В каких клетках содержится эпс
Эндоплазмати́ческий рети́кулум (ЭПР) (лат. reticulum — сеточка), или эндоплазматическая сеть (ЭПС), — внутриклеточный органоид эукариотической клетки, представляющий собой разветвлённую систему из окружённых мембраной уплощённых полостей, пузырьков и канальцев.
Схематическое представление клеточного ядра, эндоплазматического ретикулума и комплекса Гольджи.
(1) Ядро клетки.
(2) Поры ядерной мембраны.
(3) Гранулярный эндоплазматический ретикулум.
(4) Агранулярный эндоплазматический ретикулум.
(5) Рибосомы на поверхности гранулярного эндоплазматического ретикулума.
(6) Макромолекулы
(7) Транспортные везикулы.
(8) Комплекс Гольджи.
(9) Цис-Гольджи
(10) Транс-Гольджи
(11) Цистерны Гольджи
История открытия[править | править код]
Впервые эндоплазматический ретикулум был обнаружен американским учёным К. Портером в 1945 году посредством электронной микроскопии.[1]
Строение[править | править код]
Эндоплазматический ретикулум состоит из разветвлённой сети трубочек и карманов, окружённых мембраной. Площадь мембран эндоплазматического ретикулума составляет более половины общей площади всех мембран клетки.
Мембрана ЭПР морфологически идентична оболочке клеточного ядра и составляет с ней одно целое. Таким образом, полости эндоплазматического ретикулума открываются в межмембранную полость ядерной оболочки. Мембраны ЭПС обеспечивают активный транспорт ряда элементов по градиенту концентрации (от меньшей концентрации к большей). Нити, образующие эндоплазматический ретикулум, имеют в поперечнике 0,05—0,1 мкм (иногда до 0,3 мкм), толщина двухслойных мембран, образующих стенку канальцев, составляет около 50 ангстрем (5 нм, 0,005 мкм). Эти структуры содержат ненасыщенные фосфолипиды, а также некоторое количество холестерина и сфинголипидов. В их состав также входят белки.
Трубочки, диаметр которых колеблется в пределах 0,1—0,3 мкм, заполнены гомогенным содержимым. Их функция — осуществление коммуникации между содержимым пузырьков ЭПС, внешней средой и ядром клетки.
Эндоплазматический ретикулум не является стабильной структурой и подвержен частым изменениям.
Выделяют два вида ЭПР:
- гранулярный (шероховатый) эндоплазматический ретикулум;
- агранулярный (гладкий) эндоплазматический ретикулум.
На поверхности гранулярного эндоплазматического ретикулума находится большое количество рибосом, которые отсутствуют на поверхности агранулярного ЭПР.
Гранулярный и агранулярный эндоплазматический ретикулум выполняют различные функции в клетке.
Функции эндоплазматического ретикулума[править | править код]
При участии эндоплазматического ретикулума происходит трансляция и транспорт белков, синтез и транспорт липидов и стероидов. Для ЭПР характерно также накопление продуктов синтеза. Эндоплазматический ретикулум принимает участие в том числе и в создании новой ядерной оболочки (например после митоза). Эндоплазматический ретикулум содержит внутриклеточный запас кальция, который является, в частности, медиатором сокращения мышечной клетки. В клетках мышечных волокон расположена особая форма эндоплазматического ретикулума — саркоплазматическая сеть.
Функции агранулярного эндоплазматического ретикулума[править | править код]
Агранулярный эндоплазматический ретикулум участвует во многих процессах метаболизма. Также агранулярный эндоплазматический ретикулум играет важную роль в углеводном обмене, нейтрализации ядов и запасании кальция. Ферменты агранулярного эндоплазматического ретикулума участвуют в синтезе различных липидов и фосфолипидов, жирных кислот и стероидов. В частности, в связи с этим в клетках надпочечников и печени преобладает агранулярный эндоплазматический ретикулум.
Синтез гормонов[править | править код]
К гормонам, которые образуются в агранулярной ЭПС, принадлежат, например, половые гормоны позвоночных животных и стероидные гормоны надпочечников. Клетки яичек и яичников, ответственные за синтез гормонов, содержат большое количество агранулярного эндоплазматического ретикулума.
Накопление и преобразование углеводов[править | править код]
Углеводы в организме накапливаются в печени в виде гликогена. Посредством гликогенолиза гликоген в печени трансформируется в глюкозу, что является важнейшим процессом в поддержании уровня глюкозы в крови. Один из ферментов агранулярного ЭПР отщепляет от первого продукта гликогенолиза, глюкоза-6-фосфата, фосфогруппу, позволяя таким образом глюкозе покинуть клетку и повысить уровень сахаров в крови.
