Эпр строение и функции кратко

Обновлено: 28.06.2024

Прежде чем перейти к строению и функциям ЭПС, дадим ее определение.

Что такое ЭПС в биологии?

Эндоплазматическая сеть, а также ЭПС или эндоплазматический ретикулум — сложная ультрамикроскопическая разветвленная и взаимосвязанная система мембран, относительно равномерно пронизывающая цитоплазматическую массу всех эукариотических клеток.

Что такое ЭПС теперь понятно. Вот как выглядит эндоплазматическая сеть на рисунке:

На рисунке ЭПС видно, из чего она состоит. Также рисунок ЭПС демонстрирует два вида ЭПС, о которых подробнее будет написано ниже.

Описание строения и функций ЭПС нужно начинать с того, что ЭПС — это мембранная органелла, которая включает в себя плоские мембранные мешочки: цистерны, каналы и трубочки. За счет такого строения ЭПС способствует существенному увеличению площади внутренней клеточной поверхности и делению клетки на секции. Строение эндоплазматической сети предполагает, что внутри клетки находится матрикс, представляющий собой умеренно плотный и рыхлый материал, то есть, продукт синтеза.

В каждой из секций клетки содержится различное количество химических веществ. По этой причине химические реакции в незначительном объеме клетки могут происходить одновременно или в определенной последовательности.

Особенность строения эндоплазматической сети — это ее открытие в перинуклеарное пространство, которое представляет собой полость, находящуюся между двух мембран кариолемы.

Еще один важный момент, касающийся строения ЭПС, заключается в том, что ее мембрана состоит из белков, липидов (в большей степени из фосфолипидов) и ферментов (аденозинтрифосфатаза, ферменты синтеза мембранных липидов).

Есть 2 вида ЭПС:

Гладкая ЭПС или агранулярная аЭС. Гладкая эндоплазматическая сеть представлена трубочками: они анастамозируют между собой, у них нет на поверхности рибосом.
Шероховатая ЭПС или гранулярная ЭПС,грЭС. Шероховатый эндоплазматический ретикулум состоит из цистерн, соединенных между собой и покрытых рибосомами.

В некоторых случаях выделяют переходящую или транзиторную эндоплазматическую сеть (тЭС). Она размещается в месте перехода одного вида ЭС в другой.

Гранулярная эндоплазматическая сеть характерная для всех клеток за исключением сперматозоидов. Степень развития этой сети зависит от специализации клетки.

Эндоплазматическая сеть в клетках эпителиальных железистых (печени — ее клетки синтезируют альбумины сыворотки крови, поджелудочной железы — ее клетки вырабатывают пищеварительные ферменты), фибробластах (клетки соединительной ткани — продуцируют белок коллаген), плазматических клетках (производят иммуноглобулины) развита очень сильно.

Агранулярная ЭС характерна для клеток надпочечников (они синтезируют стероидные гормоны), клеток мышц (они участвуют в обмене кальция) и клеток фундальных желез желудка (они работают над выделением ионов хлора).

Еще одни вид мембран цитоплазматической сети — разветвленные мембранные трубочки. Внутри них находится множество специфических ферментов, а также везикулы, которые представляют собой небольшие пузырьки, окруженные мембраной, чаще всего находящиеся около трубочек и цистерн. Их роль — обеспечение переноса синтезируемых веществ.

Это что касается особенностей строения эндоплазматической сети.

Теперь перейдем к функциям ЭПС.

Функции эндоплазматической сети

Говоря о строении и функциях эндоплазматической сети, важно напомнить следующее.

Эндоплазматический ретикулум — это аппарат синтеза и транспорта цитоплазматических веществ (в некоторой степени), за счет которого клетка может выполнять достаточно сложные функции.

К функциям ЭПС обоих видов относится все, что связано с синтезом и транспортом веществ. Что такое эндоплазматическая сеть в этом случае? Ретикулум — это универсальная транспортная система. Поэтому неудивительно, что выделяют определенные функции эндоплазматического ретикулума.

