Az endomembránrendszer Szerkesztette: Vizkievicz András Az eukarióta sejtek prokarióta sejtektől megkülönböztető egyik alapvető sajátságuk a belső membránrendszerük. A belső membránrendszer szerkezete megegyezik a unit membrán felépítésével. Az endomembránrendszer biztosítja a kompartmentalizációt, azaz lehetővé teszi az egyes anyagcsere-folyamatok térbeli elkülönülését. A sejten belüli membránrendszer a sejt működésében alapvető jelentőségű, összesített felülete többszörösen felülmúlja a sejthártya felszínét. Az endomembránrendszer részei. Az endoplazmatikus retikulum - ER o A durvafelszínű endoplazmatikus retikulum - DER o A simafelszínű endoplazmatikus retikulum - SER Golgi-készülék Lizoszómák Sejtmaghártya Az endoplazmatikus retikulum Óriási felületű membránrendszer, amely különböző alakú képződményeket alkot a citoplazmában. A felépítése és a feladatai alapján alapvetően két típusa van: a durvafelszínű endoplazmatikus retikulum - DER, a simafelszínű endoplazmatikus retikulum SER. A durvafelszínű endoplazmatikus retikulum DER A DER-t lapos zsákok bonyolult hálózata építi fel, amely kiterjedt kapcsolatban áll a sejtmaghártyával. Felületén riboszómák találhatók, amelytől felszíne szemcséssé válik. A DER a sejtből kikerülő ún. exportfehérjék, ill. a membránfehérjék keletkezésének a helye. Feladatából adódóan elsősorban intenzív fehérjeszintézist végző sejtekben található meg nagy mennyiségben, pl. mirigysejtekben. A fehérjék keletkezésének helyei a riboszómák. 1
Egy sejt riboszómái lapvetően két csoportba oszthatók. A szabad riboszómákon a citoplazmatikus fehérjék szintetizálódnak. A kötött riboszómákon - amelyek különféle belső membránok felületén helyezkednek el, mint pl. a sejtmaghártya, DER felületén - az exportra kerülő fehérjék és a sejthártya fehérjéi keletkeznek. A két csoport riboszómái között szerkezeti eltérés nincs. Az exportfehérjék szintézise A riboszómákon elkészülő fehérje a DER üregébe kerül. A DER üregébe jutó fehérje további változásokon megy keresztül. A módosítások lényege, hogy bizonyos aminosavakhoz különféle szénhidrátláncok kapcsolódnak. A fenti folyamatsorozatban elkészült fehérje a Golgi-készülékbe kerül, ahol újabb átalakuláson megy keresztül. A Golgi-készülék A Golgi-hálózat egymással párhuzamosan rendeződött lapos zsákokból áll, amelyek széléről folyamatosan apró hólyagok ún. Golgi-hólyagok fűződnek le. A Golgi a DER-ből származó fehérjéket alakítja tovább. Golgi-apparátus feladata az DER-ben szintetizálódott váladék- és membránfehérjék fogadása, módosítása, válogatása és továbbítása rendeltetési helyükre. A Golgi-készülékben történik: a szénhidráttartalmú összetett fehérjék módosítása (szénhidrátok fehérjékhez történő kapcsolódása). A membránfehérjék transzportja. Mirigysejtekben az elválasztásra kerülő fehérjék becsomagolása. Lizoszómák előállítása. A simafelszínű endoplazmatikus retikulum - SER A SER kevésbé általános, mint a DER. A sima felszínű ER mint egymásba fonódó csövek rendszere gyakran a citoplazma szélén helyezkedik el. A SER elsősorban azokra a sejtekre jellemző, amelyek speciális funkciót fejtenek ki. Szerepét tekintve igen szerteágazó működéseket végez. Az izomsejtekben az üregek Ca-raktárként működnek. A májsejtekben itt zajlik az egyes méreganyagok, gyógyszerek lebontása. 2
A sejten belüli emésztés A sejt belsejébe membránban burkoltan érkező, a fagoszómákban elhelyezkedő anyag megemésztését a lizoszómák végzik. A lizoszómák a Golgi-készülékből lefűződéssel keletkeznek. A lizoszómák hidrolitikus, bontó enzimeket tartalmaznak. A fagoszóma a sejtbe kerülve kapcsolatba lép a lizoszómákkal, tartalmuk összekeveredik, és megkezdődhet az emésztés. Az emésztési folyamat következtében a lizoszómákban már csak az emészthetetlen anyagok maradnak vissza. Ez előbb vagy utóbb a plazmamembránhoz vándorolnak, és exocitózis révén tartalmukat a sejten kívüli térbe juttatják. Az autofágia Az élőre folyamatos pusztulás és újraképződés jellemző, sejtalkotók pusztulnak és megújulnak. Az elöregedett sejtalkotókat ugyanaz a rendszer dolgozza fel, mint a sejtbe kívülről bejutott idegen anyagokat. A jelenség az autofágia. Az elöregedett sejtalkotók - mitokondrium, ER, Golgi - membránba burkolódznak, amely az ER-ból vagy a Golgi-ból származik. Az így létrejött képződmények az autofág vakuolumok. Az autofág vakuólumokkal lizoszómák egyesülnek, melyekben az anyagok teljes mértékben lebomlanak, majd felszívódnak. Programozott és nem programozott sejthalál Nekrózis A szövetek sejtjeit amennyiben káros hatás éri, szétesnek, kipukkadnak, passzív módon elhalnak. A szétesés következtében a környezetbe olyan anyagok kerülnek, amelyek gyulladásos folyamatot indukálnak. Ilyen pl. a szívinfarktus, amikor a szívizom vérellátása és ezzel oxigénellátása megszűnik, a szívizomsejtek nekrózissal elhalnak, ill. bármilyen fizikai kémiai károsító hatás következtében kialakuló sejthalál. 3
Apoptózis A programozott sejthalál esetében a sejtek nem véletlenszerűen, hanem mindig ugyanazon a helyen és időben, genetikailag meghatározott program szerint halnak el. Az apoptózis igen fontos a nem megfelelően differenciálódott, vagy feleslegben lévő sejtek eltávolításában. Sejtjeink a felnőtt szervezet minden szövetében folyamatosan halnak el és pótlódnak. Szemben a nekrózissal az apoptózist nem kíséri gyulladás. Az apoptózis beindításáért ún. sejthalál-gének felelősek. A sejthalál kivégző fehérjéi visszafordíthatatlan biokémiai reakciókat (fehérjebontás, DNS-bontás) katalizálnak, bekapcsolásuk igen szigorúan szabályozott. Példák: Többrétegű elszarusodó hám szarusodási folyamata. Vírusok által megtámadott sejtek öngyilkossága, a fertőzés megakadályozása végett. A hibás immunsejtek a saját anyagokkal kapcsolatba lépő sejtek pusztulása. Létrejött tumorsejtek öngyilkossága. Az apoptózis rendkívül összetett folyamat. A folyamat során fellépő bármilyen zavar betegségek megjelenéséhez vezet. A jelenség kimutatható daganatok kialakulása és fennmaradása, autoimmun folyamatok, neurodegeneratív betegségek esetében Alzheimer-kór. Ha pl. tehát nem hal el annyi sejt, mint amennyi születik, mert az apoptózis valamelyik génje károsodik, akkor az egyensúly eltolódik, az adott szövetben, szervben egyre több lesz a sejt, így daganat, tumor keletkezik. A daganatképződés hátterében legtöbbször a sejthalál-gének mutációja, így az apoptózis hiánya van. Képgaléria 4
5