Нейтрализация ядов[править | править код]
Гладкий эндоплазматический ретикулум клеток печени принимает активное участие в нейтрализации всевозможных ядов. Ферменты гладкого ЭПР присоединяют к молекулам токсичных веществ гидрофильные радикалы, в результате чего повышается растворимость токсичных веществ в крови и моче, и они быстрее выводятся из организма. В случае непрерывного поступления ядов, медикаментов или алкоголя образуется большее количество агранулярного ЭПР, что повышает дозу действующего вещества, необходимую для достижения прежнего эффекта.
Роль ЭПС как депо кальция[править | править код]
Концентрация ионов кальция в ЭПС может достигать 10−3моль, в то время как в цитозоле составляет порядка 10−7моль (в состоянии покоя). Под действием инозитолтрифосфата и некоторых других стимулов кальций высвобождается из ЭПС путём облегченной диффузии. Возврат кальция в ЭПС обеспечивается активным транспортом. При этом мембрана ЭПС обеспечивает активный перенос ионов кальция против градиентов концентрации больших порядков. И приём, и освобождение ионов кальция в ЭПС находится в тонкой взаимосвязи с физиологическими условиями.
Концентрация ионов кальция в цитозоле влияет на множество внутриклеточных и межклеточных процессов, таких как активация или инактивация ферментов, экспрессия генов, синаптическая пластичность нейронов, сокращения мышечных клеток, освобождение антител из клеток иммунной системы.
Саркоплазматический ретикулум[править | править код]
Особую форму агранулярного эндоплазматического ретикулума, саркоплазматический ретикулум, представляет собой ЭПС в мышечных клетках, в которых ионы кальция активно закачиваются из цитоплазмы в полости ЭПР против градиента концентрации в невозбуждённом состоянии клетки и освобождаются в цитоплазму для инициации сокращения.
Роль во взрослении растительной клетки[править | править код]
Также гладкая ЭПС синтезирует провакуоли, необходимые для жизни растительной клетки.
Функции гранулярного эндоплазматического ретикулума[править | править код]
Главная функция гранулярного (шероховатого) эндоплазматического ретикулума: синтез белков
Синтез белков[править | править код]
Белки, производимые клеткой, синтезируются на поверхности рибосом, которые могут быть присоединены к поверхности ЭПС. Полученные полипептидные цепочки помещаются в полости гранулярного эндоплазматического ретикулума (куда попадают и полипептидные цепочки, синтезированные в цитозоле), где впоследствии правильным образом обрезаются и сворачиваются. Таким образом, линейные последовательности аминокислот получают после транслокации в эндоплазматический ретикулум необходимую трёхмерную структуру, после чего повторно перемещаются в цитозоль.
См. также[править | править код]
- Ретикулоны — белки эндоплазматического ретикулума.
- Транслокон — белковый комплекс, обеспечивающий транспорт белков в ЭПР.
Список литературы[править | править код]
Источник
Строение и расположение ЭПР
Важная клеточная структура была открыта ученым-биологом К. Портером. Эндоплазматическая сеть, расположенная в цитоплазме, может занимать до 30% всей площади клетки. В её состав входит большое количество полостей разного размера. Чем интенсивнее обмен веществ в клетке, тем больше каналов, трубочек и цистерн в этом органоиде.
Полости ЭПР заполнены однородным веществом — матриксом. Эта субстанция связывает систему с:
- цитоплазмой;
- остальными компонентами клетки;
- ядром;
- мембраной.
Оболочка ЭПР идентична основной мембране. Она также состоит из фосфолипидов, холестерина, белков и различных ферментов. Полости, покрытые мембраной, образуют систему параллельно расположенным каналам. При изучении органоида электронным микроскопом можно увидеть структуру, напоминающую лабиринт с отростками и обособленными частями.
К стенке сети могут крепиться рибосомы. Именно количество этих структур, соединённых с мембраной, определяют вид ЭПС.
Типы эндоплазматического комплекса
Классификация ЭПР проводится по единственному критерию — наличию рибосом на поверхности мембраны. Рибосома — это шарообразная молекула, которая образована специфическими рибонуклеиновыми кислотами. Большинство биологов выделяют 2 вида ЭПС:
- Гладкую.
- Шероховатую (гранулярную).
Рисунок гранулярной ЭПР выглядит неоднородно, такому виду эндоплазматической сети дали определение шероховатой. Этот органоид отсутствует только в клетках мужских половых органов. Наиболее развита шероховатая ЭПС в клетках, продуцирующих железы.
На поверхности гладкого эндоплазматического ретикулума нет рибосом. Эта структура есть во всех клетках живых организмов. Уровень развития этого комплекса зависит от функций определённой клетки. Такая сеть образуется за счёт освобождения или сброса рибосом с поверхности оболочки. Подробная информация представлена в таблице.
| Тип ЭПС | Клетки с наиболее развитой сетью |
|---|---|
| гладкая |
|
| шероховатая |
|
Некоторые учёные выделяют третий тип органоида — переходный. К этому классу относят ЭПС с небольшим количеством рибосом на поверхности.
