Sistemul endomembranar reprezintă un grup de membrane și organite din celulele eucariote care lucrează pentru a modifica, împacheta și transporta lipidele și proteinele. Sistemul include anvelopa nucleară, lizozomii și veziculele, la care se adaugă reticulul endoplasmatic și aparatul Golgi. Chiar dacă membrana plasmatică nu se află în interiorul celulei, ea face parte din sistemul endomembranar, deoarece ea interacționează cu alte organite endomembranare.
Sistemul endomembranar nu include membrana mitocondrială și membrana cloroplastului.
Figura 1 – Proteinele sunt sintetizate la nivelul reticulului endoplasmatic rugos (RER). În ilustrație, o proteină membranară (cu verde) este modificată prin atașarea unui carbohidrat (cu violet). Veziculele cu proteina „înmuguresc” din RER și fuzionează cu aparatul Golgi. Pe măsură ce proteina trece prin cisterna aparatului Golgi, ea este modificată prin adăugarea de noi carbohidrați. După finalizarea sintezei, proteina iese într-o veziculă pe partea trans a aparatului Golgi. Atunci când vezicula fuzionează cu membrana celulară, proteina devine parte integrantă a acesteia.
Reticulul endoplasmatic
Reticulul endoplasmatic (RE) (Figura 1) este alcătuit dintr-o serie de saci și tubuli membranoși care modifică proteinele și sintetizează lipidele. Aceste două funcții au loc în părți diferite ale RE: reticulul endoplasmatic rugos (RER), respectiv reticulul endoplasmatic neted (REN).
Porțiunea goală a tubulilor RE se numește lumen sau spațiu cisternal. Membrana RE, care este un strat dublu fosfolipidic cu proteine încorporate, este continuarea anvelopei nucleare.
Reticulul endoplasmatic rugos
Reticulul endoplasmatic rugos (RER) și-a dobândit numele după aspectul său rugos observat la microscopul electronic, aspect datorat atașării ribozomilor de suprafața citoplasmatică a membranei (Figura 2).
Ribozomii transferă proteinele nou sintetizate în lumenul RER, unde acestea suferă modificări structurale, cum ar fi plierea sau atașarea de lanțuri suplimentare. Aceste proteine modificate sunt încorporate apoi în membranele celulare sau sunt secretate (cum este cazul enzimelor sau al hormonilor).
RER produce și fosfolipide pentru membrana celulară. Dacă fosfolipidele sau proteinele modificate nu sunt destinate pentru a rămâne în interiorul RER, ele vor ajunge la destinație cu ajutorul veziculelor de transport care se formează din membrana RER.
Deoarece RER este implicat în sinteza proteinelor ce sunt secretate în afara celulelor, acest organit celular este abundent în celulele care secretă proteine, așa cum sunt celulele ficatului.
Reticulul endoplasmatic neted
Reticulul endoplasmatic neted (REN) se află în continuarea reticulului endoplasmatic rugos, dar prezintă puțini ribozomi pe suprafața sa sau chiar este lipsit de ribozomi. REN este implicat în sinteza carbohidraților, lipidelor și hormonilor steroizi, în detoxificare și stocarea ionilor de calciu.
În celulele musculare, o formă specializată de REN, denumită reticul sarcoplasmatic, este responsabilă pentru stocarea ionilor de calciu necesari contracțiilor musculare coordonate.
Aparatul Golgi
Înainte de a ajunge la destinația finală, proteinele sau lipidele din veziculele de transport trebuie sortate, împachetate și marcate pentru a ajunge unde trebuie. Toate aceste operațiuni au loc la nivelul aparatului Golgi – un sistem de saci membranari aplatizați (Figura 3).
Figura 3 – Aparatul Golgi din globulele albe ale sângelui se observă sub forma unei stive de inele semicirculare aplatizate. Lângă aparatul Golgi se observă câteva vezicule.
Fața aparatului Golgi dinspre reticulului endoplasmatic (RE) se numește față cis, în timp ce fața opusă se numește față trans. Veziculele de transport formate la nivelul RE ajung pe fașa cis, fuzionează cu aceasta și își golesc conținutul în lumenul aparatului Golgi. Pe măsură ce proteinele și lipidele călătoresc prin aparatul Golgi, ele suferă o serie de modificări ce le permit să fie sortate. Cea mai frecventă modificare este adăugarea unor molecule scurte de carbohidrați (zaharuri). Proteinele și lipidele modificate se cuplează cu grupări fosfat sau alte molecule mici pentru a călători la destinația lor finală.
În cele din urmă, proteinele modificate și marcate sunt împachetate în vezicule secretorii ce se formează din fața trans a aparatului Golgi. Unele dintre aceste vezicule își varsă conținutul în alte părți ale aceleași celule, iar veziculele secretorii fuzionează cu membrana celulară și își varsă conținutul în afara celulei.
În celulele plantelor, aparatul Golgi mai îndeplinește o funcție suplimentară, aceea de sinteză a polizaharidelor, dintre care unele sunt încorporate în peretele celular.
Lizozomii
În afară de rolul lor în digestie și reciclarea organitelor celulare, lizozomii fac parte din sistemul endomenbranar. De asemenea, ei își utilizează enzimele hidrolitice pentru a distruge agenții patogeni care pătrund în celulă.
Un bun exemplu în acest sens sunt macrofagele, un grup de celula albe care fac parte din sistemul imunitar. Prin procesul de fagocitoză sau endocitoză, o porțiune a membranei plasmatice a macrofagului înconjoară și înglobează agentul patogen. Apoi secțiunea invaginată, care conține agentul patogen, se desprinde de membrana celulară și devine o veziculă. Vezicula fuzionează cu un lizozom, ale cărui enzime hidrolitice digeră agentul patogen.
Figura 4 – Un macrofag înglobează (fagocitează) o bacterie potențial patogenă sub forma unei vezicule, care apoi fuzionează cu un lizozom pentru digerarea materialului străin.
Sursa (text și imagini): Openstax.org (CC BY 4.0)