99363

Эндоплазматический ретикулум

Реферат

Биология и генетика

Эндоплазматический ретикулум: транспорт белков. Транспорт белков в митохондрии.Эндоплазматический ретикулум: сворачивание белков.Эндоплазматический ретикулум: модификация белков гликозилирование.

Русский

2016-09-10

252.65 KB

0 чел.

Министерство образования Республики Беларусь

Международный государственный экологический университет  имени А.Д. Сахарова

Факультет экологической медицины

Кафедра экологической и молекулярной генетики

Реферат по молекулярной цитологии по теме «Эндоплазматический ретикулум»

подготовила студентка 4 курса

Лапцевич Валерия

ФЭМ, МБД, гр.92061

проверил:  к.б.н Морозик М.С.

      

Минск 2012

Содержание:

Введение…………………………………………………………………………….…………3

1.Эндоплазматический ретикулум……………………………………………………….…4

1.1.Эндоплазматический ретикулум гладкий……………………………………..6

1.2.Шероховатый эндоплазматический ретикулум (ШЭР) …………………..…8

1.3.SR (саркоплазматический ретикулум, СР)……………………………………9

2. Эндоплазматический ретикулум: транспорт белков……………………………..….10

2.1.Микросома…………………………………………………………………………11

3. Белки,ответственные за связывание рибосом……………………………………….12

4.Транспорт белков в митохондрии……………………………………………………….13

5. SRP, частица, распознающая сигнал (a signal-recognition particle)……………….15

6.Белки: встраивание в мембрану ЭР…………………………………………………….16

6.1.Эндоплазматический ретикулум: сворачивание белков……………….….16

7.Дисульфидизомераза: образование правильных дисульфидных связей………..17

8.Эндоплазматический ретикулум: модификация белков, гликозилирование…….18

9.Эндоплазматический ретикулум: модификация белков, присоединение инозитола………………………………………………………………………………………20

10.Эндоплазматический ретикулум: синтез компонентов клеточных мембран…...20

11.Транспорт фосфолипидов из эндоплазматического ретикулума в органеллы..21

Список использованной литературы……………………………………………………...22

Введение

Органоиды - постоянные и обязательные компоненты большинства клеток. Все органоиды делятся на: немембранные (микротрубочки, рибосомы, клеточный центр; одномембранные (вакуоль, ЭПС, лизосомы, комплекс Гольджи); двумембранные (митохондрии, ядро). Общим свойством мембранных органелл является то, что все они построены из липопротеидных пленок (биологических мембран), замыкающихся сами на себя так, что образуются замкнутые полости, или отсеки. Внутреннее содержимое этих отсеков всегда отличается от гиалоплазмы.

В клетке синтезируется огромное количество различных веществ. Часть из них потребляется на собственные нужды (синтез АТФ, построение органелл, накопление питательных веществ), часть выводится из клетки и используется на построение оболочки (клетки растений и грибов), глико-каликса (животные клетки). Клеточными секретами являются также ферменты, гормоны, коллаген, кератин и т. д. Накопление этих веществ и перемещение их из одной части клетки в другую либо выведение за ее пределы происходит в системе замкнутых цитоплазматических мембран — эндоплазматической сети, или эндоплазматическом ретикулуме, и комплексе Гольджи, составляющих транспортную систему клеток.

