Uma das maneiras mais simples de entender as estruturas e funções das organelas alojadas em uma célula - e na biologia celular como um todo - é compará-las com coisas do mundo real.
Por exemplo, faz sentido descrever o aparelho de Golgi como uma fábrica de embalagens ou correios, porque seu papel é receber, modificar, classificar e enviar carga celular.
A organela vizinha do corpo de Golgi, o retículo endoplasmático, é melhor entendida como a fábrica da célula. Esta fábrica de organelas constrói as biomoléculas necessárias para todos os processos da vida. Isso inclui proteínas e lipídios.
Você provavelmente já sabe como as membranas são importantes para as células eucarióticas; o retículo endoplasmático, que inclui o retículo endoplasmático rugoso e o retículo endoplasmático liso, ocupa mais da metade das propriedades da membrana nas células animais. organela é para a célula.
Estrutura do retículo endoplasmático
Os primeiros cientistas a observar o retículo endoplasmático - enquanto tiravam a primeira micrografia eletrônica de uma célula - foram atingidos pelo aparecimento do retículo endoplasmático.
Para Albert Claude, Ernest Fullman e Keith Porter, a organela parecia "rendada" por causa de suas dobras e espaços vazios. Observadores modernos são mais propensos a descrever a aparência do retículo endoplasmático como uma fita dobrada ou mesmo um doce de fita.
Essa estrutura única garante que o retículo endoplasmático possa desempenhar seus papéis importantes na célula. O retículo endoplasmático é melhor entendido como uma longa membrana fosfolipídica dobrada sobre si mesma para criar sua estrutura característica tipo labirinto.
Outra maneira de pensar sobre a estrutura do retículo endoplasmático é como uma rede de bolsas e tubos planos conectados por uma única membrana.
Essa membrana fosfolipídica dobrada forma curvas chamadas cisternas. Esses discos planos da membrana fosfolipídica aparecem empilhados quando se observa uma seção transversal do retículo endoplasmático sob um poderoso microscópio.
Os espaços aparentemente vazios entre essas bolsas são tão importantes quanto a própria membrana.
Essas áreas são chamadas de lúmen. Os espaços internos que compõem o lúmen estão cheios de líquido e, graças à maneira como a dobra aumenta a área de superfície total da organela, na verdade compõem cerca de 10% do volume total da célula.
Dois tipos de ER
O retículo endoplasmático contém duas seções principais, nomeadas por sua aparência: o retículo endoplasmático rugoso e o retículo endoplasmático liso.
A estrutura dessas áreas da organela reflete seus papéis especiais na célula. Sob a lente de um microscópio, a membrana fosfolipídica da membrana endoplasmática rugosa aparece coberta de pontos ou inchaços.
Estes são ribossomos, que dão ao retículo endoplasmático rugoso uma textura irregular ou áspera (e, portanto, seu nome). >
Esses ribossomos são na verdade organelas separadas do retículo endoplasmático. Um grande número (até milhões!) Deles se localiza na superfície do retículo endoplasmático rugoso, porque são vitais para o seu trabalho, que é a síntese de proteínas. O RER existe como folhas empilhadas que se torcem juntas, com bordas em forma de hélice.
O outro lado do retículo endoplasmático - o retículo endoplasmático liso - parece bem diferente.
Enquanto esta seção da organela ainda contém as cisternas dobradas, tipo labirinto, e o lúmen cheio de líquido, a superfície desse lado da membrana fosfolipídica parece lisa ou elegante porque o retículo endoplasmático liso não contém ribossomos.
Esta porção do endoplasmático retículo sintetiza lipídios em vez de proteínas, por isso não requer ribossomos.
O retículo endoplasmático áspero (ER áspero)
O retículo endoplasmático áspero, ou RER, recebe o nome de sua aparência áspera ou cravejada característica graças aos ribossomos que cobrem sua superfície.
Lembre-se de que todo o retículo endoplasmático atua como uma planta de fabricação das biomoléculas necessárias para a vida, como proteínas e lipídios. O RER é a seção da fábrica dedicada à produção de apenas proteínas.
Algumas das proteínas produzidas no RER permanecerão no retículo endoplasmático para sempre.
