Smooth Endoplasmic Reticulum: Characteristics, Structure and Functions
Il reticolo endoplasmatico liscio è un organulo cellulare membranoso presente nelle cellule eucariotiche. Nella maggior parte delle cellule si trova in piccole proporzioni. Storicamente, il reticolo endoplasmatico è stato diviso in liscio e ruvido. Questa classificazione si basa sulla presenza o meno di ribosomi nelle membrane.
Il liscio non ha queste strutture attaccate alle sue membrane ed è composto da una rete di sacculi e tubuli collegati tra loro e distribuiti all'interno della cellula. Questa rete è ampia ed è considerata il più grande organello cellulare
Questo organello è responsabile della biosintesi dei lipidi, in contrasto con il reticolo endoplasmatico ruvido, la cui funzione principale è la sintesi e l'elaborazione delle proteine. Può essere osservato nella cellula come una rete tubolare collegata l'una all'altra, con un aspetto più irregolare rispetto al reticolo endoplasmatico ruvido.
Questa struttura fu osservata per la prima volta nel 1945 dai ricercatori Keith Porter, Albert Claude e Ernest Fullam.
Caratteristiche generali
Il reticolo endoplasmatico liscio è un tipo di reticolo con una rete disordinata di tubuli priva di ribosomi. La sua funzione principale è la sintesi dei lipidi strutturali delle membrane nelle cellule eucariotiche e negli ormoni. Allo stesso modo, partecipa all'omeostasi del calcio e alle reazioni di disintossicazione cellulare.
Enzimaticamente, il reticolo endoplasmatico liscio è più versatile di quello ruvido, consentendo di eseguire un numero maggiore di funzioni.
Non tutte le cellule hanno un reticolo endoplasmatico liscio identico e omogeneo. Infatti, nella maggior parte delle cellule queste regioni sono piuttosto rare e la differenziazione tra reticolo liscio e ruvido non è molto chiara.
Il rapporto tra liscio e ruvido dipende dal tipo e dalla funzione della cella. In alcuni casi entrambi i tipi di reticolo non occupano regioni fisicamente separate, con piccole aree prive di ribosomi e altre coperture.
posizione
Nelle cellule in cui il metabolismo lipidico è attivo, il reticolo endoplasmatico liscio è molto abbondante.
Esempi sono le cellule del fegato, la corteccia surrenale, i neuroni, le cellule muscolari, le ovaie, i testicoli e le ghiandole sebacee. Le cellule coinvolte nella sintesi degli ormoni hanno ampi compartimenti di reticolo liscio, dove si trovano gli enzimi per sintetizzare detti lipidi.
struttura
Il reticolo endoplasmatico liscio e ruvido forma una struttura continua e costituisce un unico compartimento. La membrana del reticolo è integrata con la membrana nucleare.
La struttura del reticolo è piuttosto complessa perché ci sono diversi domini in un lume continuo (senza compartimenti), separati da una singola membrana. Si possono distinguere le seguenti zone: l'involucro nucleare, la rete periferica e la rete tubolare interconnessa.
La divisione storica del reticolo include il grezzo e il liscio. Tuttavia, questa separazione è una questione di arduo dibattito tra gli scienziati. I serbatoi hanno ribosomi nella loro struttura e quindi il reticolo è considerato ruvido. Al contrario, i tubuli mancano di questi organelli e per questo motivo il reticolo è chiamato liscio.
Il reticolo endoplasmatico liscio è più intricato del ruvido. Quest'ultimo ha una consistenza più granulare, grazie alla presenza di ribosomi.
La forma tipica del reticolo endoplasmatico liscio è una rete poligonale sotto forma di tubuli. Queste strutture sono complesse e hanno un elevato numero di rami, che dà un aspetto simile a quello di una spugna.
In alcuni tessuti coltivati in laboratorio, il reticolo endoplasmatico liscio è raggruppato in gruppi di cisterne impilate. Possono essere distribuiti lungo il citoplasma o allineati con l'involucro nucleare.
funzioni
Il reticolo endoplasmatico liscio è principalmente responsabile della sintesi lipidica, della conservazione del calcio e della disintossicazione cellulare, soprattutto nelle cellule del fegato. Al contrario, la biosintesi e la modifica delle proteine si verificano in modo approssimativo. Di seguito è una spiegazione dettagliata di ciascuna delle funzioni di cui sopra:
Biosintesi dei lipidi
Il reticolo endoplasmatico liscio è il compartimento principale in cui vengono sintetizzati i lipidi. A causa della loro natura lipidica, questi composti non possono essere sintetizzati in un ambiente acquoso, come il citosol cellulare. La sua sintesi deve essere effettuata in associazione con membrane esistenti.
Queste biomolecole sono la base di tutte le membrane biologiche, che sono composte da tre tipi di lipidi fondamentali: fosfolipidi, glicolipidi e colesterolo. I principali componenti strutturali delle membrane sono i fosfolipidi.
fosfolipidi
Queste sono molecole anfipatiche; Hanno una testa polare (idrofila) e una catena di carbonio non polare (idrobica). È una molecola di glicerolo legata agli acidi grassi e un gruppo fosfato.
Il processo di sintesi avviene sul lato citosol della membrana del reticolo endoplasmatico. Il coenzima A partecipa al trasferimento degli acidi grassi al glicerolo 3 fosfato. Grazie ad un enzima ancorato nella membrana, possono essere inseriti fosfolipidi.