1.Эндоплазматический ретикулум


Органоид эукариотической клетки. Открыт К. Портером в 1945 в эндоплазме фибробластов. Все эукариотические клетки имеют эндоплазматический ретикулум (ЭР). Его чрезвычайно извилистая мембрана обычно составляет более половины общего количества клеточных мембран. Полагают, что хотя мембрана ЭР имеет многочисленные складки и изгибы, пронизывающие всю цитоплазму, она образует непрерывную поверхность, ограничивающую единое внутреннее пространство. Это внутреннее пространство, называемое полостью ЭР, часто занимает более 10% общего объема клетки. Полость ЭР отделяется от цитозоля одиночной мембраной (мембраной ЭР), служащей связующим звеном между этими двумя компартментами. А полости ЭР и каждой цистерны аппарата Гольджи отделены друг от друга двумя мембранами и цитозолем, поэтому транспорт макромолекул между этими органеллами осуществляется при помощи транспортных пузырьков. Эндоплазматическая сеть (ЭС) клетки содержит больше белков (на 60—70 %), но меньше фосфолипидов (на 30—40 %), чем цитоплазматическая мембрана. Многие из белков ЭС обладают энзиматической активностью. ЭС подразделяют на два типа — гладкую и шероховатую. В неповрежденных клетках гладкая сеть содержит системы электронного транспорта и метаболизирует малые молекулы, выполняет роль клеточного детоксикационного механизма, участвует в липидном и стероидном синтезе. Гладкая сеть характеризуется наличием энзимных систем, участвующих в ключевых звеньях обмена веществ. Глюкозо-6-фосфата-за в высокой концентрации сосредоточена в гепатоцитах и меньше в других типах клеток. Этот фермент включен в механизм регуляции содержания глюкозы в крови за счет обеспечения процессов дефосфорилирования глюкозо-6-фосфата в клетках. Цитохром Р-450 и НАДФН-цитохром-Р-450-редуктаза, являясь частью транспортной цепи, включены в реакции гидроксилирования и детоксикации. Эн-зиматическое гидроксилирование в эндоплазматической ретикулуме выполняет важные анаболические и катаболические функции в пределах клетки. Анаболические функции включают биосинтез холестерина, синтез стероидов и желчных кислот (в гепатоцитах). Катаболические функции распространяются на метаболизм лекарств и токсичных веществ с гидрофильными свойствами, и поэтому они легко подвергаются выделению (выделение инсектицидов, анестетиков и др.). При метаболизировании этих веществ возможно образование канцерогенов. Гладкая эндоплазматическая сеть легко повреждается при гипоксии, активации ПОЛ, активации эндогенных фосфолипаз. Выпадение ее функций в клетках резко снижает устойчивость организма к экзо- и эндогенным патогенным продуктам и способствует развитию болезни. Шероховатая эндоплазматическая сеть формируется за счет связывания рибосом с гладкой сетью при помощи белка рибофорина (мол. м. 63—65 кДа). Рибосомы, состоящие из комплекса РНК—белок, — специализированные органеллы почти всех видов клеток. Они формируют каталитический центр для трансляции мРНК в пептидную цепь и осуществляют внутриклеточный синтез белка. Рибосомальная РНК синтезируется в ядрышке, затем в виде предшественника рибосом транспортируется через поры ядра в цитоплазму. В цитоплазме рибосомы входят в состав шероховатой сети или превращаются в полисомы. Белоксинтезирующая способность клеток определяется количеством рибосом в цитоплазме и шероховатой эндоплазматической сети.

ЭР играет важнейшую роль в клеточном биосинтезе. На мембранах ЭР начинается синтез трансмембранных белков и липидов ЭР, аппарата Гольджи, лизосом и плазматической мембраны. Здесь же производится большинство липидов для мембран митохондрий и мембран пероксисом. Кроме того, все вновь синтезированные белки, независимо от места их назначения (полость ЭР, аппарат Гольджи, лизосомы или внеклеточное пространство), сначала поступают в полость ЭР. Так как ЭР служит отправной точкой для синтеза всех секретируемых белков, он также является местом, где начинается формирование внеклеточного матрикса.

Функции. Эндоплазматическая сеть имеет много разнообразных функций. Основная функция гранулярной эндоплазматической сети — участие в синтезе белка. Поэтому она особенно сильно развита в тех клетках, где синтезируется много белка (клетки различных желез), и слабо развита в клетках, синтезирующих небольшое количество белка (клетки лимфатических узлов, селезенки).
На мембранах гладкой эндоплазматической сети происходит синтез жиров и углеводов. Все эти продукты синтеза накапливаются в каналах и полостях, а затем транспортируются к различным органоидам клетки, где они потребляются или накапливаются в цитоплазме в качестве клеточных включений. 
Следовательно, эндоплазматическая сеть — это клеточный органоид, который принимает активное участие в синтезе белков, углеводов и жиров, а также осуществляет транспорт этих веществ в различные участки клетки. 

1.1.Эндоплазматический ретикулум гладкий

С цистернами шероховатого ЭР соединены мембраны гладкого ЭР, который представляет собой сеть тонких трубочек диаметром от 20 до 30 нм, свободных от связанных рибосом, и которые называются гладким ЭР.

Как правило, если клетки и содержат настоящий гладкий ЭР, то в очень малых количествах; в действительности большинство областей ЭР частично являются гладкими, а частично - гланулярными.

