Σχέση Ενδοπλασματικού Δικτύου και Συσκευής Golgi

Το ενδοπλασματικό δίκτυο και η συσκευή Golgi είναι δύο συνδεδεμένα με μεμβράνη οργανίδια που βρίσκονται στους ευκαρυώτες. Και τα δύο αυτά οργανίδια συνδέονται στενά και σχετίζονται λειτουργικά. Τόσο το ενδοπλασματικό δίκτυο (ER) όσο και η συσκευή Golgi είναι δύο συστατικά του συστήματος ενδομεμβράνης ενός κυττάρου. Τα λυσοσώματα και τα κυστίδια είναι τα άλλα συστατικά του ενδομεμβρανικού συστήματος. Δύο τύποι ER βρίσκονται στο ευκαρυωτικό κύτταρο, το τραχύ ER και το λείο ER. Τα ριβοσώματα συνδέονται με ακατέργαστο ER, μεταφέροντας συντιθέμενες πολυπεπτιδικές αλυσίδες στο τραχύ ER. Οι μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις των πρωτεϊνών πραγματοποιούνται εντός του ER, ωριμάζοντας τις πρωτεΐνες. Αυτές οι ωριμασμένες πρωτεΐνες μεταφέρονται στη συσκευή Golgi προκειμένου να μεταφερθούν στον τελικό προορισμό τους, είτε σε λυσοσώματα, στη πλασματική μεμβράνη είτε εκκρίνονται από το κύτταρο στο εξωκυτταρικό περιβάλλον. Η έκκριση στο εξωκυττάριο περιβάλλον γίνεται με εξωκυττάρωση.

Αυτό το άρθρο εξηγεί, 

1. Τι είναι το Ενδοπλασματικό Δίκτυο
     – Δομή, Λειτουργίες
2. Τι είναι η συσκευή Golgi
     – Δομή, Λειτουργίες
3. Σχέση μεταξύ του ενδοπλασματικού δικτύου και της συσκευής Golgi
     – Ομοιότητες μεταξύ του ενδοπλασματικού δικτύου και της συσκευής Golgi
     – Διαφορά μεταξύ του ενδοπλασματικού δικτύου και της συσκευής Golgi
4. Πώς μεταφέρονται οι πρωτεΐνες από το ενδοπλασματικό δίκτυο στη συσκευή Golgi

Τι είναι το Ενδοπλασματικό Δίκτυο

Το ενδοπλασματικό δίκτυο (ER), το οποίο είναι ένα οργανίδιο που βρίσκεται στους ευκαρυώτες, περιέχει πεπλατυσμένους μεμβρανώδεις σάκους, διασυνδεδεμένους μεταξύ τους. Αυτοί οι σάκοι είναι σωληνοειδείς δομές, οι οποίες ονομάζονται cisternae. Οι στέρνες συγκρατούνται μεταξύ τους από τον κυτταροσκελετό του κυττάρου. Υπάρχουν δύο τύποι ER:ομαλή ER και τραχιά ER. Μόνο το ακατέργαστο ER περιέχει συνδεδεμένα ριβοσώματα στη μεμβράνη του ER. Το Smooth ER εμπλέκεται στο μεταβολισμό των λιπιδίων. Το Rough ER παρέχει θέσεις για πρωτεϊνοσύνθεση.

Τι είναι η συσκευή Golgi

Η συσκευή Golgi είναι ένα άλλο οργανίδιο που βρίσκεται στα ευκαρυωτικά κύτταρα. Αποτελείται από γεμάτες υγρό, τέσσερις έως έξι δεξαμενές. Η συσκευή Golgi παρέχει μια θέση για συνθέσεις για υδατάνθρακες όπως η πηκτίνη και η ημικυτταρίνη. Οι γλυκοζαμινογλυκάνες, οι οποίες βρίσκονται στην εξωκυτταρική μήτρα των ζωικών κυττάρων συντίθενται επίσης στη συσκευή Golgi. Στο Golgi μπορούν να αναγνωριστούν δύο πρόσωπα:cis πρόσωπο και trans πρόσωπο.

Σχέση μεταξύ του ενδοπλασματικού δικτύου και της συσκευής Golgi

Ομοιότητες μεταξύ του ενδοπλασματικού δικτύου και της συσκευής Golgi

Τόσο η συσκευή ER όσο και η συσκευή Golgi εμπλέκονται στο σχηματισμό του ενδομεμβρανικού συστήματος του κυττάρου. Αποτελούνται από πεπλατυσμένους, μεμβρανώδεις, γεμάτους με υγρό σάκους που ονομάζονται cisternae. Οι στέρνες συγκρατούνται μεταξύ τους από τον κυτταροσκελετό του κυττάρου.