Общих функций у эндоплазматической сети обоих видов немало.

Благодаря своему содержимому (матриксу) и мембранам обе ЭПС в клетке выполняют общие функции.

Функции гладкой ЭПС и функции шероховатой ЭПС:

разделительная или структурирующая. Благодаря ей происходит упорядоченное распределение цитоплазмы: она не смешивается. Кроме того, разделительная функция эндоплазматической сети препятствует попаданию случайных веществ в органеллу;
трансмембранного транспорта. За счет этой функции необходимые вещества переносятся сквозь стенку мембраны;
синтеза липидов мембраны при участии ферментов. Эти ферменты находятся в самой мембране и обеспечивают процесс репродукции эндоплазматической сети;
обеспечение проведения импульсов возбуждения. Это возможно за счет разницы возникающих между двумя поверхностями мембран ЭС потенциалов.

Какие функции выполняет эндоплазматическая сеть в растительной клетке? В растительной клетке эндоплазматическая сеть выполняет функцию синтеза провакуолей, которые обеспечивают жизнь растительной клетки.

У каждого вида ЭПС есть свои специфические функции, которые зависят от строения и функций эндоплазматической сети в целом.

Функции гладкой ЭПС (агранулярной)

Гладкий эндоплазматический ретикулум помимо тех функций, что были перечислены выше, выполняет еще кое какие специфические функции:

депо кальция. В скелетных мышцах, яйцеклетках, нейронах, в сердце и других клетках есть механизмы, благодаря которым изменяется концентрация ионов кальция. В поперечнополосатой мышечной ткани есть специальная ЭПС — саркоплазматический ретикулум. Он представляет собой резервуар кальций-ионов, а его мембраны имеют мощные кальциевые помпы, за счет которых в цитоплазму выбрасывается много кальция, а также происходит мгновенная транспортировка кальция в полости каналов сети;
синтез липидов. Это вещества вроде холестерина и стероидных гормонов. Основные места синтеза стероидных гормонов — эндокринные клетки половых желез и надпочечников, клетки почек и печени. Синтез липидов осуществляют клетки кишечника: после этого липиды выводятся в лимфу и кровь;
детоксикация. Заключается в обезвреживании экзогенных и эндогенных токсинов. К примеру, почечные клетки (гепатоциты) содержат ферменты оксидазы, разрушающие фенобарбитал;
синтез гликогена. Он происходит в клетках печени с участием ферментов органлелл.

Функции шероховатой ЭПС (гранулярной)

Для гранулярной эндоплазматической сети характерны следующие функции:

синтез белков. Эта функция ЭПС отличается некоторыми особенностями. В частности, начало синтеза происходит на свободных полисомах: в последующем они связываются с мембранами ЭС;
осуществление синтеза всех белков клеточной мембраны, за исключением гидрофобных белков, а также белков внутренних мембран митохондрий и хлоропластов; специфических белков внутренней фазы мембранных органелл, секреторных белков, транспортируемых по клетке и поступающих во внеклеточное пространство;
посттрансляционная модификация белков. Здесь имеются в виду процессы гидроксилирования, сульфатирования, фосфориллирования. Стоит также выделить процесс гликозилирования, осуществляющийся под влиянием фермента гликозилтрансферазы, связанного с мембраной. Гликозилирование осуществляется до момента секреции или транспортировки веществ к некоторым участкам клетки, к примеру, к лизосомам, плазмолемме, комплексу Гольджи;
транспорт веществ, осуществляемый по внутримембранной части сети. Белки, прошедшие синтез, перемещаются по промежуткам эдндоплазматической сети в направлении комплекса Гольджи (он выводит вещества из клетки);
участие в образовании комплекса Гольджи.

Множество функций ЭПС имеет отношение к транспорту белков, синтез которых осуществляется в рибосомах (они расположены на поверхности ЭПС). Белки после синтеза перемещаются внутрь сети, затем скручиваются и получают, таким образом, третичную структуру.