Роль органоида
ЭПС является уникальной транспортной системой. Однако именно тип эндоплазматического ретикулума определяет перечень функций органеллы в жизнедеятельности клетки.
Общие функции
Эндоплазматическая сеть за счёт её уникального строения выполняет 2 основные функции: транспорт и синтез веществ. При помощи мембранной оболочки, каналов и трубочек питательные вещества переносятся из одной части клетки в другую. Таким образом поддерживается связь между всеми органеллами. Ряд важнейших элементов переносится через оболочку против градиента концентрации.
Ферменты, входящие в состав стенки ЭПС, синтезируют липиды. Образованные элементы позволяют:
- формировать мембрану клетки, обеспечивая защитную функцию;
- самовоспроизводиться ЭПС;
- участвовать в создании новой оболочки ядра после деления клетки.
Снаружи и внутри оболочки комплекса образуется разница потенциалов. Это позволяет проводить импульсы возбуждения. ЭПС является накопителем кальция, который играет важную роль в сокращении мышечной ткани.
Другой важнейшей функцией ЭПР является структурирование. Полости и мембраны, которые пронизывают цитоплазму, не позволяют смешиваться веществам и смещаться органоидам в клетке. Специфические функции определяются видом ЭПР.
Значение гладкой ЭПС
Агранулярная (гладкая) сеть задействована во всех процессах обмена веществ в клетке. Несмотря на то что на поверхности стенки ЭПС нет большого количества рибосом, она активно участвует в образовании гормонов. Например, гладкая сеть особенно развита в органах, продуцирующих половые и стероидные гормоны, в коре надпочечников.
Кроме этого, эндоплазматический ретикулум выполняет ключевую роль в росте и развитии всех растений. Сеть участвует в синтезе особых структур — провакуолей. Этот органоид позволяет накапливать питательные вещества, необходимые для роста. Кроме ЭПС, он может быть синтезирован только аппаратом Гольджи.
В этом органоиде накапливаются углеводы, а затем синтезируются в более простые части. В том числе в ЭПР происходит распад сложных углеводов до глюкозы. Это позволяет регулировать уровень сахара в крови.
В полостях комплекса накапливаются не только углеводы, но и продукты гидролиза. Особенное значение имеет накопление кальция в каналах ЭПС. Это вещество играет ключевую роль в функционировании мышечной ткани. Поэтому в клетках мышц ЭПС развита настолько, что её выделяют в отдельный тип — саркоплазматический ретикулум. За счёт выброса кальция в межклеточное и внутриклеточное пространство происходит сокращение ткани.
Вредные вещества и яды, попадающие в организм из внешней среды, нейтрализуются эндоплазматической сетью. К частицам токсина присоединяется свободный радикал, который обеспечивает растворение вредного вещества в воде. После этого процесса яд выводится из организма вместе с жидкостью. Учёными доказано, что в клетках некоторых тканей ЭПС может нейтрализовать вредное действие таких сильных веществ, как фенобарбитал.
Если токсичные вещества поступают в организм регулярно и в больших количествах, эндоплазматический ретикулум начинает активно развиваться в клетках, выделяя большее количество радикалов. Это объясняет некоторые явления из повседневной жизни. Например, человеку, регулярно употребляющему алкоголь или наркотические средства, со временем приходится увеличивать дозу, так как свободных радикалов, нейтрализующих яды, выделяется намного больше.
Гладкая сеть наиболее уязвима по отношению к факторам внешней среды. Поэтому довольно часто наблюдаются её повреждения. Это приводит к ослаблению клетки и всего организма, может способствовать развитию различных заболеваний.
Особенности шероховатой сети
В связи со сложным строением этот вид комплекса выполняет не только функции, перечисленные выше, но и ряд других специфических.
Рибосомы на поверхности эндоплазматического ретикулума обуславливают основную функцию этого органоида. Именно в ЭПС происходит образование почти всех видов белков. Синтез протекает в несколько сложных этапов:
- Рибосомы образуют сложные полипептидные нити.
- Они располагаются в полости ЭПР.
- Начинается процесс преобразования полипептидных цепочек при помощи сложных химических процессов.
- В результате реакции белковая цепочка обрезается и скручивается.
- Образуется трёхмерная молекула белка правильной формы.
- Синтезированный белок транспортируется в аппарат Гольджи, а затем выводится из клетки или доставляется к другим органеллам.
Кроме этого, шероховатая ЭПС выполняет структурную функцию. Такой органоид, как аппарат Гольджи, полностью формируется при помощи ЭПР.