Το τραχύ ER παρέχει θέσεις για την πρωτεϊνοσύνθεση στο κύτταρο. Τα ριβοσώματα συνδέονται με τη μεμβράνη του ακατέργαστου ER. Οι μεταφρασμένες πρωτεΐνες εξάγονται στο ER για ωρίμανση. Αυτές οι πρωτεΐνες μεταφέρονται και πάλι στη συσκευή Golgi για περαιτέρω ωρίμανση και διαλογή για τον τελικό προορισμό τους. Επομένως, τόσο η συσκευή ER όσο και η συσκευή Golgi εμπλέκονται στην ωρίμανση της πρωτεΐνης. Οι νεοσυντιθέμενες πολυπεπτιδικές αλυσίδες αλληλεπιδρούν με πρωτεΐνες συνοδού στον αυλό του ER. Οι πρωτεΐνες, που πρόκειται να εκκριθούν και να προοριστούν στην κυτταρική επιφάνεια επιτυγχάνουν την τρισδιάστατη δομή τους σχηματίζοντας δισουλφιδικούς δεσμούς μεταξύ των υπολειμμάτων κυστεΐνης στην πολυπεπτιδική αλυσίδα. Ο σχηματισμός δισουλφιδικών δεσμών μεταξύ των υπολειμμάτων κυστεΐνης διευκολύνεται από την πρωτεϊνική δισουλφιδική ισομεράση που βρίσκεται στο ER. Μόλις οι πρωτεΐνες επιτύχουν τη σωστή τρισδιάστατη δομή τους, απελευθερώνονται από τις πρωτεΐνες συνοδού. Η γλυκοζυλίωση, η οποία είναι η προσθήκη αλυσίδων πολυσακχαρίτη στην πρωτεΐνη, συμβαίνει και στο ER. Συνήθως, οι πρωτεΐνες της μεμβράνης και οι πρωτεΐνες έκκρισης είναι γλυκοζυλιωμένες. Μερικές γλυκοσυλιώσεις συμβαίνουν στο ER και άλλες στη συσκευή Golgi.

Τόσο η συσκευή ER όσο και η συσκευή Golgi είναι ικανές να σχηματίσουν κυστίδια μεταφοράς. Οι πρωτεΐνες που προορίζονται για τα λυσοσώματα, τη πλασματική μεμβράνη ή το έκκριμα, μεταφέρονται από το ER στη συσκευή Golgi με μικρά κυστίδια μεταφοράς που ονομάζονται μεταφερόμενα κυστίδια επικαλυμμένα με COPII. Η συσκευή Golgi σχηματίζει επίσης εκκριτικά κυστίδια προκειμένου να μεταφέρει ταξινομημένες πρωτεΐνες στους τελικούς προορισμούς τους. Το σύστημα ενδομεμβράνης του κυττάρου φαίνεται στο σχήμα 1 .

Εικόνα 1:Ενδομεμβρανικό σύστημα του κυττάρου

Διαφορά μεταξύ του ενδοπλασματικού δικτύου και της συσκευής Golgi

Οι Cisternae στο ER διασυνδέονται μεταξύ τους, διευκολύνοντας τη μεταφορά μακρομορίων σε όλο το κύτταρο. Αντίθετα, οι δεξαμενές στη συσκευή Golgi περιέχουν τέσσερις έως έξι μικρές δεξαμενές. Δεν συνδέονται μεταξύ τους. Αλλά δύο πρόσωπα μπορούν να αναγνωριστούν στο Golgi ως cis πρόσωπο και trans πρόσωπο. Μια κατευθυντική ροή υλικού από το cis cisternae σε trans cisternae παρατηρείται στο Golgi. Τα εκκριτικά κυστίδια εισέρχονται στο Golgi από την cis όψη του και ωριμάζουν και διαχωρίζονται από το trans πρόσωπο. Το δίκτυο των σωληνοειδών και σωληναριακών δομών που βρίσκονται εκατέρωθεν του Golgi ονομάζονται cis Δίκτυο Golgi (CGN) και trans Δίκτυο Golgi (TGN). Η μεταφορά των πρωτεϊνών από το CGN στο TGN ονομάζεται αγγειακή μεταφορά. Η δομή της συσκευής Golgi φαίνεται στο σχήμα 2 .

Η συσκευή ER και Golgi εμπλέκονται και σε άλλες λειτουργίες στο κελί. Το Smooth ER εμπλέκεται στο μεταβολισμό των λιπιδίων. Αντίθετα, η συσκευή Golgi παρέχει μια θέση για τη σύνθεση υδατανθράκων όπως η πηκτίνη και η ημικυτταρίνη. Οι γλυκοζαμινογλυκάνες, οι οποίες βρίσκονται στην εξωκυτταρική μήτρα των ζωικών κυττάρων, συντίθενται επίσης στη συσκευή Golgi.