Por esse motivo, os cientistas chamam essas proteínas proteínas residentes. Outras proteínas sofrerão modificação, classificação e envio para outras áreas da célula. No entanto, um grande número de proteínas construídas no RER são rotuladas para secreção da célula.
Isso significa que, após modificação e classificação, essas proteínas secretórias viajarão através do transportador de vesículas através da membrana celular para trabalhos fora da célula. célula.
A localização do RER dentro da célula também é importante para sua função.
O RER fica ao lado do núcleo da célula. De fato, a membrana fosfolipídica do retículo endoplasmático realmente se liga à barreira da membrana que circunda o núcleo, chamada envelope nuclear ou membrana nuclear.
Esse arranjo rígido garante que o RER receba as informações genéticas necessárias para construir proteínas diretamente do núcleo.
Também possibilita ao RER sinalizar o núcleo quando a construção ou dobramento de proteínas dá errado. Graças à sua proximidade, o retículo endoplasmático áspero pode simplesmente enviar uma mensagem ao núcleo para desacelerar a produção, enquanto o RER alcança o atraso.
Síntese de proteínas na ER áspera
A síntese de proteínas geralmente funciona assim: o núcleo de cada célula contém um conjunto completo de DNA.
Esse DNA é como o plano que a célula pode usar para construir moléculas como proteínas. A célula transfere as informações genéticas necessárias para a construção de uma única proteína do núcleo para os ribossomos na superfície do RER. Os cientistas chamam esse processo de transcrição porque a célula transcreve ou copia essas informações do DNA original usando mensageiros.
Os ribossomos anexados ao RER recebem os mensageiros que carregam o código transcrito e usam essas informações para formar uma cadeia de aminoácidos específicos.
Essa etapa é chamada de tradução porque os ribossomos leem o código de dados no messenger e o usam para decidir a ordem dos aminoácidos na cadeia que eles constroem.
Essas cadeias de aminoácidos são as unidades básicas de proteínas. Eventualmente, essas cadeias se dobram em proteínas funcionais e talvez até recebam rótulos ou modificações para ajudá-las a fazer seu trabalho.
Dobragem de proteínas no ER áspero
Dobragem de proteínas geralmente acontece no interior do RER. < Este passo dá às proteínas uma forma tridimensional única, chamada de conformação. O dobramento de proteínas é crucial porque muitas proteínas interagem com outras moléculas usando sua forma exclusiva para se conectarem como uma chave em uma fechadura.
As proteínas dobradas podem não funcionar corretamente e esse mau funcionamento pode até causar doenças humanas.
Por exemplo, os pesquisadores agora acreditam que problemas com o dobramento de proteínas podem causar distúrbios na saúde, como diabetes tipo 2, fibrose cística, doença das células falciformes e problemas neurodegenerativos como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson.
As enzimas são uma classe de proteínas que possibilitam reações químicas na célula, incluindo os processos envolvidos no metabolismo, que é a maneira como a célula acessa energia.
As enzimas lisossômicas ajudam a célula a quebrar o conteúdo celular indesejado, como organelas velhas e dobradas proteínas, a fim de reparar a célula e extrair o desperdício de energia.
As proteínas da membrana e as proteínas de sinalização ajudam as células a se comunicarem e trabalharem juntas. Alguns tecidos precisam de um pequeno número de proteínas, enquanto outros requerem muito. Esses tecidos geralmente dedicam mais espaço ao RER do que outros tecidos com menor necessidade de síntese protéica.
Ciência , então suas membranas parecem túbulos lisos ou elegantes sob o microscópio. Isso faz sentido porque essa porção do retículo endoplasmático cria lipídios ou gorduras, em vez de proteínas, e, portanto, não precisa de ribossomos. Esses lipídios podem incluir ácidos graxos, fosfolipídios e moléculas de colesterol.
Os fosfolipídios e o colesterol são necessários para a construção de membranas plasmáticas na célula.
O SER produz hormônios lipídicos necessários para o bom funcionamento da o sistema endócrino.
Estes incluem hormônios esteróides produzidos a partir do colesterol, como estrogênio e testosterona. Devido ao papel principal que o SER desempenha na produção hormonal, as células que requerem muitos hormônios esteróides, como as dos testículos e ovários, tendem a dedicar mais bens celulares ao SER.
