Beziehung zwischen endoplasmatischem Retikulum und Golgi-Apparat

Endoplasmatisches Retikulum und Golgi-Apparat sind zwei in Eukaryoten gefundene membrangebundene Organellen. Beide Organellen sind eng miteinander verbunden und funktionell verwandt. Sowohl das endoplasmatische Retikulum (ER) als auch der Golgi-Apparat sind zwei Komponenten des Endomembransystems einer Zelle. Lysosomen und Vesikel sind die anderen Komponenten des Endomembransystems. In der eukaryotischen Zelle gibt es zwei Arten von ER, das grobe ER und das glatte ER. Ribosomen werden mit einem groben ER gebunden, wodurch synthetisierte Polypeptidketten in das grobe ER transportiert werden. Posttranslationale Modifikationen der Proteine ​​finden im ER statt und reifen die Proteine. Diese ausgereiften Proteine ​​werden in den Golgi-Apparat transportiert, um zu ihrem endgültigen Ziel transportiert zu werden, entweder in Lysosomen, Plasmamembranen oder aus der Zelle in die extrazelluläre Umgebung ausgeschieden. Die Sekretion in die extrazelluläre Umgebung erfolgt durch Exozytose.

Dieser Artikel erklärt, 

1. Was ist endoplasmatisches Retikulum?
     - Struktur, Funktionen
2. Was ist Golgi-Apparat?
     - Struktur, Funktionen
3. Beziehung zwischen endoplasmatischem Retikulum und Golgi-Apparat
     - Ähnlichkeiten zwischen endoplasmatischem Retikulum und Golgi-Apparat
     - Unterschied zwischen endoplasmatischem Retikulum und Golgi-Apparat
4. Wie werden Proteine ​​aus dem endoplasmatischen Retikulum in den Golgi-Apparat transportiert?

Was ist endoplasmatisches Retikulum?

Endoplasmatisches Retikulum (ER), ein in Eukaryoten gefundenes Organell, enthält abgeflachte Membransäcke, die miteinander verbunden sind. Diese Säcke sind röhrenartige Strukturen, die Zisternen genannt werden. Zisternen werden vom Zytoskelett der Zelle zusammengehalten. Es gibt zwei Arten von ER: glatte ER und grobe ER. Nur grobe ER enthält gebundene Ribosomen an der ER-Membran. Glattes ER ist am Lipidstoffwechsel beteiligt. Grobe ER liefert Stellen für die Proteinsynthese.

Was ist Golgi-Apparat?

Der Golgi-Apparat ist eine andere Organelle, die in eukaryotischen Zellen vorkommt. Es besteht aus flüssigkeitsgefüllten vier bis sechs Zisternen. Der Golgi-Apparat bietet einen Ort für Synthesen für Kohlenhydrate wie Pektin und Hemicellulose. Glycosaminoglycane, die in der extrazellulären Matrix der Tierzellen vorkommen, werden auch im Golgi-Apparat synthetisiert. In Golgi können zwei Gesichter identifiziert werden: cis face und trans face.

Beziehung zwischen endoplasmatischem Retikulum und Golgi-Apparat

Ähnlichkeiten zwischen endoplasmatischem Retikulum und Golgi-Apparat

Sowohl der ER- als auch der Golgi-Apparat sind an der Bildung des Endomembransystems der Zelle beteiligt. Sie bestehen aus abgeflachten, häutigen, flüssigkeitsgefüllten Säcken, den sogenannten Zisternen. Zisternen werden vom Zytoskelett der Zelle zusammengehalten.

Das grobe ER liefert Stellen für die Proteinsynthese in der Zelle. Ribosomen sind an die Membran von rauem ER gebunden. Die translatierten Proteine ​​werden zur Reifung in das ER exportiert. Diese Proteine ​​werden erneut in den Golgi-Apparat transportiert, um sie weiter zu reifen und zu ihrem endgültigen Ziel zu sortieren. Daher sind sowohl der ER- als auch der Golgi-Apparat an der Proteinreifung beteiligt. Neu synthetisierte Polypeptidketten interagieren mit Chaperonproteinen im ER-Lumen. Die Proteine, die zur Zelloberfläche sezerniert werden sollen, erhalten ihre 3D-Struktur, indem sie Disulfidbindungen zwischen Cysteinresten in der Polypeptidkette bilden. Die Bildung von Disulfidbindungen zwischen Cysteinresten wird durch im ER gefundene Proteindisulfidisomerase erleichtert. Sobald die Proteine ​​ihre richtige 3D-Struktur erreicht haben, werden sie von den Chaperon-Proteinen freigesetzt. Die Glykosylierung, also die Addition von Polysaccharidketten in das Protein, findet auch im ER statt. Normalerweise werden Membranproteine ​​und Sekretionsproteine ​​glykosyliert. Einige Glykosylierungen kommen im ER vor und andere im Golgi-Apparat.  

Sowohl ER als auch Golgi-Apparat können Transportvesikel bilden. Zu den Lysosomen, Plasmamembran oder Sekret, bestimmte Proteine ​​werden durch kleine Transportvesikel, sogenannte COPII-beschichtete Transportvesikel, vom ER zum Golgi-Apparat transportiert. Der Golgi-Apparat bildet auch sekretorische Vesikel, um sortierte Proteine ​​zu ihren Endzielen zu transportieren. Das Endomembransystem der Zelle ist in gezeigt Abbildung 1.

