Contenu
- Structure du réticulum endoplasmique
- Deux genres de ER
- Le réticulum endoplasmique rugueux (ER brutal)
- Synthèse de protéines dans le RE approximatif
- Repliement de protéines dans l'urgence
- Le réticulum endoplasmique lisse (ER lisse)
- Le réticulum sarcoplasmique dans les cellules musculaires
- La réponse protéique dépliée
- Forme ER
- ER et maladie humaine
L'un des moyens les plus simples de comprendre les structures et les fonctions des organites hébergées dans une cellule - et de la biologie cellulaire dans son ensemble - consiste à les comparer avec des éléments réels.
Par exemple, il est logique de décrire l’appareil de Golgi comme une usine d’emballage ou un bureau de poste car son rôle est de recevoir, modifier, trier et expédier le fret cellulaire.
L’organite voisin du corps de Golgi, le réticulum endoplasmique, s’entend au mieux comme l’usine de fabrication de la cellule. Cette usine d'organites construit les biomolécules nécessaires à tous les processus de la vie. Ceux-ci incluent des protéines et des lipides.
Vous savez probablement déjà à quel point les membranes sont importantes pour les cellules eucaryotes; réticulum endoplasmique, qui comprend à la fois le réticulum endoplasmique rugueux et réticulum endoplasmique lisse, occupe plus de la moitié de la surface de la membrane dans les cellules animales.
Il serait difficile d'exagérer à quel point cet organite membranaire qui construit des biomolécules est important pour la cellule.
Structure du réticulum endoplasmique
Les premiers scientifiques à observer le réticulum endoplasmique - tout en prenant la première micrographie électronique d’une cellule - ont été frappés par l’apparence du réticulum endoplasmique.
Pour Albert Claude, Ernest Fullman et Keith Porter, l'organite ressemblait «à de la dentelle» à cause de ses plis et de ses espaces vides. Les observateurs modernes ont plus tendance à décrire l’apparence du réticulum endoplasmique comme un ruban plié ou même un bonbon à ruban.
Cette structure unique garantit que le réticulum endoplasmique peut remplir ses rôles importants au sein de la cellule. Le réticulum endoplasmique est mieux compris comme un long membrane phospholipidique replié sur lui-même pour créer sa structure caractéristique en labyrinthe.
Une autre façon de penser à la structure du réticulum endoplasmique consiste à créer un réseau de poches et de tubes plats reliés par une seule membrane.
Cette membrane phospholipidique repliée forme des coudes appelés citernes. Ces disques plats de membrane phospholipidique apparaissent empilés ensemble lorsque l'on regarde une coupe transversale du réticulum endoplasmique sous un microscope puissant.
Les espaces apparemment vides entre ces poches sont aussi importants que la membrane elle-même.
Ces zones sont appelées les lumen. Les espaces internes qui composent la lumière sont remplis de liquide et, grâce à la manière dont le repliement augmente la surface totale de l'organelle, représentent en réalité environ 10% du volume total de la cellule.
Deux genres de ER
Le réticulum endoplasmique contient deux sections principales, nommées pour leur apparence: la réticulum endoplasmique rugueux et le réticulum endoplasmique lisse.
La structure de ces zones de l'organite reflète leurs rôles particuliers au sein de la cellule. Sous une lentille de microscope, la membrane phospholipidique de la membrane endoplasmique rugueuse apparaît couverte de points ou de bosses.
Ceux-ci sont ribosomes, qui confèrent au réticulum endoplasmique rugueux un aspect bosselé ou rugueux (d'où son nom).
Ces ribosomes sont en réalité des organites séparées du réticulum endoplasmique. Un grand nombre d’entre eux (jusqu’à des millions!) Se localisent à la surface du réticulum endoplasmique, car ils sont essentiels à son travail, à savoir la synthèse des protéines. Le RER existe sous forme de feuilles empilées qui se tordent ensemble, avec des bords en forme d'hélice.
L’autre côté du réticulum endoplasmique - le réticulum endoplasmique lisse - est très différent.
Bien que cette section de l'organite contienne toujours les citernes plissées en forme de labyrinthe et une lumière remplie de liquide, la surface de cette face de la membrane phospholipidique semble lisse ou lisse, car le réticulum endoplasmique lisse ne contient pas de ribosomes.
Cette partie du réticulum endoplasmique synthétise les lipides plutôt que les protéines, elle ne nécessite donc pas de ribosomes.
Le réticulum endoplasmique rugueux (ER brutal)
Le réticulum endoplasmique rugueux, ou RER, tire son nom de son aspect rugueux ou clouté caractéristique grâce aux ribosomes qui recouvrent sa surface.
Rappelez-vous que tout le réticulum endoplasmique agit comme une usine de fabrication des biomolécules nécessaires à la vie, telles que les protéines et les lipides. Le RER est la section de l'usine dédiée à la production exclusive de protéines.