Из-за своего сложного строения эндоплазматическая сеть до сих пор до конца не изучена. Даже в XXI веке учёные продолжают оценивать роль этого важного клеточного органоида.
Источник
Что такое ЭПС
Эндоплазматическая сеть (или ЭПС, также ее называют эндоплазматический ретикулум) — это мембранный клеточный органоид, который представляет собой разветвленную, замкнутую систему канальцев, упрощённых полостей и пузырьков, окруженных биологической мембраной. ЭПС может быть гладкой или шероховатой. Оба этих вида присутствуют в каждой клетке живого организма: как человека или животного, так и растения.
Строение эндоплазматический сети
Ретикулум состоит из разветвленной системы трубочек и цистерн (карманов), которые окружены мембранной оболочкой. Разберем каждую составляющую подробнее.
Мембрана
Она морфологически совпадает с оболочкой клеточного ядра и существует в совокупности. Таким образом получается, что полости ретикулума открываются в межмембранную полость ядерной оболочки. Мембрана ЭПС обеспечивает перемещение элементов против градиента концентрации (от меньшей к большей). Площадь мембран эндоплазматической сети насчитывает более половины общей площади всех мембран клетки.
Большое количество веществ синтезируется на ее наружной поверхности. После чего они перемещаются внутрь и далее — к местам последующих биохимических трансформаций.
Цистерны
Они выглядят как сплющенный мембранный диск. Цистерны являются местом сбора белков, предназначенных для секреции, трансмембранных белков плазматической мембраны, а также белков лизосом и др. Достигнув созревания, белки транспортируются в органеллы по цистернам. Там и происходит их изменения: гликозилирование (присоединение составов сахаров к органическим молекулам) и фосфорилирование (перенос остатка фосфорной кислоты к субстрату).
Каналы
Внутренняя зона цитоплазмы заполнена огромным количеством мелких каналов, которые ветвятся, переплетаются и соединяются друг с другом. Именно они и образуют сам ретикулум.
Во время синтеза белковой молекулы полипептидная цепочка с рибосомы погружается в канал ЭПС.
Трубочки
Их диаметр находится в пределах от 0,1 мкм до 0,3 мкм. Они заполнены гомогенным содержимым и осуществляют коммуникации между содержимым пузырьков эндоплазматической сети, внешней средой и ядром клетки.
Наглядное строение системы и расположение каждой из ее частей можно увидеть на схеме ниже:
Источник: poznayka.org
Виды ЭПС
Источник: biology.su
Ранее уже упоминалось, что ретикулум может быть как гладким, так и шероховатым. Оба из них присутствуют в каждой клетке, выполняя свои определенные функции.
- Гладкий (агранулярный).
Он появляется и развивается благодаря шероховатой сети во время освобождения ее от рибосом. Такая сеть состоит из трубочек со стенками из мембран, каналов и пузырьков меньшего размера, чем в шероховатой сети.
В ее функции входит обезвреживание ядовитых веществ и накапливание ионов. Основной функцией считается синтез жиров. Из-за этого гладкий ретикулум хорошо развивается в клетках, в которых происходит синтез и расщепление липидов. Например, клетки надпочечников, семенников, печени, мышечные клетки или эпителиальные клетки кишечника.
- Шероховатый (гранулярный).
Он представляет собой сеть уложенных мембранных цистерн. На их внешней поверхности находится большое количество рибосом, которые, в свою очередь, синтезируют белки. Далее эти синтезируемые белки сразу попадают в каналы сети, приобретают третичную структуру и фосфолируются.
Функции в клетке
Транспортировка веществ
ЭПС является уникальной транспортной системой в клетке. Она осуществляет перемещение веществ цитоплазмы сквозь стенку мембраны, благодаря чему клетка и выполняет сложные функции.
Синтез
Синтез углеводов и липидов осуществляется на гладкой ЭПС. Он происходит с участием особых ферментов мембраны, которые обеспечивают репродукцию эндоплазматического ретикулума.
Также в агранулярной сети образуются гормоны. Такие, как, например, половые гормоны позвоночных животных или стероидные гормоны надпочечников.
Структурирующая функция
Она также может называться разделительной. С ее помощью цитоплазма системно распределяется и не смешивается. Структурирующая функция еще и предотвращает попадание случайных и ненужных веществ в органеллу.
Проведение импульсов возбуждения
Подобные импульсы возникают из-за разницы потенциалов поверхностей мембран. Например, в эндоплазматическом ретикулуме мышечных клеток больше ионов кальция, чем в цитоплазме. Так, выходя из его каналов, ионы начинают процесс сокращения мышечных волокон.
Значение ЭПС
Таким образом, эндоплазматическая сеть клетки выполняет множество необходимых функций для существования клеток. При его участии протекает транспортировка и синтез различных веществ, создание новой ядерной оболочки, накопление кальция.
Источник