Abbildung 1: Endomembransystem der Zelle

Unterschied zwischen endoplasmatischem Retikulum und Golgi-Apparat

Cisternae in ER sind miteinander verbunden, was den Transport von Makromolekülen durch die Zelle erleichtert. Im Gegensatz dazu enthalten die Zisternen im Golgi-Apparat vier bis sechs kleine Zisternen. Sie sind nicht miteinander verbunden. Aber zwei Gesichter können in Golgi als identifiziert werden cis Gesicht und trans Gesicht. Ein gerichteter Materialfluss aus dem cis Zisternen zu trans Zisternen werden in Golgi beobachtet. Die sekretorischen Bläschen dringen von ihrem cis-Gesicht aus in Golgi ein und reifen und lösen sich vom trans Gesicht. Das Netzwerk von Rohr- und Zisternenstrukturen, die auf beiden Seiten des Golgi zu finden sind, werden genannt cis Golgi-Netzwerk (CGN) und trans Golgi-Netzwerk (TGN). Der Transport von Proteinen von CGN zu TGN wird als Gefäßtransport bezeichnet. Die Struktur des Golgi-Apparates ist in gezeigt Figur 2.

ER und Golgi-Apparat sind auch an anderen Funktionen in der Zelle beteiligt. Glattes ER ist am Lipidstoffwechsel beteiligt. Im Gegensatz dazu bietet der Golgi-Apparat eine Stelle für die Kohlenhydratsynthese wie Pektin und Hemicellulose. Glycosaminoglycane, die in der extrazellulären Matrix der Tierzellen vorkommen, werden auch im Golgi-Apparat synthetisiert.

Abbildung 2: Golgi-Apparat

Wie werden Proteine ​​aus dem endoplasmatischen Retikulum in den Golgi-Apparat transportiert?

Die meisten Proteine, die translatiert werden, sind für ER, Golgi-Apparat, Lysosomen oder Plasmamembran bestimmt. Der Weg, der Proteine ​​vom ER zum Golgi-Apparat ausscheidet und in andere Bestimmungsorte transportiert, wird als biosynthetisch-sekretorischer Weg bezeichnet. Diese Proteine ​​werden von Ribosomen synthetisiert, die an das grobe ER gebunden sind. Die translatierten Polypeptidketten werden in das ER transportiert. Die Proteinfaltung und -verarbeitung erfolgt im ER. Golgi-Apparat ist die Fabrik, die Proteine ​​aus dem ER erhält. Es befindet sich in der Ausgangswurzel des ER. Aus dem ER werden reife Proteine ​​in den Golgi-Apparat transportiert. Dieser Transport erfolgt durch kleine, als COPII-beschichtete transportierte Vesikel, die aus ER-Austrittsstellen austreten.

COPII-beschichtete Transportvesikel gelangen aus dem Golgi-Apparat cis Gesicht der Organelle durch Verschmelzen mit der Membran von cis Zisternen. Die Proteine ​​gelangen dann in das CGN und werden nacheinander in das TGN transportiert, während sie weiter reifen und auf ihre endgültigen Ziele vorbereitet werden. Proteine ​​im Golgi-Apparat können für Lysosomen, Plasmamembranen bestimmt oder in die extrazelluläre Umgebung ausgeschieden werden. Aus dem TGN treten reife Proteine ​​durch sekretorische Vesikel aus dem Golgi aus.  

Fazit

ER, Golgi-Apparat, Lysosomen und sekretorische Vesikel werden zusammen als Endomembransystem der eukaryontischen Zelle bezeichnet. ER enthält rauhe und glatte Oberflächen. Glattes ER ist am Lipidstoffwechsel beteiligt. Ein grobes ER ist an der Proteinsynthese beteiligt, indem Ribosomen in seine Membran eingebunden werden. Die in den Ribosomen synthetisierten Proteine ​​werden in grobe ER transportiert. Innerhalb des ER werden diese Proteine ​​durch posttranslationale Modifikationen reifen. Oligosaccharid-markierte Proteine ​​werden vom ER zum Golgi-Apparat durch kleine Transportvesikel transportiert, die als COPII-beschichtete Vesikel bezeichnet werden. Diese Proteine ​​gelangen durch CGN in den Golgi und werden in das TGN transportiert, während sie aussortiert werden, um an ihren endgültigen Bestimmungsort transportiert zu werden. Der Transport von Proteinen von CGN zu TGN wird als Gefäßtransport bezeichnet. Während des Gefäßtransports unterliegen Proteine ​​immer noch Modifikationen wie der Glykosylierung. Die aussortierten Proteine ​​werden entweder in Lysosomen oder in die Plasmamembran transportiert oder in die extrazelluläre Umgebung ausgeschieden. Der Transport von translatierten Proteinen von Ribosomen zu Golgi-Apparat durch das endoplasmatische Retikulum wird als biosynthetisch-sekretorischer Weg bezeichnet.

Referenz:
1. Cooper, Geoffrey M. "Das endoplasmatische Retikulum". Die Zelle: ein molekularer Ansatz. 2. Auflage US National Library of Medicine, 01. Januar 1970. Web. 24. April 2017.
2. Cooper, Geoffrey M. "Der Golgi-Apparat". Die Zelle: ein molekularer Ansatz. 2. Auflage US National Library of Medicine, 01. Januar 1970. Web. 24. April 2017.
3. Alberts, Bruce. "Transport aus der Notaufnahme durch den Golgi-Apparat." Molekularbiologie der Zelle. 4. Ausgabe. US National Library of Medicine, 01. Januar 1970. Web. 24. April 2017.

Bildhöflichkeit:
1. „Endomembransystemdiagramm de“ Von Mariana Ruiz LadyofHats - (Public Domain) über Commons Wikimedia
2. "Golgi-Apparat (randlose Version) -de" Von Kelvinsong - Eigene Arbeit (CC BY 3.0) über Commons Wikimedia