Certaines des protéines produites dans le RER resteront à jamais dans le réticulum endoplasmique.
Pour cette raison, les scientifiques appellent ces protéines protéines résidentes. D'autres protéines seront modifiées, triées et expédiées dans d'autres zones de la cellule. Cependant, un grand nombre de protéines construites dans le RER sont marquées pour la sécrétion par la cellule.
Cela signifie qu'après modification et tri, ces protéines sécrétoires vont voyager via le transporteur de vésicule à travers la membrane cellulaire pour des travaux en dehors de la cellule.
La localisation du RER dans la cellule est également importante pour sa fonction.
Le RER est juste à côté de la noyau de la cellule. En fait, la membrane phospholipidique du réticulum endoplasmique se raccorde à la barrière membranaire entourant le noyau, appelée enveloppe nucléaire ou membrane nucléaire.
Cet arrangement serré garantit que le RER reçoit l'information génétique nécessaire pour construire des protéines directement à partir du noyau.
Cela permet également au RER de signaler au noyau que la construction ou le repliement des protéines a des problèmes. Grâce à sa proximité, le réticulum endoplasmique rugueux peut simplement viser le noyau pour ralentir la production tandis que le RER rattrape le retard accumulé.
Synthèse de protéines dans le RE approximatif
La synthèse des protéines fonctionne généralement comme suit: le noyau de chaque cellule contient un ensemble complet d’ADN.
Cet ADN est comme le bleu que la cellule peut utiliser pour construire des molécules telles que des protéines. La cellule transfère l'information génétique nécessaire à la construction d'une protéine unique du noyau aux ribosomes situés à la surface du RER. Les scientifiques appellent ce processus transcription parce que la cellule transcrit ou copie ces informations à partir de l'ADN d'origine en utilisant des messagers.
Les ribosomes attachés au RER reçoivent les messagers portant le code transcrit et utilisent cette information pour former une chaîne d'acides aminés spécifiques.
Cette étape s'appelle Traduction parce que les ribosomes lisent le code de données sur le messager et l’utilisent pour décider de l’ordre des acides aminés dans la chaîne qu’ils construisent.
Ces chaînes d'acides aminés sont les unités de base des protéines. Finalement, ces chaînes se transformeront en protéines fonctionnelles et recevront peut-être même des étiquettes ou des modifications pour les aider à faire leur travail.
Repliement de protéines dans l'urgence
Le repliement des protéines se produit généralement à l'intérieur du RER.
Cette étape donne aux protéines une forme tridimensionnelle unique, appelée son conformation. Le repliement des protéines est crucial car de nombreuses protéines interagissent avec d'autres molécules en utilisant leur forme unique pour se connecter comme une clé insérée dans une serrure.
Les protéines mal repliées peuvent ne pas fonctionner correctement, et ce dysfonctionnement peut même causer une maladie humaine.
Par exemple, les chercheurs pensent maintenant que les problèmes de repliement des protéines peuvent être à l’origine de troubles de la santé tels que le diabète de type 2, la fibrose kystique, la drépanocytose et des problèmes neurodégénératifs tels que la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson.
Les enzymes sont une classe de protéines qui permettent des réactions chimiques dans la cellule, y compris les processus impliqués dans le métabolisme, qui est le moyen par lequel la cellule accède à l’énergie.
Les enzymes lysosomales aident la cellule à décomposer les contenus cellulaires indésirables, tels que les organites usés et les protéines mal repliées, afin de réparer la cellule et de puiser son énergie dans les déchets.
Les protéines membranaires et les protéines de signalisation aident les cellules à communiquer et à travailler ensemble. Certains tissus ont besoin d'un petit nombre de protéines alors que d'autres en demandent beaucoup. Ces tissus consacrent généralement plus d’espace au RER que d’autres tissus ayant des besoins moindres en synthèse de protéines.
••• SciencingLe réticulum endoplasmique lisse (ER lisse)
Le réticulum endoplasmique lisse, ou SER, est dépourvu de ribosomes. Ses membranes ressemblent donc à des tubules lisses ou lisses au microscope.
Cela a du sens car cette partie du réticulum endoplasmique construit des lipides, ou des graisses, plutôt que des protéines, et n’a donc pas besoin de ribosomes. Ces lipides peuvent comprendre des acides gras, des phospholipides et des molécules de cholestérol.
Les phospholipides et le cholestérol sont nécessaires à la construction des membranes plasmiques dans la cellule.
Le SER produit des hormones lipidiques nécessaires au bon fonctionnement de l'organisme. Système endocrinien.