В процессе транспортировки к цистернам белок существенно изменяется. В некоторых случаях, к примеру, происходит его фосфориллирование или превращение в гликопротеин. Привычный путь для белка пролегает через зернистую ЭПС в аппарат Гольджи. Отсюда у него есть три варианта: выйти наружу клетки, поступать к другим органеллам той же клетки (к лизосомам) или отложиться как запасные гранулы.

Зернистая и незернистая эндоплазматическая сетка участвуют в клетках печени в детоксикации ядовитых веществ, которые после этого успешно выводятся из клетки.

У эндоплазматической сетки, как и у внешней плазматической мембраны, наблюдается избирательная проницаемость. В результате концентрация веществ внутри и снаружи каналов сетки получается неодинаковой. Этот момент важен для функции клетки.

Эндоплазматическая сетка мышечных клеток содержит больше ионов кальция, чем ее цитоплазма. Ионы кальция, покидая каналы эндоплазматической сетки, запускают процесс, связанный с сокращением мышечных волокон.

Ферменты самой сети синтезируют липидные компоненты мембран ЭПС, а белковые компоненты поступают из рибосом, которые находятся на ее мембранах. Гладкая ЭПС не обладает собственными факторам синтеза белка. Принято считать, что образование этой органеллы происходит как результат потери гранулярной ЭПС рибосом.

Строение и функции эндоплазматической сети в таблице (и других органоидов клетки):

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

Содержание

История открытия

Впервые эндоплазматический ретикулум был обнаружен американским учёным К. Портером в 1945 году посредством электронной микроскопии.

Строение

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 против градиента концентрации. 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 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

Схема, показывающая цитоплазму, вместе с её компонентами (или органеллами), в типичной животной клетке. Органеллы:
(1) Ядрышко
(2) Ядро
(3) Рибосома (маленькие точки)
(4) Везикула
(5) Шероховатый эндоплазматический ретикулум (ER)
(6) Аппарат Гольджи
(7) Цитоскелет
(8) Гладкий эндоплазматический ретикулум
(9) Митохондрия
(10) Вакуоль
(11) Цитоплазма
(12) Лизосома
(13) Центриоль и Центросома

При участии эндоплазматического ретикулума происходит трансляция и транспорт белков, синтез и транспорт липидов и стероидов. Для ЭПС 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

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

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

Углеводы в организме накапливаются в печени в виде гликогена. Посредством гликолиза гликоген в печени трансформируется в глюкозу, что является важнейшим процессом в поддержании уровня глюкозы в крови. Один из ферментов агранулярного ЭПС отщепляет от первого продукта гликолиза, глюкоза-6-фосфата, фосфогруппу, позволяя таким образом глюкозе покинуть клетку и повысить уровень сахаров в крови.

Нейтрализация ядов

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

Концентрация ионов кальция в ЭПС может достигать 10 −3 моль, в то время как в цитозоле составляет порядка 10 −7 моль (в состоянии покоя). Под действием инозитолтрифосфата и некоторых других стимулов кальций высвобождается из ЭПС путем 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

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.

Функции гранулярного эндоплазматического ретикулума

Гранулярный эндоплазматический ретикулум имеет две функции: синтез белков и производство мембран.

Синтез белков

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.

Синтез мембран

Производством фосфолипидов ЭПР расширяет собственную поверхность мембраны, которая посредством транспортных везикул посылает фрагменты мембраны в другие части мембранной системы.

См. также

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 15 мая 2011.

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.

Постоянным компонентом любой эукариотической клетки является эндоплазматическая сеть. Строение и функции этой органеллы отличаются особой сложностью. ЭПР, или эндоплазматический ретикулум, состоит из системы плоскостей, канальцев и пузырьков, покрытых защитной мембраной. Структура была открыта и изучена только в 1945 г. учёными из области биологии. Что такое эндоплазматическая сеть в клетке и каково её значение? Эти вопросы до сих пор до конца не изучены.

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:

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.

клетки коры надпочечников;
мышечные;
клетки желудочных желёз.

клетки печени;
соединительная ткань, продуцирующая коллаген;
клетки плазмы.

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.

Читайте также: