, a Golgi-készülékben (Golgi apparátusban) történik.
A Golgi-készülék fogadó oldalát cisz oldalnak hívjuk, az ellentétes oldal pedig a transz oldal. Az ER-ról leváló transzport vezikulumok a cisz oldalra vándorolnak, ahol összeolvadnak a membránnal, és a tartalmukat a Golgi-készülék lumenébe ürítik.
Miközben a fehérjék és lipidek áthaladnak a Golgi-készüléken, tovább módosulnak. Rövid cukorláncok kapcsolódhatnak hozzájuk vagy hasadhatnak le róluk, vagy jelölő molekulaként szolgáló foszfátcsoportokkal bővülhetnek. Az ábrán szénhidrátláncok módosulása látható: a fehérjéhez kötődő lila szénhidrát csoporthoz ágak adódnak és szakadnak le róla.
Végül a módosult fehérjék szétválogatása történik meg (például aminosav szekvenciák vagy más kémiai jelölőmolekulák alapján), majd vezikulumokba csomagolódnak, amelyek a Golgi-készülék transz oldaláról válnak le. Néhány vezikulum a tartalmát a sejt más részébe, például a lizoszómákba vagy a vakuólumba szállítja felhasználásra. Más vezikulumok a sejtmembránnal egyesülnek, így juttatva a membránjukba ágyazott fehérjéket a végső helyükre. Ugyanígy membránfúzióval történik a fehérjék szekréciója is.
Azokban a sejtekben, amelyek nagy mennyiségű fehérjét szekretálnak (mint például az emésztőenzimeket kiválasztó nyálmirigy-sejtek, vagy az immunrendszer antitesteket termelő sejtjei), a Golgi-készülék sok rétegből áll. Növényi sejtekben a Golgi-készülék poliszacharidokat (hosszú láncú szénhidrátokat) is előállít, amelyek egy része beépül a sejtfalba.
Lizoszómák
A lizoszóma egy emésztőenzimeket tartalmazó sejtszervecske az állati sejtekben, ami "sejtszervecske újrahasznosító egységként" is működik. Régi és felesleges sejtalkotókat bont le, hogy azok molekulái újra felhasználásra kerülhessenek. A lizoszómák az endomembrán rendszer részei, a Golgi-készüléket elhagyó vezikulumok egy része velük egyesül.
A lizoszómák a sejtekbe kívülről bekerülő idegen részecskéket is le tudják bontani. Vegyük például a fehérvérsejtek egy típusát, a makrofágokat, amelyek az ember immunrendszerének részei! A fagocitózisnak nevezett folyamat során a makrofágok sejtmembránja betüremkedik, hogy a sejt bekebelezze a potenciálisan betegséget kiváltó patogéneket, amint azt az alábbi ábra is mutatja.
A betüremkedő membránrész, benne a patogénnel, ezt követően teljesen lefűződik a sejtmembránról, létrehozva az úgynevezett fagoszómát. Ezután a fagoszóma összeolvad egy lizoszómával, és az így létrejövő, membrán által határolt térrészben (kompartmentben) az emésztőenzimek megsemmisítik a patogént.
Vakuólumok
A növényi sejtek különlegessége, hogy rendelkeznek egy lizoszómaszerű sejtalkotóval, az ún. vakuólummal. A nagy központi vakuólum vizet és salakanyagokat tárol, elkülöníti a sejt számára veszélyes anyagokat, és olyan enzimeket tartalmaz, amelyek le tudják bontani a makromolekulákat és a sejtalkotókat, akárcsak a lizoszómák enzimei.
Lizoszómák vagy peroxiszómák?
A következőkben a lizoszómák és az ún. peroxiszómák közötti hasonlóságokat és különbségeket vizsgáljuk meg. Mindkét sejtszervecske a molekulák lebontásában, és a sejt számára veszélyes anyagok semlegesítésében vesz részt. Hasonlóképpen mindkettőt kicsi, kerek gömbökként szokták ábrázolni.
Azonban a peroxiszóma egy önálló sejtalkotó, amelynek saját jellemzői és feladatai vannak. Oxidációban részt vevő enzimeket tárol, amelyek melléktermékként hidrogén-peroxidot (
Fontos kiemelni, hogy a peroxiszómák (a lizoszómáktól eltérően) nem részei az endomembrán rendszernek! Ez azt jelenti, hogy nem fogadnak vezikulumokat a Golgi-készülékből. A peroxiszómák fehérje-felvételéről bővebben a fehérjék célba juttatása oldalon olvashatunk.
Szeretnél részt venni a beszélgetésben?
Még nincs hozzászólás.