Гладкий эндоплазматический ретикулум преобладает в клетках, специализирующихся на метаболизме липидов. Например, клетки, синтезирующие стероидные гормоны из холестерола, имеют обширный гладкий ЭР, предназначенный для ферментов, участвующих в синтезе холестерола и его преобразовании в гормоны .

Еще одним примером клеток, богатых гладким ЭР, являются гепатоциты. Это главное место, где образуются липопротеиновые частицы, предназначенные "на экспорт". Ферменты, синтезирующие липидные компоненты липопротеинов , локализованы на мембранах гладкого ЭР. На этих же мембранах расположены ферменты, катализирующие ряд реакций детоксикации , в результате которых обезвреживаются как лекарственные препараты , так и вредные соединения, образующиеся в процессе метаболизма. Наиболее широко изучены реакции детоксикации, катализируемые ферментами семейства цитохрома P450 .

Если в кровоток попадают большие количества некоторых соединений, таких, как фенобарбитал, то в печени в необычно больших количествах синтезируются ферменты детоксикации, и поверхность гладкого ЭР может за несколько дней удвоиться. После удаления лекарственного вещества избыток мембран гладкого ЭР разрушается с помощью лизосом (при участии особых образований, называемых аутофагосомами ), и через 5 дней гладкий ЭР приобретает нормальный объем. Как регулируются все эти изменения, неизвестно.

1.2.Шероховатый эндоплазматический ретикулум (ШЭР)

Шероховатый ЭР получил свое название из-за множества рибосом , расположенных на его цитоплазматической поверхности; он образует поляризованные стопки уплощенных цистерн, каждая из которых имеет просвет (полость) шириной от 20 до 30 нм. С этими цистернами соединены мембраны гладкого ЭР.

1.3.SR (саркоплазматический ретикулум, СР)

Мышечные клетки имеют специализированную, подобную гладкому ЭР, органеллу, называемую саркоплазматическим ретикулумом, которая захватывает из цитозоля ионы кальция. СР расположен в непосредственной близости от миофибрилл. Его структуры подразделяются на терминальные цистерны, которые охватывают миофибриллы полукольцом, и продольные трубочки, которые соединяют соседние терминальные цистерны. К терминальным цистернам СР примыкают Т-трубочки — глубокие впячивания наружной мембраны. Число Т-трубочек примерно соответствует числу саркомеров. Основной мембранный белок саркоплазматического ретикулума - кальций-ATP-аза, накачивающаяся внутрь ионы кальция. Быстрое сокращение и расслабление миофибрилл в каждом цикле мышечного сокращения опосредуется высвобождением ионов кальция из саркоплазматического ретикулума и затем повторным захватом его из цитозоля.

2.Эндоплазматический ретикулум: транспорт белков

Полость ЭР отделяется от цитозоля одиночной мембраной ( мембраной ЭР), служащей связующим звеном между этими двумя компартментами. Наоборот полости ЭР и каждой цистерны аппарата Гольджи отделены друг от друга двумя мембранами и цитозолем, поэтому транспорт макромолекул между этими органеллами осуществляется при помощи транспортных пузырьков.

Все вновь синтезированные белки, независимо от их места назначения (полость ЭР, аппарат Гольджи, лизосомы или внеклеточное пространство) сначала поступают в полость ЭР.

Некоторые белки переходят из цитозоля в шероховатый ЭР сразу после их синтеза.

Это белки двух типов:

1) трансмембранные, которые лишь частично переносятся через мембрану ЭР и остаются заключенными в нее, и

2) водорастворимые, которые полностью переносятся через мембрану ЭР и освождаются в его полость.

В клетках млекопитающих импорт белков в ЭР начинается еще до того, как полипептидная цепь полностью синтезирована, т. е. он происходит одновременно с трансляцией (котрансляционно).

Таким образом, в цитоплазме имеется две пространственно изолированные популяции рибосом. Одни из них ( рибосомы, связанные с мембраной ), расположены на обращенной к цитоплазме поверхности мембраны ЭР и заняты синтезом белков, которые сразу же переносятся внутрь ЭР. Другие ( рибосомы свободные ) не приклеплены ни к какой мембране и производят все остальные белки, кодируемые ядром. Связанные и свободные рибосомы идентичны по строению и функции. Они различаются только по белкам, которые синтезируются на них в каждый данный момент. Если рибосоме достается синтез белка с сигнальным пептидом для ЭР, то такой сигнал направляет рибосому к мембране ЭР.