O SER também está envolvido no metabolismo e desintoxicação. Ambos os processos ocorrem nas células hepáticas, de modo que os tecidos hepáticos costumam ter uma abundância maior de SER.
Quando os sinais hormonais indicam que os estoques de energia são baixos, as células renais e hepáticas iniciam uma via produtora de energia chamada gliconeogênese.
Este processo cria a importante fonte de energia glicose a partir de fontes não-carboidratos na célula. O SER nas células do fígado também ajuda as células do fígado a remover toxinas. Para fazer isso, o SER digere porções do composto perigoso para torná-lo solúvel em água, para que o corpo possa excretar a toxina pela urina.
O Retículo Sarcoplasmático das Células Musculares
Uma forma altamente especializada do retículo endoplasmático aparece em algumas células musculares, chamadas miócitos. Essa forma, chamada retículo sarcoplasmático, geralmente é encontrada nas células cardíacas (cardíacas) e musculares esqueléticas. Nessas células, a organela gerencia o equilíbrio dos íons cálcio que as células usam para relaxar e contrair as fibras musculares. Os íons de cálcio armazenados absorvem as células musculares enquanto as células estão relaxadas e liberam-se das células musculares durante a contração muscular. Problemas com o retículo sarcoplasmático podem levar a sérios problemas médicos, incluindo insuficiência cardíaca.
A resposta desdobrada das proteínas
Você já sabe que o retículo endoplasmático faz parte da síntese e dobra de proteínas.
A dobragem adequada de proteínas é crucial para produzir proteínas que possam fazer seu trabalho corretamente e, como mencionado anteriormente, a dobragem incorreta pode fazer com que as proteínas funcionem inadequadamente ou não funcionem, possivelmente levando a condições médicas graves, como diabetes tipo 2.
Por esse motivo, o retículo endoplasmático deve garantir que apenas as proteínas dobradas corretamente sejam transportadas do retículo endoplasmático para o aparelho de Golgi para embalagem e transporte.
O retículo endoplasmático garante o controle da qualidade das proteínas por meio de um mecanismo chamado proteína desdobrada resposta ou UPR.
Trata-se de sinalização celular muito rápida que permite ao RER se comunicar com o núcleo da célula. Quando proteínas desdobradas ou mal dobradas começam a se acumular no lúmen do retículo endoplasmático, o RER desencadeia a resposta proteica desdobrada. Isso faz três coisas:
O formato do ER está relacionado a suas funções e pode mudar conforme necessário.
Por exemplo, aumentar as camadas das folhas de RER ajuda algumas células a secretar um maior número de proteínas. Por outro lado, células como neurônios e células musculares que não secretam tantas proteínas podem ter mais túbulos SER.
O ER periférico, que é a porção não conectada ao envelope nuclear, pode até translocar conforme necessário.
Essas razões e mecanismos para isso são objeto de pesquisa. Pode incluir deslizar túbulos SER ao longo dos microtúbulos do citoesqueleto, arrastando o ER atrás de outras organelas e até anéis de túbulos ER que se movem pela célula como pequenos motores.
O formato do ER também muda durante algumas células processos, como mitose.
Os cientistas ainda estão estudando como essas mudanças ocorrem. Um complemento de proteínas mantém a forma geral dos organelos de ER, incluindo a estabilização de suas folhas e túbulos e ajuda a determinar as quantidades relativas de RER e SER em uma célula específica.
Esta é uma área de estudo importante para pesquisadores interessados na relação entre o ER e a doença.
ER e doenças humanas
O desdobramento de proteínas e o estresse no ER, incluindo o estresse causado pela ativação frequente da UPR, podem contribuir para o desenvolvimento de doenças humanas. Isso pode incluir fibrose cística, diabetes tipo 2, doença de Alzheimer e paraplegia espástica.
Os vírus também podem seqüestrar o ER e usar o mecanismo de construção de proteínas para produzir proteínas virais.
Isso pode alterar a forma do ER e impedi-lo de executar suas funções normais para a célula. Alguns vírus, como a dengue e a SARS, produzem vesículas protetoras de membrana dupla dentro da membrana do ER.