Εικόνα 2:Συσκευή Golgi

Πώς μεταφέρονται οι πρωτεΐνες από το ενδοπλασματικό δίκτυο στη συσκευή Golgi

Οι περισσότερες πρωτεΐνες που μεταφράζονται προορίζονται για ER, συσκευή Golgi, λυσοσώματα ή πλασματική μεμβράνη. Το μονοπάτι που εκκρίνει πρωτεΐνες από το ER στη συσκευή Golgi, που μεταφέρονται σε άλλους προορισμούς ονομάζεται μονοπάτι βιοσυνθετικής-εκκριτικής. Αυτές οι πρωτεΐνες συντίθενται από ριβοσώματα, τα οποία συνδέονται με το τραχύ ER. Οι μεταφρασμένες πολυπεπτιδικές αλυσίδες μεταφέρονται στο ER. Η αναδίπλωση και η επεξεργασία της πρωτεΐνης πραγματοποιείται εντός του ER. Η συσκευή Golgi είναι το εργοστάσιο που λαμβάνει πρωτεΐνες από το ER. Βρίσκεται στη ρίζα εξόδου του ER. Από το ER, οι ώριμες πρωτεΐνες μεταφέρονται στη συσκευή Golgi. Αυτή η μεταφορά πραγματοποιείται από μικρά κυστίδια που ονομάζονται μεταφερόμενα κυστίδια με επικάλυψη COPII, τα οποία εξέρχονται από τις θέσεις εξόδου του ER.

Τα κυστίδια μεταφοράς με επικάλυψη COPII εισέρχονται στη συσκευή Golgi από το cis πρόσωπο του οργανιδίου με σύντηξη με τη μεμβράνη του cis στέρνες. Στη συνέχεια, οι πρωτεΐνες εισέρχονται στο CGN και μεταφέρονται διαδοχικά στο TGN, ενώ ωριμάζουν περαιτέρω και προετοιμάζονται για τους τελικούς προορισμούς τους. Οι πρωτεΐνες στη συσκευή Golgi μπορεί να προορίζονται για λυσοσώματα, πλασματική μεμβράνη ή εκκρίνονται στο εξωκυτταρικό περιβάλλον. Από το TGN, οι ώριμες πρωτεΐνες εξέρχονται από το Golgi με εκκριτικά κυστίδια.

Συμπέρασμα

Ο ER, η συσκευή Golgi, τα λυσοσώματα και τα εκκριτικά κυστίδια ονομάζονται συλλογικά το σύστημα ενδομεμβράνης του ευκαρυωτικού κυττάρου. Το ER περιέχει τραχιές και λείες επιφάνειες πάνω του. Το Smooth ER εμπλέκεται στο μεταβολισμό των λιπιδίων. Το τραχύ ER εμπλέκεται στη σύνθεση πρωτεϊνών δεσμεύοντας ριβοσώματα στη μεμβράνη του. Οι πρωτεΐνες που συντίθενται στα ριβοσώματα μεταφέρονται σε ακατέργαστο ER. Μέσα στο ER, αυτές οι πρωτεΐνες υφίστανται ωρίμανση με μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις. Οι πρωτεΐνες με επισήμανση ολιγοσακχαρίτης μεταφέρονται από το ER στη συσκευή Golgi μέσω μικρών κυστιδίων μεταφοράς που ονομάζονται κυστίδια επικαλυμμένα με COPII. Αυτές οι πρωτεΐνες εισέρχονται στο Golgi μέσω CGN και μεταφέρονται στο TGN, ενώ ταξινομούνται για να μεταφερθούν στον τελικό προορισμό τους. Η μεταφορά των πρωτεϊνών από το CGN στο TGN ονομάζεται αγγειακή μεταφορά. Κατά τη διάρκεια της αγγειακής μεταφοράς, οι πρωτεΐνες εξακολουθούν να υφίστανται τροποποιήσεις όπως η γλυκοζυλίωση. Οι διαλεγμένες πρωτεΐνες μεταφέρονται είτε σε λυσοσώματα, είτε σε πλασματική μεμβράνη ή εκκρίνονται στο εξωκυτταρικό περιβάλλον. Η μεταφορά μεταφρασμένων πρωτεϊνών από τα ριβοσώματα στη συσκευή Golgi μέσω του ενδοπλασματικού δικτύου ονομάζεται βιοσυνθετική-εκκριτική οδός.

Αναφορά:
1. Cooper, Geoffrey M. «The Endoplasmic Reticulum». The Cell:A Molecular Approach. 2η έκδοση. U.S. National Library of Medicine, 01 Ιανουαρίου 1970. Web. 24 Απρ. 2017.
2. Cooper, Geoffrey M. «The Golgi Apparatus». The Cell:A Molecular Approach. 2η έκδοση. U.S. National Library of Medicine, 01 Ιανουαρίου 1970. Web. 24 Απρ. 2017.
3. Άλμπερτς, Μπρους. "Μεταφορά από το ER μέσω της συσκευής Golgi." Μοριακή Βιολογία του Κυττάρου. 4η έκδοση. U.S. National Library of Medicine, 01 Ιανουαρίου 1970. Web. 24 Απρ. 2017.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:
1. «Διάγραμμα συστήματος ενδομεμβράνης en» Της Mariana Ruiz LadyofHats – (Δημόσιος Τομέας) μέσω Commons Wikimedia
2. «Golgi apparatus (έκδοση χωρίς περιθώρια)-en» Από τον Kelvinsong – Δικό έργο (CC BY 3.0) μέσω Commons Wikimedia