2.1.Микросома

Когда ткани или клетки разрушают гомогенизацией, ЭР распадается на множество мелких (приблизительно 100 нм в диаметре) замкнутых пузырьков, называемых микросомами, которые относительно легко очистить.

Микросомы, полученные из гранулярного (шероховатого) ЭР, усеяны рибосомами и называются шероховатыми микросомами. Рибосомы всегда расположены на их внешней поверхности; это свидетельствует о том, что пространство внутри микросом с биохимической точки зрения эквивалентно полости ЭР.

Шероховатые микросомы легко поддаются очистке и сохраняют при этом свою функциональную активность, они исключительно полезны для изучения множества процессов, происходящих в ЭР. Эти органеллы топологически устроены таким же образом, как и шероховатый ЭР; их поверхность, обращенная в сторону цитоплазмы, легко доступна для ингредиентов, которые можно добавить in vitro.

Гладкие микросомы образуются частично из гладких участков ЭР, частично - из фрагментов плазматической мембраны, аппарата Гольджи, эндосом и митохондрий.

Шероховатые микросомы, выделенные из печени, содержат более 20 белков, отсутствующих в гладких микросомах. Этот факт говорит о существовании определенных ограничивающих механизмов. Некоторые из таких этих белков мембраны шероховатого ЭР помогают связывать рибосомы, другие, вероятно, определяют ее уплощенную форму.

3.Эндоплазматический ретикулум: белки, ответственные за связывание рибосом

Шероховатые микросомы, выделенные из печени, содержат более 20 белков, отсутствующих в гладких микросомах. Этот факт говорит о существовании определенных ограничивающих механизмов.

Некоторые из таких белков мембраны шероховатого ЭР помогают связывать рибосомы, другие, вероятно, определяют ее уплощенную форму.

Неясно, каким образом эти белки удерживаются в мембране: образуют ли они большие двумерные агрегаты или взаимодействуют с сетью структурных белков на той или другой поверхности мембраны ЭР.

Рибосомы шероховатого ЭР удерживаются на мембране частично благодаря растущим полипептидным цепям, продвигающимся сквозь мембрану по мере своего синтеза. Однако, если образование полипептидных цепей прерывается под действием какого-либо ингибитора (например, пуромицина ), то рибосомы все равно остаются связанными с мембраной шероховатых микросом . Участок связывания с мембраной находится на большой субъединице рибосомы, но неясно, с каким из многочисленных белков мембраны шероховатого ЭР связывается рибосома.

4.Транспорт белков в митохондрии

Митохондрии - органеллы, присутствующие почти во всех эукариотических клетках. Важнейшая функция митохондрий - синтез АТР, сопряженный с окислительным фосфорилированием. Митохондрия состоит из четырех субкомпартментов: внешней мембраны, проницаемой для небольших (меньше 10 кДа) молекул и ионов; внутренней мембраны, которая непроницаема для большинства ионов и образует регулярные складчатые структуры ( кристы ); межмембранного пространства, расположенного между этими двумя мембранами, и матрикса. В матриксе находятся митохондриальная кольцевая ДНК и компоненты, необходимые для транскрипции и трансляции белков, кодируемых митохондриальным геномом.

Хотя митохондрии имеют свою собственную ДНК и аппарат белкового синтеза, большинство их белков кодируется клеточной ДНК и поступает из цитозоля. Митохондриальный геном кодирует несколько собственных рРНК и тРНК, а также некоторые белки дыхательной цепи и АТР-азы . В зависимости от вида организма белков, кодируемых в митохондриях, может быть от 8 до 16. Как правило, все эти белки высокогидрофобны и локализованы на внутренней мембране митохондрий со стороны матрикса. В целом же рост и функционирование митохондрии невозможны без импорта белков, кодируемых ядерным геномом и синтезированных на цитоплазматических рибосомах (так называемых белков-предшественников, в англоязычной литературе "preproteins" или "precursors"). Каждый поступивший белок должен достичь определенного субкомпартмента, в котором он функционирует. И каждый из этих субкомпартментов содержит отличный от других набор белков. Рост митохондрий возможен за счет импорта цитоплазматических белков, включающего последовательный избирательный перенос белков через одну или две мембраны.

В большинстве случаев энергия направленного движения используется в виде АТФ, однако для переноса белков в митохондрии требуется еще наличие электрохимического градиента на внутренней митохондриальной мембране. Этот градинент образуется в процессе транспорта электронов по мере того, как протоны откачиваются из матрикса в межмембранное пространство.

Белки, импортируемые в митохондриальный матрикс, обычно поступают из цитозоля в течение одной - двух минут после их отделения от полирибосом. Белки переносятся в матрикс митохондрии через зоны слипания , связывающие внешнюю и внутреннюю мембраны. Для этого переноса требуется гидролиз ATP, а также электрохимический градиент на внутренней мембране.

Транспортируемый белок разворачивается, когда пересекает митохондриальные мембраны. Поскольку в развернутом состоянии и водорастворимые и гидрофобные белки имеют сходную структуру, они могут быть перенесены с помощью общего механизма. Предполагается, что гидролиз ATP обеспечивает энергией разворачивание молекулы белка и что для этой реакции разворачивания необходимы некоторые гены семейства hsp70 .

Белки, импортируемые в митохондриальный матрикс , почти всегда несут на N-конце сигнальный пептид длиной от 20 до 80 аминокислотных остатков. После поступления белка в митохондрию сигнальный пептид быстро удаляется при помощи специфической протеазы ( сигнальной пептидазы ) матрикса и затем, вероятно, деградирует в матриксе до аминокислот. Сигнальный пептид может быть исключительно простым. На втором этапе транспорта белок может переноситься во внутреннюю мембрану. Для этого он должен иметь еще гидрофобный сигнальный пептид; этот пептид открывается после удаления первого сигнала.

Во внешней мембране митохондрий имеется одна необычная стуктура (она напоминает внешнюю мембрану грамоотрицательных бактерий), липидный слой которой содержит большие количества образующего поры белка - порина . По этой причине внешняя мембрана свободно проницаема для неорганическимх ионов и метаболитов и для молекул белков размером меньше 10 кДа. Но для больших по размеру белков внешняя мембрана является барьером и поэтому помогает удержать белки межмембранного пространства от утечки обратно в цитозоль.

Импорт кодируемых ядерным геномом белков в митохондрии - сложный мультистадийный процесс [ Schatz G., Dobberstein В., 1996 , Neupert W., 1997 , Pfanner N. et al., 1997 , Whelan J., Glazer E., 1997 ]. Наряду с основным направлением импорта белков - в матрикс митохондрий - существуют пути импорта белков в другие митохондриальные субкомпартменты.

В настоящее время существуют две основные теории транслокации предшественников кодируемых ядерным геномом белков в митохондрии: котрансляционная и посттрансляционная .

5. SRP, частица, распознающая сигнал (a signal-recognition particle)

SRP - частица, распознающая сигнал (a signal-recognition particle) и направляющая сигнальный пептид ЭР к специфическому рецептору в мембране ЭР . Это сложная частица, состоящая из шести различных полипепдидных цепей, связанных с одной молекулой 7SL-РНК.

Частица, распознающая сигнал, связывается с сигнальным пептидом, как только он "сходит" с рибосомы. Это приводит к временной остановке синтеза белка. Возникшая пауза в трансляции, вероятно, дает возможность рибосоме связаться с мембраной ЭР до того, как синтез полипептидной цепи будет завершен. Благодаря этому ненужного высвобождения белка в цитозоль не происходит.

SRP плотно захватывает рибосому, присоединяясь и к сигнальному пептиду (как только он появляется на большой субъединице рибосомы), и к рибосомному участку связывания аминоацил-тРНК . В результате трансляция останавливается, поскольку блокируется связывание следующей аминоацил-тРНК с рибосомой ( рис. 8-43 ).

Пауза в трансляции длится до тех пор, пока захватившая рибосому частица не свяжется с SRP-рецептором , находящемся на цитоплазматической стороне мембраны шероховатого ЭР . Он взаимодействует с SRP-связанными рибосомами таким образом, что частица меняет свое положение, и трансляция возобновляется. Одновременно рибосома связывается с мембраной ЭР, и растущая на ней полипептидная цепь переносится к системе транслокации в мембране. Эта система изучена плохо, известно только, что она включает белок-рецептор второго сигнального пептида, отличающийся от SRP. По- видимому, ее роль заключается в связывании рибосомы, на которой синтезировался сигнальный пептид ЭР, с мембраной ЭР; участвует она и в последующем переносе белка через мембрану.