Ceux-ci incluent des hormones stéroïdes fabriquées à partir de cholestérol, telles que l'œstrogène et la testostérone. En raison du rôle majeur que joue le SER dans la production d'hormones, les cellules qui ont besoin de beaucoup d'hormones stéroïdiennes, comme celles des testicules et des ovaires, ont tendance à consacrer davantage d'actifs cellulaires au SER.
Le SER est également impliqué dans le métabolisme et la détoxification. Ces deux processus se produisent dans les cellules hépatiques, de sorte que les tissus hépatiques ont généralement une plus grande abondance de SER.
Lorsque les signaux hormonaux indiquent que les réserves d’énergie sont faibles, les cellules des reins et du foie entament une voie de production d’énergie appelée gluconéogenèse.
Ce processus crée une importante source d'énergie, le glucose, à partir de sources non glucidiques dans la cellule. Le SER dans les cellules du foie aide également ces cellules à éliminer les toxines. Pour ce faire, le SER digère des parties du composé dangereux pour le rendre soluble dans l'eau afin que le corps puisse excréter la toxine par l'urine.
Le réticulum sarcoplasmique dans les cellules musculaires
Une forme hautement spécialisée du réticulum endoplasmique apparaît dans certaines cellules musculaires, appelée les myocytes. Ce formulaire, appelé le réticulum sarcoplasmique, se trouve généralement dans les cellules musculaires cardiaques (cœur) et squelettiques.
Dans ces cellules, l'organite gère l'équilibre des ions calcium que les cellules utilisent pour détendre et contracter les fibres musculaires. Les ions calcium stockés absorbent les cellules musculaires pendant que celles-ci sont détendues et libérées hors des cellules musculaires lors de la contraction musculaire. Des problèmes de réticulum sarcoplasmique peuvent entraîner de graves problèmes médicaux, notamment une insuffisance cardiaque.
La réponse protéique dépliée
Vous savez déjà que le réticulum endoplasmique fait partie de la synthèse et du repliement des protéines.
Un bon repliement des protéines est essentiel pour créer des protéines capables de faire leur travail correctement et, comme mentionné précédemment, un mauvais repliement peut empêcher les protéines de fonctionner correctement ou ne pas fonctionner du tout, pouvant éventuellement conduire à de graves problèmes de santé, tels que le diabète de type 2.
Pour cette raison, le réticulum endoplasmique doit garantir que seules des protéines correctement repliées sont transportées du réticulum endoplasmique à l'appareil de Golgi pour le conditionnement et l'expédition.
Le réticulum endoplasmique assure le contrôle de la qualité des protéines par le biais d’un mécanisme appelé réponse protéique non pliéeou UPR.
Il s’agit d’une signalisation cellulaire très rapide qui permet au RER de communiquer avec le noyau de la cellule. Lorsque les protéines dépliées ou mal repliées commencent à s'accumuler dans la lumière du réticulum endoplasmique, le RER déclenche la réponse protéique dépliée. Cela fait trois choses:
Forme ER
La forme de l'ER dépend de ses fonctions et peut changer si nécessaire.
Par exemple, augmenter les couches de feuilles de RER aide certaines cellules à sécréter un plus grand nombre de protéines. Inversement, des cellules telles que les neurones et les cellules musculaires qui ne sécrètent pas car de nombreuses protéines peuvent comporter davantage de tubules SER.
le ER périphérique, qui est la partie non reliée à l’enveloppe nucléaire, peut même se déplacer au besoin.
Ces raisons et mécanismes à cet égard font l’objet de recherches. Cela peut inclure des tubes de SER coulissants le long des microtubules du cytosquelette, entraînant le RE derrière d'autres organites et même des anneaux de tubules de RE qui se déplacent autour de la cellule comme de petits moteurs.
La forme du RE change également au cours de certains processus cellulaires, tels que mitose.
Les scientifiques étudient encore comment ces changements se produisent. Un complément de protéines maintient la forme générale de l'organelle ER, notamment en stabilisant ses feuilles et ses tubules et en aidant à déterminer les quantités relatives de RER et de SER dans une cellule donnée.
Il s'agit d'un domaine d'étude important pour les chercheurs intéressés par la relation entre l'urgence et la maladie.
ER et maladie humaine
Le mauvais repliement des protéines et le stress des urgences, y compris ceux liés à l'activation fréquente de l'EPU, peuvent contribuer au développement de la maladie chez l'homme. Ceux-ci peuvent inclure la fibrose kystique, le diabète de type 2, la maladie d'Alzheimer et la paraplégie spastique.
Les virus peut également détourner les urgences et utiliser la machinerie de construction de protéines pour produire des protéines virales.
Cela peut modifier la forme du RE et l'empêcher de s'acquitter de ses fonctions normales pour la cellule. Certains virus, tels que la dengue et le SRAS, fabriquent des vésicules protectrices à double membrane à l'intérieur de la membrane de la solution ER.