Gli enzimi presenti sul lato citosolico della membrana del reticolo possono catalizzare il legame di diversi gruppi chimici alla porzione idrofila del lipide, dando vita a diversi composti come fosfatidilcolina, fosfatidilserina, fosfatidiletanolammina o fosfatidilinositolo.
Quando i lipidi vengono sintetizzati, vengono aggiunti a un solo lato della membrana (ricordando che le membrane biologiche sono disposte come un doppio strato lipidico). Per evitare la crescita asimmetrica di entrambi i lati, alcuni fosfolipidi devono spostarsi verso l'altra metà della membrana.
Tuttavia, questo processo non può avvenire spontaneamente, poiché richiede il passaggio della regione polare del lipide all'interno della membrana. I flipases sono enzimi responsabili del mantenimento di un equilibrio tra i lipidi del doppio strato.
colesterolo
Le molecole di colesterolo sono anche sintetizzate. Strutturalmente, questo lipide è composto da quattro anelli. È un componente importante nelle membrane plasmatiche degli animali e anche necessario per la sintesi degli ormoni.
Il colesterolo regola la fluidità delle membrane, ed è per questo che è così importante nelle cellule animali.
L'effetto finale sulla fluidità dipende dalle concentrazioni di colesterolo. A livelli normali di colesterolo nelle membrane e quando le code dei lipidi che lo compongono sono lunghe, il colesterolo agisce immobilizzandole, diminuendo la fluidità della membrana.
L'effetto è il contrario quando i livelli di colesterolo diminuiscono. Quando si interagisce con le code dei lipidi, l'effetto che ne deriva è la separazione di questi, riducendo così la fluidità.
ceramidi
La sintesi delle ceramidi si verifica nel reticolo endoplasmatico. Le ceramidi sono importanti precursori lipidici (che non sono derivati glicerolici) per le membrane plasmatiche, come i glicolipidi o la sfingomielina. Questa conversione di ceramide avviene nell'apparato di Golgi.
lipoproteine
Il reticolo endoplasmatico liscio è abbondante negli epatociti (cellule epatiche). In questo compartimento avviene la sintesi delle lipoproteine. Queste particelle sono responsabili del trasporto dei lipidi in diverse parti del corpo.
Esportazione lipidica
I lipidi vengono esportati tramite vescicole secretorie. Poiché le biomembrane sono costituite da lipidi, le membrane delle vescicole possono fondersi con esse e rilasciare il contenuto su un altro organello.
Reticolo sarcoplasmatico
Nelle cellule muscolari striate c'è un tipo di reticolo endoplasmatico liscio altamente specializzato formato da tubuli chiamati reticolo sarcoplasmatico. Questo compartimento circonda ciascuna miofibrilla. È caratterizzato dall'avere pompe di calcio e ne regola l'assorbimento e il rilascio. Il suo ruolo è quello di mediare la contrazione e il rilassamento muscolare.
Quando ci sono più ioni di calcio all'interno del reticolo sarcoplasmatico rispetto al sarcoplasma, la cellula è in uno stato di riposo.
Reazioni di disintossicazione
Il reticolo endoplasmatico liscio delle cellule epatiche partecipa alle reazioni di disintossicazione per eliminare composti tossici o farmaci dall'organismo.
Alcune famiglie di enzimi, come il citocromo P450, catalizzano diverse reazioni che impediscono l'accumulo di metaboliti potenzialmente tossici. Questi enzimi aggiungono gruppi idrossili alle molecole "nocive" che sono idrofobiche e che si trovano nella membrana.
Successivamente, entra in gioco un altro tipo di enzima chiamato glucuronil transferasi UDP, che aggiunge molecole con cariche negative. È così che i composti lasciano la cellula, raggiungono il sangue e vengono eliminati dall'urina. Alcuni farmaci sintetizzati nel reticolo sono barbiturici e anche alcol.
Resistenza alle droghe
Quando alti livelli di metaboliti tossici entrano in circolo, gli enzimi coinvolti in queste reazioni di disintossicazione vengono attivati, aumentando la loro concentrazione. Allo stesso modo, in queste condizioni il reticolo endoplasmatico liscio aumenta la sua superficie fino a due volte in un paio di giorni.
Questo è il motivo per cui il tasso di resistenza a determinati farmaci è aumentato e per ottenere un effetto è necessario consumare dosi più elevate. Questa risposta di resistenza non è del tutto specifica e può portare alla resistenza a diversi farmaci allo stesso tempo. In altre parole, l'abuso di un determinato farmaco può portare all'inefficacia di un altro.
gluconeogenesi
La gluconeogenesi è una via metabolica in cui si verifica la formazione di glucosio da molecole diverse dai carboidrati.
Nel reticolo endoplasmatico liscio è l'enzima glucosio 6 fosfatasi, responsabile della catalizzazione del passaggio del glucosio 6 fosfato in glucosio.
riferimento
- Borgese, N., Francolini, M., & Snapp, E. (2006). Architettura del reticolo endoplasmatico: strutture in flusso. Parere corrente in Biologia cellulare, 18 (4), 358-364.
- Campbell, NA (2001). Biologia: concetti e relazioni . Pearson Education.
- Inglese, AR e Voeltz, GK (2013). Struttura del reticolo endoplasmatico e interconnessioni con altri organelli. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 5 (4), a013227.
- Eynard, AR, Valentich, MA, e Rovasio, RA (2008). Istologia ed embriologia dell'essere umano: basi cellulari e molecolari . Ed. Panamericana Medical.
- Voeltz, GK, Rolls, MM, & Rapoport, TA (2002). Organizzazione strutturale del reticolo endoplasmatico. EMBO Reports, 3 (10), 944-950.