6.Белки: встраивание в мембрану ЭР

Согласно сигнальной гипотезе сигнальный пептид направляет белок к мембране ЭР. Большинство сигнальных пептидов удаляется специальной сигнальной пептидазой , связанной с мембраной ЭР. Однако само по себе присутствие сигнального пептида еще недостаточно для работы этой пептидазы: необходимо наличие по-соседству сайта разрезания, который не требуется для переноса. Показано, что у некоторых белков сигнальные пептиды расположены внутри полипептидной цепи и никогда не вырезаются.

Полагают, что неудаленные сигнальные пептиды играют важную роль в реализации различных способов встраивания в мембрану , обнаруженных у трансмембранных белков . Все эти способы можно рассматривать как варианты той последовательности событий , в результате которой растворимый белок переносится в полость ЭР.

В соответствии с современными представлениями, гидрофобный сигнальный пептид растворимого белка, кроме прочих функций, служит сигналом начала переноса и остается погруженным в мембрану все то время, пока остальная часть молекулы белка протаскивается сквозь нее в виде большой петли. Когда через мембрану проходит карбоксильный конец молекулы, белок остается связанным с ней только сигнальным пептидом. Следовательно, если этот пептид отрезается, белок высвобождается в полость ЭР.( рис 8-45 )

Для мембранных белков ситуация сложнее.

6.1.Эндоплазматический ретикулум: сворачивание белков

Известно, что время, которое белок проводит в ЭР перед тем, как попасть в аппарат Гольджи, сильно варьирует. Вероятно, эти различия в большой степени зависят от того, как долго данный белок отделяется от преципитата (переходит в растворимое состояние) и свертывается.

В полости ЭР содержится большое количество связывающего белка BiP , который, по-видимому, узнает неправильно свернутые белки, связываясь с их наружными гидрофобными участками.

7.Дисульфидизомераза: образование правильных дисульфидных связей


В полости ЭР нет восстанавливающих агентов, и поэтому -S-S-мостики в белках там образуются. При обилии сворачивающихся белков этот процесс иногда идет неправильно. В полости ЭР имеется фермент, помогающий исправлять такие ошибки. Дисульфидизомераза - это белок, который в большом количестве содержится в полости ЭР и приклеплен к внутренней стороне его мембраны. Он имеет тот же сигнал удержания в ЭР, что и BiP . Механизм действия дисульфидизомеразы состоит в том, что разрезая S-S- связи, она дает белку возможность быстро поменять множество информаций, пока не будет достигнута конформация с наименьшей общей свободной энергией. На этом этапе вновь синтезированный белок сворачивается правильно. Правильная конформация может быть выбрана и случайно, но дисульфидизомераза значительно ускоряет процесс поиска.

8.Эндоплазматический ретикулум: модификация белков, гликозилирование


Одна из главных функций ЭР - ковалентное присоединение сахаров к белкам. Большинство белков, поступивших в полость ЭР, перед тем, как попасть в аппарат Гольджи, лизосомы, плазматическую мембрану или внеклеточное пространство, становятся гликопротеинами . Напротив, в цитозоле очень немногие белки гликозилированы, а те, которые гликозилированы, несут различные модификации сахаров.

Весьма существенным для понимания процесса гликозилирования белков было открытие того факта, что к белкам в ЭР присоединяется всего лишь один олигосахарид, состоящий из N-ацетилгликозамина, маннозы и глюкозы и содержащий всего 14 остатков.

Так как этот олигосахарид всегда присоединяется к NH(2)- группе боковой цепи остатка аспарагина, его называют N-связанным или аспарагин-связанным олигосахаридом.

Присоединение катализируется связанным с мембраной ферментом, активный центр которого обращен в полость ЭР. Это объясняет, почему белки цитозоля не гликозилируются таким способом. Заранее сформированный предшественник олигосахарида переносится к нужному остатку аспарагина. Это одностадийная реакция, и она происходит практически сразу после того, как остаток аспарагина появится в полости ЭР в процессе переноса белка через мембрану.

Поскольку большинство белков импортируется в ЭР котрансляционно, N-связанный олигосахарид почти всегда добавляется в процессе синтеза белка, что обеспечивает наилучший доступ к нужным остаткам аспарагина. Сигналами для N-гликозилирования служат две последовательности Asn-X-Ser или Asn-X-Thr (где X-любая аминокислота, кроме пролина).

Олигосахарид-предшественник удерживается в мембране ЭР молекулой специального липида -долихола . Олигосахарид связан с долихолом высокоэнергетической фосфатной связью, обеспечивающей энергию активации для реакции гликозилирования. Прежде чем присоединиться к белку, олигосахарид строится из моносахаридов на этой связанной с мембраной молекуле липида. Вначале сахара активируются в цитозоле путем образования промежуточных продуктов - нуклеотид-сахаров, которые затем (прямо или косвенно) передают свой сахар молекуле липида в определенной последовательности. Пройдя этот путь, предшественник олигосахарида перескакивает с цитозольной стороны мембраны ЭР в его полость.

Все разнообразие N-связанных олигосахаридных структур возникает в результате модификаций молекулы исходного предшественника. Еще в ЭР у большинства гликопротеинов от олигосахарида отщепляется три остатка глюкозы и один остаток маннозы. "Доделка" или "процессинг" олигосахарида продолжается в апппарате Гольджи .

Наиболее широко распространены в гликопротеинах N-связанные олигосахариды . Гораздо реже олигосахариды связываются с гидроксильной группой боковой цепи остатка серина, треонина или гидроксилизина. Такие О- связанные олигосахариды образуются в аппарате Гольджи.

9.Эндоплазматический ретикулум: модификация белков, присоединение инозитола


Карбоксильный конец некоторых белков плазматической мембраны с помощью специфических ферментов ковалентно присоединяется к остатку сахара в гликолипиде. Механизм образования этой связи представлен на рис.8-45 встраивание белков в мембрану ЭР. Установлено, что при этом к белку добавляется гликозилированная молекула фосфатидилинозитола, содержащая две жирных кислоты. Такая модификация обнаружена для большого числа белков плазматической мембраны, включая одну из форм адгезивного белка нейронов .

10.Эндоплазматический ретикулум: синтез компонентов клеточных мембран


В мембране ЭР образуются почти все липиды, необходимые для построения новых клеточных мембран, включая фосфолипиды и холестерол . Основной синтезируемый фосфолипид - этофосфатидилхолин (называемый еще лецитином ), который может образовываться в три этапа из двух жирных кислот, глицерофосфата и холина.

В ЭР образуются также холестерол и церамид . Церамид экспортируется в аппарат Гольджи , где он служит предшественником двух типов липидов: к одним молекулам церамида присоединяются олигосахаридные цепи с образованием гликосфинголипидов , а к другим - головная фосфохолиновая группа от фосфатидилхолина, и получается сфингомиелин . Таким образом, и гликолипиды, и сфингомиелин в процессе формирования мембран образуются сравнительно поздно. Расположены они исключительно в нецитозольной половине липидного бислоя, поскольку именно там находятся синтезирующие их ферменты.

11.Транспорт фосфолипидов из эндоплазматического ретикулума в органеллы


Плазматическая мембранамембрана аппарата Гольджи и мембрана лизосом - это части мембранной системы, связанной с ЭР с помощью транспортных пузырьков, поставляющих в нее и белки, и липиды. Митохондрии и пероксисомы не принадлежат к этой системе и нуждаются в других механизмах для импорта белков и липидов мембран.

Специальные водорастворимые белки - переносчики фосфолипидов обладают способностью переносить индивидуальные молекулы фосфолипидов от одной мембраны к другой. Предполагают, что таким образом переносится в митохондрии фосфатидилсерин, затем он декарбоксилируется, образуя фосфатидилэтаноламин; фосфатидилхолин, по всей вероятности, импортируется в виде интактной молекулы.

Белки-переносчики распределяют фосфолипиды между органеллами случайным образом.

Список использованной литературы:

  1.  Ченцов Ю.С. Введение в клеточную биологию: учебник для вузов – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Академкнига, 2005. – 495 с.
  2.  Ченцов Ю.С. Общая цитология //
  3.  Заварзин А.А. Биология клетки: общая цитология. / А.А. Заварзин, А.Д. Харазова, М.Н. Молитвин. – СПб.: Изд-во СПб университета, 1992.